原子核的直观结构
⑶Al+n→Na+He , Na→Mg+ e+e。正碰如下图
图9 27Al(n,α)24Na及24Na的β-衰变
这样,此过程中就有三种射线释放(α、β、γ射线)。若此反应是切碰发生的,则直接蒸发出两个中子,即Al+n→Al+2n。又如Be+n→Be+2n ,Be→He+He,虽然8Be为全饱和键态的核环,但由于它的核环太小,核子在振动时就有可能碰到一起重新组合成键,恰能形成两个饱和的α轻粒子,这种裂变为8Be核所特有。
(三)质子所引起的核反应
⑴F+H→O+He,产生的新核是稳定的,正碰过程如下图:
图10 19F(P,α)16O
⑵Ni+H→Co+He,产生的新核是稳定的,正碰过程如下图:
图11 58Ni(P,a)55Co
⑶Si+H→P+n,在此反应道上,是切碰发生的(若正碰则打出α粒子),蒸发出的中子是硅-30核环上三个直接相连的中子中间的那个。产生的磷-30核环为全饱和键态,是稳定的。 这种切碰也可能发生掇拾反应,如Li+H→Li+H等反应。
(四)氘核所引起的核反应
⑴Al+H→Mg+He , 产生的新核是稳定的,正碰如下图:
图12 27Al(d,α)25Mg
⑵C+H→B+He,产生的新核是稳定的,正碰如下图:
图13 12C(d,α)10B
⑴与⑵也可能是切碰打出α粒子,可根据蒸发出的粒子方向来判断它们是如何碰撞反应的。
⑶Cl+H→Ar+2n,此反应是切碰的削裂反应,氘核的质子打出37Cl核环上三个直接相连的中子中间的那个,并与两侧的中子成键达饱和。氘核的中子解脱核键后沿原方向继续前进。产生的新核是稳定的。这样就有两个中子被蒸发出来。
⑷Mg+H→Al+n,此反应是切碰的削裂反应,氘核的质子被核环上直接相连的两个中子捕获成键达饱和,它的中子解脱核键后继续沿入射方向飞出。与此类的反应又如Be+H →Be+n
,C+H→C+H。但有的削裂反应后的新核会发生β衰变,如C+H→N+n,N→C+e+γe; P+H→P+H,P→S+e+e。
(五)光致反应
高能γ光子也能破坏核键而击出各种粒子,如切碰击出中子的反应:
O+γ→O+n;Mg+γ→Mg+n产生的新核都是不稳定的,会发生β+衰变。如果蒸发出α粒子,则是光子正碰核环上的中子,此中子与对面核子不发生二次碰撞反应而产生的。光致反应还能切碰击出P、d、t等轻粒子,实质就是光子切割下核子环的一小片断产生的。
(六)中等离子间的高能反应
中等离子可被加速器加速而轰击核靶,会产生用轻粒子无法获得的不稳定同位素,如Ca+S→Kr+3n,在此反应道上,由于正碰截面小,轰击离子动能太大,核环上的一个中子把动能直接给同一直线上的靶核的两个对称中子,从而打出三个中子。正碰如下图:
图14 40Ca(32S,3n )69Kr
由于新核环上有三处为质子与质子直接相连,会发生三次β+衰变,由于有两处在核的腰部,因转动动能较大,高能量的质子与质子在核表面张力作用下,不会立即达到弱作用范围内,会延缓衰变的现象。又如Si+Ni→Y+3H,正碰如下图,产生的新核是稳定的。
图15 28Si(58Ni,3P)83Y
如果反应碰撞截面增大,并且为切撞则会打出两个质子与两个中子,如Ca+Ge→Sn+2H+2n,在此反应道上,因能量太高,碰撞后中子与质子之间的核键被破坏,蒸发出来的核子全部为激发态(不易成键),即单个的质子与单个的中子,而不是d、α粒子。产生的新核环为全饱和键态,是稳定的。切碰过程如下图:
图16 40Ca(64Ge,2P2n)100Sn
(七)重核的衰变
如U→Th+He,由于铀-238的核子环不稳定,因高速转动而产生较大的形变,在核环一处变形为扁椭状, 使不饱和核子间有机会重新组合成一个α粒子释放(在剩余核力的作用下),从而使核环向圆环状恢复,但新核环在接合时,恰有三个中子直接相连碰撞,在强大的核表面张力压迫下迅速达到弱作用范围内,使中间的那个中子发生β-衰变转变成质子,重新与两侧的中子成键达饱和。这也有利于新核环向圆环状恢复,新产生的镤-234核是较稳定的,衰变方程为 Th→ Pa+e+e,与此过程相似的又如重核钍-232发生的复杂衰变:Th→Pb+6He+4e+4e,不同的是其中有两次α衰变后,在接合时只有两个中子直接相连,不具备产生β-衰变的条件。
(八)结束语
以上论述是我对核反应过程的直觉认识,当这种认识为大家所验证,并得到认同时,它将成为一种新的理论留予后来者参研。
《原子核的直观结构》