Реакции под действием протонов
При бомбардировке ядер протонами могут идти реакции типа (р, a),(р, n),(р, g).
Реакции типа (р, a) бывают обычно экзоэнергетическими. В соответствии энергетической диаграммой ядерной реакции, изображенной на рис. 4.4.1а, энергия реакции Q = εa - εb. Так какεр ≈ 8 МэВ, а энергия связи α-частицы εα в ядре изменяется, согласно таблицы 4.6.1, от 8 до –5 МэВ, то Q > 0.
Однако вылету α-частицы из ядра препятствует кулоновский барьер и вероятность вылета из тяжелых ядер не может быть большой, так как для сообщения α-частице большой кинетической энергии возбужденное промежуточное ядро должно переходить на нижние, редко расположенные энергетические уровни, а вероятность таких переходов мала.
Для легких ядер, у которых кулоновский барьер невелик и составляет несколько МэВ, проблем с вылетом α-частиц нет. Например, реакции на легких ядрах
|
|
(4.6.10) |
|
|
(4.6.11) |
были одними из первых, полученных на ускорителях протонов Кокрофтом и Уолтоном в 1932 г.
Реакции типа (р, n) являются всегда эндоэнергетическими с энергией реакции Q меньше, чем -0,8 МэВ. По определению
|
|
(4.6.12) |
Но
|
|
(4.6.13) |
а
|
|
(4.6.14) |
иначе ядро А будет переходить в ядро В путем β-распада. Подставив неравенства (4.6.13) и (4.6.14) в (4.6.12), получим следующий результат
|
Q < -0,8 МэВ. |
(4.6.15) |
Например,реакция
|
|
(4.6.16) |
имеет Q = -2,76 МэВ.
Ввиду того, что в результате реакции (р, n) ядро-продукт приобретает добавочный протон, оно, как правило испытывает β+-распад или Е‑захват. Ядро
, возникающее в реакции (4.6.15), не является исключением.
Реакции с протонами часто используют для получения монохроматических нейтронов (см. §4.9).