กลไกปฏิกิริยานิวเคลียร์

กลไกปฏิกิริยานิวเคลียร์อธิบายว่าอนุภาคที่เข้ามาและนิวเคลียสเป้าหมายมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร ตั้งแต่ปฏิกิริยาโดยตรงที่รวดเร็วไปจนถึงการก่อตัวของนิวเคลียสประกอบที่มีอายุยืนยาว

Definition

กลไกปฏิกิริยานิวเคลียร์คือเส้นทางทางกายภาพที่โปรเจกไทล์และนิวเคลียสเป้าหมายมีปฏิสัมพันธ์กัน โดยหลักคือกลไกนิวเคลียสประกอบ ซึ่งนิวเคลียสกระตุ้นระดับกลางก่อตัวขึ้นและสลายตัวในภายหลัง และปฏิกิริยาโดยตรง ซึ่งนิวคลีออนเพียงไม่กี่ตัวถูกถ่ายโอนหรือกระตุ้นในขั้นตอนเดียวที่รวดเร็ว

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการจำแนกประเภทของปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ถูกเหนี่ยวนำตามลักษณะการดำเนินไป: ปฏิกิริยานิวเคลียสประกอบ ซึ่งโปรเจกไทล์ถูกดูดซับและพลังงานถูกแบ่งปันในหมู่นิวคลีออนทั้งหมดก่อนการสลายตัว และปฏิกิริยาโดยตรง เช่น stripping, pickup และ knockout ซึ่งเกี่ยวข้องกับนิวคลีออนเพียงไม่กี่ตัวและดำเนินไปอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ยังกล่าวถึงลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันของแต่ละกลไกในภาคตัดขวางและการกระจายเชิงมุม และกระบวนการก่อนสมดุลระดับกลาง

Core questions

• ปฏิกิริยาแยกแยะระหว่างการก่อตัวของนิวเคลียสประกอบกับการดำเนินไปโดยตรงได้อย่างไร?
• เหตุใดนิวเคลียสประกอบจึงสลายตัวโดยไม่ขึ้นอยู่กับวิธีการก่อตัว?
• การกระจายเชิงมุมและการพึ่งพาพลังงานแบบใดที่บ่งบอกถึงแต่ละกลไก?
• ปฏิกิริยาการถ่ายโอนเผยให้เห็นโครงสร้างอนุภาคเดี่ยวของนิวเคลียสได้อย่างไร?

Key concepts

• นิวเคลียสประกอบ
• ปฏิกิริยาโดยตรง
• ปฏิกิริยา stripping และ pickup
• การปล่อยก่อนสมดุล
• ค่า Q ของปฏิกิริยา
• การกระจายเชิงมุมของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา

Key theories

แบบจำลองนิวเคลียสประกอบ

บอร์เสนอว่าในปฏิกิริยาหลายอย่าง โปรเจกไทล์จะถูกดูดซับเพื่อสร้างนิวเคลียสประกอบที่ถูกกระตุ้นอย่างมากซึ่งมีอายุยืนยาวพอที่จะลืมวิธีการก่อตัวของมัน โดยสลายตัวผ่านช่องทางที่กำหนดทางสถิติ

ทฤษฎีปฏิกิริยาโดยตรง

ปฏิกิริยาโดยตรง เช่น stripping และ pickup เกี่ยวข้องกับนิวคลีออนเพียงไม่กี่ตัวในการปฏิสัมพันธ์ที่รวดเร็วเพียงครั้งเดียว โดยมีการกระจายเชิงมุมที่พุ่งไปข้างหน้าซึ่งตรวจสอบสถานะอนุภาคเดี่ยวของเป้าหมาย

Clinical relevance

การแยกแยะกลไกปฏิกิริยาเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการตีความการทดลองเครื่องเร่งอนุภาค การผลิตไอโซโทปเฉพาะผ่านช่องทางปฏิกิริยาที่เลือก และการสร้างแบบจำลองอัตราปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับเครื่องปฏิกรณ์และการสังเคราะห์นิวเคลียสในสภาพแวดล้อมทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์

History

นีลส์ บอร์ ได้นำเสนอแนวคิดนิวเคลียสประกอบในปี 1936 เพื่ออธิบายเรโซแนนซ์ที่คมชัดที่พบในการจับนิวตรอน และไวส์คอพฟ์และคนอื่นๆ ได้พัฒนาทฤษฎีทางสถิติของมัน เมื่อลำแสงพลังงานสูงขึ้นเริ่มมีให้ใช้ ปฏิกิริยาโดยตรงก็ได้รับการยอมรับและจัดระบบโดยบัตเลอร์, แซทช์เลอร์ และคนอื่นๆ ซึ่งให้การตรวจสอบโครงสร้างนิวเคลียร์ที่เสริมกันและทำให้การจำแนกประเภทกลไกปฏิกิริยาที่ทันสมัยสมบูรณ์

Key figures

• Niels Bohr
• Victor Weisskopf
• George Satchler

Seminal works

• bohr1936
• satchler1983

Frequently asked questions

นิวเคลียสประกอบคืออะไร?

นิวเคลียสประกอบคือนิวเคลียสระดับกลางที่ถูกกระตุ้นอย่างมากซึ่งก่อตัวขึ้นเมื่อโปรเจกไทล์ถูกดูดซับโดยเป้าหมายอย่างสมบูรณ์ มันมีอายุยืนยาวพอที่จะแบ่งปันพลังงานในหมู่นิวคลีออนทั้งหมดแล้วสลายตัวในลักษณะที่ไม่ขึ้นอยู่กับวิธีการสร้างของมัน

ปฏิกิริยาโดยตรงแตกต่างจากปฏิกิริยานิวเคลียสประกอบอย่างไร?

ปฏิกิริยาโดยตรงเกี่ยวข้องกับนิวคลีออนเพียงไม่กี่ตัวในขั้นตอนเดียวที่รวดเร็วและสร้างการกระจายเชิงมุมที่พุ่งไปข้างหน้า ในขณะที่ปฏิกิริยานิวเคลียสประกอบเกี่ยวข้องกับนิวเคลียสทั้งหมด ใช้เวลานานกว่า และโดยทั่วไปให้รูปแบบการปล่อยที่สมมาตรมากกว่า