Нейтронна бомбардування

Основні труднощі, яку відчували фізики, полягала в тому, що у нейтрона відсутня електричний заряд. Його не можна було розігнати в звичайному прискорювачі, оскільки його дія заснована на електромагнітній взаємодії, до якого нейтрон виявився несприйнятливий.

У 1935 році американський фізик Роберт Оппенгеймер (1904 - 1967) і його студентка Мельба Філіпс знайшли спосіб подолання цих труднощів.

Тепер поговоримо про ядрах водню-2 (дейтерію). Ці ядра, часто звані дейтронами, складаються з 1 протона плюс

Л. Азімов j J3

«Світи всередині світів» 1 нейтрон і мають масове число 2 і атомний номер 1. Оскільки вони мають загальним позитивним зарядом, то можуть бути розігнані точно так само, як і окрема протон.

Припустимо, що дейтрон наділяється величезною енергією і точно направляється на позитивно заряджені ядра. Ці ядра відображають дейтрон і насамперед входить у нього протон. Ядерне взаємодія, утримує протон і нейтрон, поступово слабшає. Відштовхування ядер, до яких наближається дейтрон, може змусити протони покинути дейтрон. Протон повертає в бік, тоді як нейтрон, що володіє певною енергією, придбаної в ході прискорення дейтрона, продовжує рухатися і стикається з ядром.

Всього через кілька місяців після того, як їх виявили, енергетичні нейтрони почали використовувати, щоб викликати ядерні реакції.

Зараз нам ясно, що проблема прискорення нейтронів хвилювала фізиків у силу сформованої традиції. Це була спадщина їх роботи з позитивно зарядженими частинками, такими, як протони і альфа-частинки. Щоб подолати відштовхування ядер і зіштовхнуть-ься з ними з силою достатньою, щоб їх розбити, ці заряджені частинки дійсно повинні були володіти високою енергією.

Однак нейтронам не потрібно було долати ніякого відштовхування. Навіть володіючи зовсім невеликим запасом енергії, якщо їх точно направляли (деякі іноді, чисто випадково, мали потрібну енергію), вони обов'язково досягали і вражали ядра.

Фактично чим більш повільно вони рухаються, тим довше залишаються по сусідству з ядрами і тим більше ймовірно, що їх можуть захопити деякі близько розташовані ядра за допомогою тяжіння ядерної взаємодії. Здатність ядер по захопленню нейтронів виявилася тим більшою, чим меншою була швидкість нейтрона, так що виявлялося, що ядра могли швидше вразити повільні нейтрони, ніж швидкі. І нарешті, фізики почали говорити про «ядерних перетинах», тобто направленому потоці повільних нейтронів, щоб можна було бомбардувати ту чи іншу частинку. Ефективність повільних нейтронів була відкрита в 1934 році італо-американським фізиком Енріко Фермі (1901 - 1954).

Звичайно, проблема полягала в тому, що нейтрони не вдавалося уповільнити після того, як вони утворювалися, оскільки відразу після утворення вони володіли занадто високою енергією (відповідно до нової точці зору). Нарешті, їх не вдавалося сповільнити за допомогою електромагнітного поля, але ж залишалися й інші можливості.

Нейтрон не завжди входив до ядра, коли стикався з ними. Якщо він вражав ядро ковзаючим ударом, то відскакував рикошетом. Якщо нейтрон ударявся в ядра, які були в багато разів масивніше його, то він відскакував на повній швидкості і ядро залишалося практично неушкодженим.

Але в той же час якщо нейтрони вражають ядра, ненабагато перевищують їх за масою, то відскакують геть з меншою енергією, ніж та, що була у них спочатку. Якщо нейтрони відскакують від ряду відносно легких ядер, то в кінцевому рахунку втрачають всю свою енергію і в підсумку починають рухатися вкрай повільно, володіючи не набагато більшою кількістю енергії, ніж навколишні атоми.

Ви можете спостерігати подібну ситуацію, якщо станете грати в більярдні кулі. Зіткнувшись з гарматним ядром, більярдна куля просто відскочить в протилежному напрямку, практично не втративши первісну швидкість. Якщо більярдна куля вразить другий більярдна куля, то він змусить уражену мішень рухатися, відповідно зменшивши і свою власну швидкість.

Енергія молекул, що містяться в атмосфері, залежить від температури. Нейтрони, що володіють енергією, яка відповідає кімнатній температурі, отримали назву «теплові нейтрони». Щодо легкі ядра, від яких нейтрони отска кивають і уповільнюють рух, стали називати «сповільнювачі», оскільки при взаємодії з ними енергія нейтронів зменшується.

Першим в 1935 році здійснив уповільнення нейтронів і використовував теплові нейтрони для бомбардування ядер італійський фізик Енріко Фермі зі своїми колегами. Йому швидко вдалося встановити, наскільки результативними можуть бути ядерні розтину, коли теплові нейтрони атакують частинки.

Могло здатися, що нарешті з'явилася можливість практичного використання енергії, що утворилася в ході ядерної реакції. Нейтрони могли викликати ядерні реакції навіть у тому випадку, коли самі мали досить невеликою енергією, так що виділилася енергія могла бути набагато більшою, ніж споживана. До того ж ефективність теплових нейтронів при ядерних перетинах була набагато вище, бо повільні нейтрони стикалися з ядрами набагато частіше, ніж високоенергетичні заряджені частинки.

Однак залишалася одна заковика. Для того щоб використовувати повільні нейтрони, їх спочатку треба було отримати. А енергія, що витрачається для бомбардування ядер високоенергетичними протонами, була набагато більше тієї, якою володіли отримувати при цьому нейтрони. Виходило так, ніби вам доводилося запалювати свічку одним сірником, яку треба було вибрати з 300 тисяч непотрібних шматків дерева, перш ніж ви добиралися до самої сірники. У результаті використання свічки втрачало практичний сенс.

Ось чому, навіть після відкриття низькоенергетичної нейтронної бомбардування і ядерних перетинів, Резерфорд в кінці свого життя зауважив, що ядерна енергія ніколи не знайде практичного застосування.

І все ж одним з експериментів, які Фермі спробував здійснити в 1934 році, була нейтронна бомбардування атомів урану. Але ні Резерфорд, ні Фермі тоді не зрозуміли, що це був початок нової ери.

Інформація, релевантна " нейтронна бомбардування "

1. Азімов Айзек. Світи всередині світів. Історія відкриття і підкорення атомної енергії / Пер. з англ. С. Федорова. - М.: ЗАТ Центр-поліграф. - 172 с., 2004
   
   
2. НЕЙТРОН
   НЕЙТРОН
   
3. Нові елементи
   нейтронами, експерименти, які змінили світ. Фермі виявив, що повільні нейтрони, що володіли дуже малою енергією, легко поглиналися атомним ядром, набагато легше, ніж поглиналися швидкі нейтрони, і ще швидше, ніж заряджені частинки. Часто траплялося так, що нейтрон просто поглинався ядрами. Оскільки нейтрон мав масове число 1 і атомне число 1 (тому що був не заряджений),
   
4. Видимість нейтрона
   нейтрона, але вони ніяк не увінчувалися успіхом. Головна проблема полягала в тому, що ця частка була електрично нейтральною. Субатомні частинки можна було визначити різними способами, але в кожному окремому випадку (зберіг свою надійність і в даний час) використовувався їх електричний заряд. Завдяки йому рухомі частинки або відштовхувалися, або притягувалися. У будь-якому
   
5. Прискорювачі частинок
   бомбардування ядер більш ефек-I ІННОЮ і збільшити можливість отримання корисної енергії в ході ядерних реакцій? У 1928 році американський фізик російського походження Георгій Гамов (1904 - 1958) припустив, що замість альфа-частинок для бомбардування ядер можна використовувати протони. Правда, протони були вчетверо легше альфа-частинок і відповідно зіткнення виявлялося менш
   
6. Ядерна бомбардування
   бомбардуванням ядра. При зіткненні з ядром альфа-частка могла передати йому свою енергію і відправити його вперед на зразок одного більярдної кулі, що вдаряє по іншому кулі. Вилітали таким чином ядра викликали при зіткненні з речовиною світіння (Сцинтиляцій). За його інтенсивності стало ясно, що одна альфа-частка могла вибивати кілька ядер, кожне з яких давало іскріння. В
   
7. Термоядерні бомби
   нейтрона, причому такі атоми виявлялися абсолютно стабільними. У 1934 році Резерфорд, що працював разом з австралійським фізиком Марком Оліфант (1901-2000) і австрійським хіміком Паулем Хартек, змусили ядра водню-2 зіткнутися з мішенями також з водо роду-2, в результаті чого був отриманий водень-3 (названий тритієм, від грецького слова «третій») з ядрами, що складалися з 1 протона і
   
8. Ядерні реактори
   нейтронної бомбардування. Період його напіврозпаду становив 24 300 років, що дозволяло його використовувати. Складність полягала в тому, що в природі цей елемент не існувало і його треба було якимось чином отримати в необхідній кількості. Здавалося, що це неможливо, але несподівано був знайдений досить простий вихід з положення. Поглинаючи нейтрони, атоми урану-238 спочатку перетворювалися на
   
9. Ядерне взаємодія
   нейтронів здавалася дещо слабше, ніж теорія протонів-електронів. Вважали, що електрони в ядрах діють на зразок клею, який утримує разом протони. Але електрони випускають атомами, при цьому вони зовсім не несли з собою негативний заряд, залишаючи в ядрах тільки позитивно заряджені протони і незаряджені нейтрони. Наприклад, в ядрі атома вісмуту-209 знаходяться 83 позитивних
   
10. 6.1. США В СИСТЕМІ ГЕОПОЛІТИЧНИХ ВІДНОСИН
    бомбардування мирних жителів, торгівля зброєю, вплив на політичних лідерів інших країн, впровадження всюди «американського способу життя» - і все це в ім'я своїх корисливих інтересів, які прикриваються фальшивими гаслами демократії , толерантності, прав
    
11. Ядерна бомба
    нейтрони будуть стикатися з ядрами інших елементів і просто поглинатися, виключаючи можливість ланцюгової реакції. Отримання чистого урану виявилося складним завданням, оскільки уран так рідко використовувався, що не мали в необхідному великій кількості, крім того, не була розроблена ефективна методика його очищення. По-друге, масив урану повинен бути достатньо великим, оскільки далеко не
    
12. Ядерний спін
    нейтрон ». Якщо в світлі цієї теорії подивитися на азот-14, то виявиться, що він складається не з 4 А. Азимов «Світи всередині світів» 14 протонів і 7 електронів, але з 7 протонів і поєднання з 7 протонів і електронів. Замість загальної суми 21 частинка повинно вийти 14, замість непарного номера парний. Структура тепер стане відповідати ядерного спину. Але як же змусити проявитися