Процесс Оппенгеймера-Филлипса или стрип-реакция - это тип ядерной реакции, индуцированной дейтронами . В этом процессе нейтронов половина энергичных дейтронов (стабильный изотоп из водорода с одним протоном и одним нейтрона) сливается с целевым ядром , преобразовывая цель к более тяжелому изотопу в то время эжекции протона. Примером является ядерная трансмутация из углерода-12 с углеродом-13 .
Этот процесс позволяет ядерному взаимодействию происходить при более низких энергиях, чем можно было бы ожидать из простого расчета кулоновского барьера между дейтроном и ядром-мишенью. Это потому, что, когда дейтрон приближается к положительно заряженному ядру мишени, он испытывает поляризацию заряда, при которой «протонный конец» обращен от мишени, а «нейтронный конец» обращен к мишени. Синтез происходит, когда энергия связи нейтрона и ядра-мишени превышает энергию связи самого дейтрона; протон, ранее находившийся в дейтроне, затем отталкивается от нового, более тяжелого ядра. [1]
История
Объяснение этого эффекта было опубликовано Робертом Оппенгеймером и Мельбой Филлипсом в 1935 году, рассматривая эксперименты с циклотроном в Беркли, показавшие, что некоторые элементы стали радиоактивными при бомбардировке дейтронами. [2]
Механизм
Во время процесса OP положительный заряд дейтрона пространственно поляризован и собирается преимущественно на одном конце распределения плотности дейтрона , номинально, на «протонном конце». Когда дейтрон приближается к ядру-мишени, положительный заряд отталкивается электростатическим полем до тех пор, пока, если предположить, что падающая энергия недостаточна для того, чтобы он преодолел барьер, «конец протона» приблизится к минимальному расстоянию, преодолев кулоновский барьер до как можно. Если «нейтронный конец» находится достаточно близко, чтобы сильная ядерная сила , которая действует только на очень коротких расстояниях, превысила отталкивающую электростатическую силу на «протонном конце», может начаться слияние нейтрона с ядром-мишенью. Реакция протекает следующим образом:
В процессе OP, когда нейтрон сливается с ядром-мишенью, сила связи дейтрона притягивает «протонный конец» ближе, чем в противном случае мог бы приблизиться голый протон, увеличивая потенциальную энергию положительного заряда. Когда нейтрон захватывается, протон отделяется от комплекса и выбрасывается. Протон в этот момент способен унести больше, чем кинетическая энергия падающего дейтрона, поскольку он приблизился к ядру-мишени ближе, чем это возможно для изолированного протона с той же падающей энергией. В таких случаях трансмутированное ядро остается в таком энергетическом состоянии, как если бы оно сливалось с нейтроном с отрицательной кинетической энергией . Существует верхняя граница того, сколько энергии протон может быть выброшено, устанавливается основным состоянием дочернего ядра. [1] [3]
Заметки
- ^ a b Friendlander, 2008, стр. 68–69
- ↑ Оппенгеймер, 1995, стр. 192 ср. Примечание о функции трансмутации дейтронов, J. Robert Oppenheimer и Melba Phillips , Phys. Ред. 48, 15 сентября 1935 г., 500-502, получено 1 июля 1935 г.
- Перейти ↑ Blatt, 1991, pp. 508-509
Рекомендации
- Дж. Роберт Оппенгеймер (1995). Элис Кимбалл Смит, Чарльз Вайнер (ред.). Роберт Оппенгеймер: Письма и Воспоминания (переосмысленное, иллюстрированное изд.). Издательство Стэнфордского университета . ISBN 9780804726207.
- Герхарт Фридлендер (1949). Введение в радиохимию . Джон Вили и сыновья. ISBN 9781443723091.
- М. Блатт, Джон; Виктор Ф. Вайскопф (1991). Теоретическая ядерная физика (иллюстрированное изд.). Courier Dover Publications . С. 505–516. ISBN 9780486668277.