核反应的三个阶段描述和核反应机制

§9.8、核反应的三个阶段描述和核反应机制1、核反应过程的描述在核反应机制理论发展的基础上，1957年V.F.Weisskopf对核反应过程提出了三阶段描述，它描绘了核反应过程的粗糙图象。1）、第一阶段：独立粒子阶段入射粒子接近到靶核核场作用范围内，可能发生两种情况：ⅰ）、粒子进入靶核，靶核被吸收，引起核反应。ⅱ）、粒子被靶核弹出来，引起弹性散射。这一个阶段就如同光波射到一个半透明的玻璃球一样，可能发生两种情况：光波被玻璃球吸收光波被玻璃球反射或折射所以这一阶段描述核反应的模型称为光学模型，在这一阶段中，入射粒子在靶核核场中运动，保持相对独立性，所以通常叫做“独立粒子阶段”。2）、第二阶段：复合系统阶段粒子被靶核吸收后，反应进入了第二阶段。在这一阶段中，粒子与靶核发生了能量交换，因而不能再看作是粒子在整个靶核作用下独立运动，而认为入射粒子和靶核形成了一个复合体系，所以叫做复合系统阶段。在这一阶段中，能量交换方式有以下几种：ⅰ）、入射粒子把能量交给靶核表面或体内的一个或几个核子使反应直接推向第三阶段，这种过程分别叫做表面直接作用和体内直接作用。ⅱ）、多次碰撞：入射粒子可能在核内碰撞多次再发射出来。ⅲ）、集体激发：入射粒子把部分能量交给靶核后飞出，这时靶核产生集体激发，引起核的集体转动、振动等。上述三种过程统称为直接作用，在这种过程中入射粒子在不同程度上保留了原有特性。ⅳ）、复合核形成：入射粒子与靶核经过多次碰撞，不断损失能量，最后停留在核内，和靶核融成一体，形成一个中间过程的原子核，叫做复合核。3）、第三阶段：核反应的最后阶段在这一阶段中，复合系统分解成出射粒子和剩余核。当分解出的粒子与入射粒子相同，剩余粒子处于基态时，这种过程为弹性散射。这种经过复合核的弹性散射称为复合核弹性散射，它就是共振散射，而在独立粒子阶段形成的弹性散射称为形状弹性散射，它为势散射。2、两种核反应机制核反应主要通过复合核和直接作用这两种机制进行，有些反应也存在于两种机制之间的过程。对于一个具体的反应，复合核过程和直接过程往往同时并存，但对于不同的入射粒子和靶核，不同的入射粒子能量，两种过程的反应截面的相对大小不同。两种核反应过程的特点各不相同：时间比较长，可达复合核过程发射粒子的能谱接近麦柯斯韦分布角分布为各向同性或对称s1510090作用时间较短，为直接作用发射粒子具有一系列单值能量角分布往往是前倾或后倾的s222010103、各种截面之间的关系根据上述核反应图象，核作用截面可以分为以下几种：总有效截面势散射截面复合系统的吸收截面复合核形成截面直接反应截面tpotCNDaapottDCNa总有效截面去弹性散射截面弹性散射截面势散射截面共振散射截面trSCpotresrespotrSCrtresra由上面公式可见，复合核的形成截面一般不等于反应截面CNrDCNarresa∴只有当核反应截面，共振反应截面可以忽略时，才有：各种截面之间的关系如下：DresrCNtSCrrespotaCND