Замедление нейтронов. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Замедление нейтронов

Замедление нейтронов - уменьшение кинетич. энергии E нейтронов в результате многократных столкновений их с атомными ядрами среды. Механизм 3. н. зависит от энергии нейтронов. Если E больше порога неупругого рассеяния нейтрона на ядре (E_ну@0,1 - 10 МэВ), то нейтроны расходуют энергию гл. обр. на возбуждение ядер и ядерные реакции, сопровождающиеся вылетом нейтронов. При одном соударении нейтрон в среднем теряет значит. долю своей энергии и после небольшого числа столкновений (часто одного) переходит в область энергий E<E_ну. Дальнейшее 3. н. происходит только за счёт упругого ядерного рассеяния. Если E/0,1-0,3 эВ, то можно пренебречь тепловым движением и хим. связью атомов среды и рассматривать ядра как свободные и покоящиеся. При этом рассеяние практически изотропно в системе центра масс нейтрон-ядро, и при одном соударении с ядром с массовым числом А нейтрон с энергией E с равной вероятностью может передать ядру любую энергию в интервале от 0 до 4AE/(A+1)². Соответственно, его ср. потеря энергии равна 2АE/(A+1)², т. е. пропорц. E, а среднелогарифмическая (усреднённая по углам рассеяния нейтронов) потеря энергии при одном соударении:

(E и E' - энергии до и после соударения). Т. о., x не зависит от энергии нейтрона. Поэтому x удобно использовать как характеристику упругого 3. н. (для среды, состоящей из смеси ядер с разными А, x усредняется по концентрациям с весом, пропорц. сечению рассеяния s_р, что может привести к слабой зависимости x от E). Для водорода x = 1 и монотонно убывает с ростом А (см. табл.).

Параметры упругого замедления нейтронов в некоторых веществах

* При З. н. от ср. энергии нейтронов деления до тепловой энергии.

Ср. число столкновений m, требуемое для 3. н. от энергии E₀ до E, равно m=u/x, где величина u=ln(E₀/E) наз. летаргией нейтронов. Захват нейтронов ядрами в лёгких веществах в процессе 3. н. несуществен, т. к. сечения захвата s₃ нейтронов малы по сравнению с сечением рассеяния s_р; в тяжёлых веществах из-за большого т заметное число нейтронов может захватиться при 3. н. до малых энергий. Доля нейтронов, избежавших захвата при 3. н. от энергии E₀до E, равна

где R_g (E₀, E) - т. н. резонансный интеграл захвата нейтронов, равный:

Энергетич. распределение упруго замедляющихся нейтронов N(E)в случае непрерывно излучающегося моноэнергетич. нейтронного источника интенсивностью Q нейтронов в 1с с энергией нейтронов E₀ в большом (утечкой нейтронов можно пренебречь) объёме однородного вещества в отсутствие захвата описывается ф-лой (спектр Ферми):

где l_p - длина свободного пробега нейтрона до рассеяния, v - его скорость. Отношение x/l_p наз. замедляющей способностью вещества. Учёт захвата приводит к появлению в ф-ле (4) множителя Р(E, E₀), т. е. сдвигает спектр в сторону больших энергий ("ужесточает"). В случае импульсного источника нейтроны при упругом 3. н. в однородной среде после I/x соударений в каждый момент времени t после импульса группируются по энергии вблизи ср. энергии

(m_n - масса нейтрона), причём тем теснее, чем тяжелее среда [с дисперсией].

Эта особенность позволяет измерять энергию нейтронов по времени замедления в тяжёлых замедлителях (см. Нейтронная спектроскопия). Время 3. н. при E₀>>E определяется ф-лой (5), т. е. пропорционально l_p/x, в Рb при t=4.10^-4c. Диффузию нейтронов при 3. н. удобно описывать в терминах плотности замедления q, т. е. числа нейтронов

в 1 см³, "пересекающих" за 1с данное значение энергии при движении по энергетич. шкале; q связана с пространственно-энергетич. плотностью нейтронов п (числом нейтронов в 1 см³ в единичном энергетич. интервале) соотношением: q=nvx/l_p и удовлетворяет т. н. уравнению возраста Ферми (в случае среды без поглощения): дq/дt

Здесь t - среднее время 3. н. от энергии E₀ до энергии E.

- ср. транспортная длина свободного пробега (ср. длина, проходимая нейтроном в первонач. направлении),

-ср. косинус угла рассеяния. Величина t наз. возрастом нейтронов; кроме того, величина 6t имеет смысл ср. квадрата расстояния, на к-рое. удаляется нейтрон в безграничной однородной среде при замедлении от энергии E₀ до E. Величина

при 3. н. до тепловой энергии наз. длиной 3. н. В безграничной однородной среде без поглощения в случае точечного моноэнергетич. источника нейтронов единичной интенсивности решение ур-ния (5) даёт

Утечка нейтронов наружу сказывается, когда размеры среды

Как и поглощение нейтронов, она приводит к "ужестчению" нейтронного энергетич. спектра в среде. При энергиях E<0,1-0,3 эВ на рассеяние нейтронов влияют хим. связь и тепловое движение атомов. Скорость 3. н. снижается, и спектр нейтронов стремится к равновесному, обычно близкому к максвелловскому. 3. н. в этой области энергии наз. термализацией нейтронов. Нейтроны образуются в ядерных реакциях обычно с энергией /1 МэВ. 3. н. является способом трансформации их в тепловые, к-рые используются в ядерной энергетике (см. Ядерный реактор ),при исследовании конденсир. сред (см. Нейтронография)и др. Лит. см. при ст. Диффузия нейтронов.

М. В. Казарновский.

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира