核反应的三个阶段描述和核反应机制

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。
§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：
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 1015 s
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 900对称
直接作用
作用时间较短，为 1020 1022 s
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
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 t
势散射截面 pot
复合系统的吸收截面 a 复合核形成截面 CN
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。
由上面公式可见，复合核的形成截面 CN 一般不等于反应截面 r
a CN D
a res r
∴只有当核反应截面
，共振反应截面
D

re
可以忽略时，才有：
s
CN r
各种截面之间的关系如下：
t
SC
r
ห้องสมุดไป่ตู้ res
pot
a
CN
D
直接反应截面 D
t pot a
a CN D
总有效截面 t 去弹性散射截面 r 弹性散射截面 SC 势散射截面 pot
共振散射截面 res t r SC r pot res
a r res