Основными видами реакций, идущих под действием α-частиц, являются реакции типа (α, p) и (α, n). Два фактора, которые определяют протекание этих реакций: высота кулоновского барьера и величина энергии связи α-частицы в промежуточном ядре.
Для того, чтобы реакция была эффективной кинетическая энергия α-частицы должна быть сравнима с высотой кулоновского барьера, т.е.
. Поэтому энергия возбуждения промежуточного ядра
.
(4.6.8)
В таблице 4.6.1 даны средние значения высоты кулоновского барьера Bk и энергия связи α-частиц в ядрах с различными Z. Из таблицы видно, что энергия возбуждения составных ядер Wc остается примерно одинаковой и равной примерно 20 МэВ при изменении Z от легких до тяжелых ядер, если только
Такая величина энергии возбуждения составного ядра существенно превышает не только энергию связи вылетающего нуклона, но и высоту кулоновского барьера в случае вылета протона. Другими словами, при энергиях
должны примерно с равными вероятностями идти реакции как типа (α, р), так и типа (α, n).
Первой ядерной реакцией была реакция (a, р) на ядрах 14N (см. (4.1.3)). В реакциях (a, р)было впервые установлено наличие резонансной зависимости сечения реакций от кинетической энергии α-частиц. Изучение выхода экзоэнергетической реакции
+
2,26Мэв
(4.6.8)
показало, что зависимость Y(Т) для этой реакции имеет ступенчатый характер (рис. 4.6.2), что в соответствии с (4.6.7) означает наличие максимумов в зависимости s(T), которые свидетельствуют о резонансном характере ядерной реакции. Наличие максимумов в сечении означает, что a-частица с соответствующей энергией захватывается на один из квазистационарных уровней промежуточного ядра. В дальнейшем было установлено, что многие типы реакций имеют резонансный характер. Правильное объяснение механизма возникновения резонансов было дано Бором (см. §4.2).
Реакции (α, p) дают, как правило, стабильные продукты.
В реакции типа (α, n)
(4.6.9)
Чедвик в 1932 г. впервые обнаружил свободный нейтрон.Эта реакция экзоэнергетическая (Q = 5,5 МэВ), отличается чрезвычайно большим выходом Y = 2,5×10-4 и до сих пор широко используется для получения нейтронов в простейших радиоактивных источниках нейтронов.a-Активный нуклид (210Ро, 238Рu и др.), имеющий достаточно высокую удельную активность, смешивается с порошком бериллия и смесь помещается в герметичную ампулу размером ~ 1см.
Ирен и Фредерик Жолио-Кюри в 1934 г. впервые показали, что с помощью реакций типа (a, n) можно получать, в отличие от реакций (α, p), которые дают, как правило, стабильные продукты, искусственные радиоактивные ядра.В настоящее время реакции (a, n) используются для получения искусственных радиоизотопов на ускорителях заряженных частиц, например, на циклотронах. Примером такой реакции может служить процесс
,
(4.6.9)
входной канал которого идентичен (4.6.8).
