一种激发态复合核新理论

《一种激发态复合核新理论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、一种激发态复合核新理论【摘要】原子核液滴模型的表面张力做功的核势能计算方法能替代激发态复合核在去激化过程中所产生的核内能的转移和变化的复杂的计算。中子俘获核反应的速率，激发态复合核的寿命，核反应中反应物的丰度。【关键词】复合核；液滴模型；表面张力；核反应速率;激发态寿命；核素丰度（一）基本理论（1）中子俘获核反应速率文献［1］给出在太阳反应灶（或核反应堆）内部，一个中子与原子核之间的相对速度由麦克斯韦一坡尔兹曼分布所确定。当粒子速度为麦克斯韦一玻尔兹曼分布时，有效截面为（1）式中为麦克斯韦加权函数。为最可几速度（其中K=l.38066244X10-16尔格/度为玻尔兹曼

2、常数，T为绝对温度，mn=l.674954386X10-24克为中子n质量）。对于单种核素，有效截面=，对麦克斯韦平均反应率，由（1）式有=，以丰度（浓度）计算的反应速率K为（2）式中V0为参加反应的单个原子核体积。设co为反应物的初始丰度，在发生一级反应迖到动态平衡状态时的反应物丰度C为C=C0exp(-kt)(3)式中t为反应时间。(2)从表面张力S做功来测量计算核力场内势能(表面势或电荷势)文献［2］给出在有心力场中粒子m的结合能(4)根据高能电子与原子核的散射实验发现，原子核的半径具有的形式，其中A为原子核质量，R0=l.21965691X10-13厘米为常数［

3、3］。因此原子核又可以假设为一个均匀带电且不可压缩的液滴(即液滴模型)。它应具有表面张力S，它的表面积为S时，由表面张力所做的功W=S•S，就成为核力场的表面势。根据拉普拉斯定律，液面压力差AP与表面张力系数S之间有(5)式中rl和r2为曲面的两个互相垂直的曲率半径，当rl=r2=r为球形时，有△P=(6)在半径为r球体中，表面积S=4nr2,表面张力做功W=为表面势能。由物态方程可知，对于压力P、总能量E和体积V之间有（7）表面势能可化为由于球体积v=，上式又可化为w=:即有总能量（8）由（4）式有能量E=，代入（8）式有=，因而有表面张力系数（9）在化学元素中，原子

4、序为Z的原子核所带电荷，其中e0=4.80325021X10-10静电库仑为基本电荷。由于原子核半径可表为，因而表面张力系数可表为（10）在核物理实验中发现，当中子n被核M俘获后首先形成一个激发态的复合核M*，核反应方程为（11）式中vn代表中子中微子的质量，它等于中子的盈余质量加上核素M的盈余质量再减去复合核M的盈余质量，也就是等于核反应方程（11）中所释放出的热动能Q=vnc2。根据原子核的液滴模型，在核反应方程（11）式中，反应前的核表面积由中子n的表面积S（其中rn为中子半径，rn=）,加上核M的表面积S（其中rA为M核半径，rA=），而核反应后的表面积为复合核

5、M的表面积S（其中为核M的半径，=），因此核反应前后的表面积改变量为如果复合核M的表面张力系数为，那么表面张力所做的功就是核反应方程（11）在反应过程中所吸收或转移的表面势能（或电荷势能）。在核反应过程中，如果〉0，有表面张力做功W>0,表示核反应过程中所吸收的能量；如果科学实验的数据处理过程中，在生成核素的原始氢云反应灶或太阳反应灶中，对于在编制太阳系化学元素的丰度表格时，取定归一化初始核素丰度为计量标准，即有，因而有硼元素B在太阳系自然界中的合成丰度，这与在太阳反应灶中所观测到的结果在误差范围内相符合。而对于在实验中所观测到的激发态核的激发能W=ELi*=O.84M

6、ev,由于复合核在去激化过程中分裂成激发态核和a粒子由激发态复合核液滴模型的表面张力做功的测量计算核力场内势能（表面势或电荷势）方法，对于原子序Z=5,原子核质量A=ll原子量单位的核素，它的表面张力系数尔格/厘米2由表面张力做功公式尔格=-0.827162046Mev这与在核反应实验中所观测到的激发能ELi*=0.84Mev在不到1.5%的相对误差范围内相符合。（2）铀和核的热中子俘获裂变反应的丰度文献［5］给出了由热中子俘获和核而发生裂变反应的丰度（产生率）（图一）。从观测实验的结果中我们可以看到：在质量相差大约50原子量单位的两个不相等的核碎片处（即曲线中的双峰）

7、的裂变丰度有最大值，数量大约在9.5%=0.095左右、热中子俘获和核的裂变反应丰度中横坐标为裂变核碎片质量（单位为原子量单位a），纵坐标为核裂变丰度（单位为百分比％）。摘自参考文献［5］。①的中子俘获核反应n+①式中为中子中微子质量。中子n的盈余质量为8.071Mev/c2,核素的盈余质量为36.915Mev/c2,而核素的盈余质量为38.141Mev/c2［5］，有核反应方程①中所产生的中子中微子质量对于激发态复合核的原子序Z=92,原子核质量A=234原子量单位。有表面张力系数尔格/厘米2在核反应方程①中，有表面张力做功尔格=9.5