Ефективне поперечний переріз

Цей термін має також інші значення див. Перетин.

Ефективне поперечний переріз - це фізична величина. характеризує ймовірність переходу системи двох взаємодіючих частинок в певний кінцевий стан. Ефективне поперечний переріз визначається як відношення числа взаємодій dN із заданими параметрами в одиницю часу до щільності потоку частинок j, що падають на мішень:

Ефективне поперечний переріз має розмірність площі.

Наочно цю величину можна представити як умовну суму поперечних перерізів частинок, з яких складається мішень. При опроміненні цієї мішені рівномірним потоком, частинки, що становлять потік, повинні потрапити в це поперечний переріз. Частинки, які «промахнуться» - не приймуть участі в даному каналі взаємодії.

Розсіювання пучків частинок Правити

У часто зустрічається випадку пружного розсіювання пучка частинок, що рухаються з однаковою швидкістю, на деякому центрі, використовується диференціальне ефективне поперечний переріз (d σ / d Ω>), що характеризує ймовірність розсіювання в певний тілесний кут (d Ω). Воно дорівнює відношенню числа частинок, розсіяних в одиницю часу в одиницю тілесного кута, до щільності потоку падаючих частинок.

Інтегрування по повному тілесному куті дає повне поперечний переріз. для розсіювання на будь-які кути:

При наявності непружних взаємодій повний переріз складається з перетину для пружних і непружних розсіяння. Для кожного типу (каналу) непружних взаємодій може бути введено окрему ефективний перетин.

Ефективне поперечний переріз широко використовується в ядерній і нейтронної фізики для вираження ймовірності протікання певної ядерної реакції при зіткненні двох частинок.

Типовий радіус атомного ядра складає близько 10 -12 см. Тобто поперечний переріз ядра - близько 10 -24 см ². Можна очікувати, що перетину взаємодій частинок з ядром повинні мати приблизно таку величину. Вона отримала своє власне найменування - барн. - і зазвичай використовується як одиниця вимірювання перерізу ядерних реакцій. Однак, насправді, перетину реакцій можуть змінюватися в дуже широких межах.

Якщо радіус ядра більше, ніж довжина хвилі де Бройля налітаючої частки (великі енергії), то максимальний перетин визначається геометричними розмірами ядра (πR²). В області малих енергій максимальний перетин визначається, навпаки, довжиною хвилі де Бройля. Реальні значення перетинів можуть бути набагато менше максимальних, вони залежать від енергії налітають частинок, типу реакції, орієнтації спінів частинок і т. П.

Нейтронні перетину ядер Правити

Ефективне поперечний переріз

Перетину розсіювання (суцільні лінії) і захоплення (точкові) нейтрона для ядер різних елементів

Ефективне поперечний переріз

Повний переріз реакції з нейтроном і перетин ділення для U-235 і Pu-239

Взаємодія ядра атома і нейтрона є наріжним каменем ядерних технологій. Імовірність взаємодії ядра і нейтрона називають повним перерізом. Процес взаємодії може відбуватися за кількома схемами. Імовірність кожної конкретної схеми (її перетин взаємодії) залежить від складу ядра і кінетичної енергії нейтрона:

  • Пружне розсіяння, при якому ядро ​​зберігає цілісність. Нейтрон і ядро ​​змінюють свою кінетичну енергію відповідно до законів механіки. Імовірність такого сценарію характеризує перетин розсіювання.
  • Ядерна реакція, при якій ядро ​​поглинає нейтрон (нейтронний захоплення). Її ймовірність характеризується перетином захоплення. Існує безліч сценаріїв наслідків захоплення нейтрона, кожен з яких також може характеризуватися своїм перетином. Наприклад, деякі ядра після захоплення стають нестабільні і розпадаються. Таку ймовірність характеризують перетином поділу.
  • Непружне розсіювання. при якій ядро ​​розвалюється під ударом нейтрона.

нейтронне перетин, барн