核反应hefanying

具有一定能量的粒子同原子核碰撞，或两个原子核碰撞，通过相互作用使原子核的状态发生变化或形成新的原子核的过程。例如，将α粒子（即氦核）与氮核碰撞而转变成氧核并放出质子的过程，即⁴₂He+₁⁴⁷N→¹⁷₈O+11H。一般由粒子α与核A碰撞形成核B和粒子b的核反应可以写为：A+a→B+b，简写为：A(a,b)B。其中α称为入射粒子，若α也是原子核，则称为弹核，A称为靶核，b称为出射粒子，B称为生成核或剩余核。a与A碰撞可产生以下几种可能结果：

第一种情形不改变碰撞粒子的组成和内部状态，反应前后系统的总动能相等，称为弹性散射。第二种情形，碰撞粒子的组成虽然不变，但引起了内部状态的改变，反应前后系统的总动能不相等，称为非弹性散射。第三、第四种情形是α粒子打入A核后，出射一个新粒子和生成另一个新核的反应，称为核转变。核反应按入射粒子的种类可分为中子核反应，光核反应，电子同核的反应，轻离子核反应(指α粒子和比它更轻的离子引起的核反应)，重离子核反应(指比α粒子重的离子引起的核反应)等。此外，如π介子、к介子等也能引起核反应。核反应按入射粒子能量大小可分为低能核反应和中高能核反应；亦可按靶核质量分为轻核(A<25)、中核(2580)的核反应。实验证明：核反应过程受到各种守恒定律的支配，这些守恒定律是：能量守恒、动量守恒、质量守恒、电荷守恒、角动量守恒和宇称守恒等。为描述核反应过程中能量守恒，核反应A(a,b)B常写成：A+a→B+b+Q，式中Q是核反应中系统吸收或放出的能量，称为反应能，如果Q>0，称为放能反应，如果Q<0，称为吸能反应。在实验上确定反应能Q有两种方法：❶根据参与反应粒子的原子质量，利用Q=[(mB+mA)-(mb+mB)]^c2计算，式中ma、mA、mb、mB分别为入射粒子、靶核、出射粒子、生成核所对应的质量。
❷测量参与反应粒子的动能，利用Q=EB+Eb-Ea计算，式中EB、E_b、E_a分别为生成核、出射粒子、入射粒子在实验室系中之动能。对于吸能核反应，把刚能引起核反应时，入射粒子的最小动能（在实验室系）叫做阈能，其计算式为E=^MA+^Ma/MAQ。式中MA、Ma分别为靶核和入射粒子的质量。该式表明，在实验室系中，对于吸能反应，要引起核反应，入射粒子的能量应比反应能Q稍大。在核反应中，常用反应道的概念确切地描述任一反应过程中反应前后粒子的类型及它们的内部（量子）状态。所谓一定的反应道，即表示：❶指明一定粒子类型。
❷这些粒子处在一定的内部状态。在核反应A(a,b)B中，A、a构成入射道，B、b处在各种不同的内部（量子）状态构成不同的出射道。在入射粒子的动能确定后，在核反应阈能以下的反应道称为闭道，否则称为开道。核反应过程是一种随机性过程。产生各种核反应的概率常用核反应截面的概念来描述。此外，为了描述一个入射粒子在靶中引起核反应的数目，还引入一个名叫核反应产额的物理量。截面和产额有密切关系，且它们都要求在实验上可以测量，在理论上能够计算。要深入了解核反应，必须首先了解核反应的微观机制。近来一般都采用三个阶段的理论来描述核反应的机制，如图所示。第一阶段称独立粒子阶段。可用核反应光学模型处理，即入射粒子在靶核的光学复势场中运动，一部分受到散射，称为形状弹性散射，另一部分被靶核吸收。这一阶段发生的反应也称为一步直接反应。第二阶段称为复合系统阶段。入射粒子被吸收后，它与靶核内的核子可以有各种各样的相互作用，交换能量，部分地或全部失去自己的独立性，与靶核组成一个复合系统。例如它可以和核内的核子碰撞，损失部分能量而飞出核外，称表面直接效应；它可以把核内深层的一个核子打出来，称体积直接反应；它还可以与若干核子作多次碰撞或使核发生集体运动、表面振动或转动；或者它把能量交给所有核子，与靶核内核子融混为一体，形成复合核。在复合系统阶段存在着一切能够产生吸收的过程，这一过程比复合核的形成要广泛得多，复合核形成只是复合系统的一种特殊情况。第三阶段称为最后阶段。复合系统解体成为剩余核和发射粒子。这阶段包括直接反应，多次碰撞等直接分解为剩余核和发射粒子的情况，以及复合核分解衰变，这时复合核放出一个或数个核子，或辐射γ射线，从激发态回到基态。复合核还可以沿入射道衰变，产生复合核弹性散射，与形状弹性散射相干涉。上述核反应过程及机制仅限于中子核反应和轻离子核反应，重离子核反应等其他核反应还有各自其他特点。

研究原子核反应对于揭示原子核的性质、核反应的机制、新原子核形成的可能及性质都有重要的理论意义。在实际应用方面，通过核反应的研究可以获得关于用人工方法产生核反应、获得巨大原子能及大量同位素的知识。