Effektiv kesim yuzi

Effektiv kesma — bu oʻzaro taʼsir qiluvchi ikkita zarrachalar tizimining maʼlum bir yakuniy holatga oʻtish ehtimolini tavsiflovchi fizik miqdor, maqsadli zarrachalar bilan nishonga tushadigan oqim zarralarining toʻqnashuvining miqdoriy xarakteristikasi. U atom va yadro fizikasida zarrachalar nurlarining nishonlarga tarqalishini oʻrganishda keng qoʻllanadi.

Effektiv kesma maydonning oʻlchamiga ega. Vizual ravishda, bu qiymat maqsadni tashkil etuvchi zarrachalar kesimlarining shartli yigʻindisi sifatida ifodalanishi mumkin. Ushbu nishonni bir xil oqim bilan nurlantirganda, oqimni tashkil etuvchi zarralar ushbu kesmaga tushishi kerak. Koʻrib chiqilayotgan oʻzaro taʼsir kanalida „oʻtkazib yuborilgan“ zarralar ishtirok etmaydi.

Taʼrifi

Effektiv kesma oʻzaro taʼsirlar sonining nisbati sifatida aniqlanadi $N$ turdagi zarrachalar oqimi uchun vaqt birligi uchun $1$-zarracha zichligi bilan $n_{1}$ tezlikda uchish $v_{1}$ turdagi zarralardan tashkil topgan nishonga tushish $2$-zarracha zichligi bilan $n_{2}$ va hajmi $V$ oqim zichligiga $n_{1}v_{1}$ va nishondagi zarrachalar soniga $n_{2}V$ bogʻliq kattalikdir:

$\sigma ={\frac {N}{n_{1}v_{1}n_{2}V}}$

Bunday kesma, masalan, yutilish jarayonini (neytron yoki fotonni) yetarli darajada toʻliqligi bilan tavsiflaydi. Maʼlum boʻlgan yutilish kesimidan va yutish markazlarining zichligi $n_{2}$ yutilish koeffitsientini hisoblashingiz mumkin $\mu$ maqsadli materialdagi 1-darajali zarralar:

$\mu =n_{2}\sigma .$

Differensial sochilish kesimi

Elastik zarrachalar nurining tarqalishida, sochilgan zarrachalar ishlatilgan zarrachaning momentum yoʻnalishiga nisbatan turli burchaklarda chiqariladi. Ushbu jarayonning batafsil tavsifi differensial samarali kesmani beradi $\left({\mathrm {d} \sigma \over \mathrm {d} \Omega }\right)$, uning taʼrifi vaqt birligidagi oʻzaro taʼsirlarning umumiy soni oʻrniga vaqt birligidagi oʻzaro taʼsirlar sonining differentsialini oʻz ichiga oladi. $\mathrm {d} N$ buning natijasida 1-toifa zarracha qattiq burchak elementida yoʻnalishga ega boʻlgan impulsga ega boʻldi ($\mathrm {d} \Omega$):

$\mathrm {d} \sigma ={\frac {\mathrm {d} N}{n_{1}v_{1}n_{2}V}}$ yoki ${\frac {\mathrm {d} \sigma }{\mathrm {d} \Omega }}={\frac {\frac {\mathrm {d} N}{\mathrm {d} \Omega }}{n_{1}v_{1}n_{2}V}}$

Toʻliq burchak ustidagi integral har qanday burchakda tarqalish uchun umumiy kesmani beradi:

$\sigma =\int {d\sigma \over d\Omega }d\Omega$

Noelastik oʻzaro taʼsirlar mavjud boʻlganda, umumiy kesma elastik va noelastik sochilish uchun kesmalarning yigʻindisidir. Elastik oʻzaro taʼsirlarning har bir turi (kanali) uchun alohida samarali kesma kiritilishi mumkin.

Differensial reaksiya kesmasi

Nishondan oʻtayotganda, zarrachalar $1$-turdagi zarralar bilan toʻqnashadi $2$- va reaksiyaga kirishadi: $1+2\rightarrow 3+4$, buning natijasida $3$ Va $4$ turdagi zarralar sifatida belgilangan $dN$ sinf zarralari soni $3$ yoki $4$, bu element orqali 1 soniyada oʻtadi va $d\Omega$ fazoviy burchakning cheksiz kichik elementini qamrab oluvchi sirt $dS$. Effektiv kesma — bu $d\sigma ={\frac {dN}{n_{1}v_{1}n_{2}V}}$ . Differensial effektiv kesma effektiv kesmaning fazoviy burchak elementiga nisbatiga teng ${\frac {d\sigma }{d\Omega }}={\frac {\frac {dN}{d\Omega }}{n_{1}v_{1}n_{2}V}}$ . Integral effektiv kesma teng $\sigma =\int d\sigma =\int {\frac {d\sigma }{d\Omega }}d\Omega ={\frac {N}{n_{1}v_{1}n_{2}V}}$, Qayerda $N$ yupqa nishondan vaqt birligida chiqarilgan zarrachalarning umumiy soni $3$ yoki $4$.

Yadro fizikasi

Samarali kesma yadro va neytron fizikasida ikkita zarracha toʻqnashganda maʼlum bir yadro reaksiyasining yuzaga kelish ehtimolini ifodalash uchun keng qoʻllanadi.

Atom yadrosining odatiy radiusi taxminan 10⁻¹⁴ м ni tashkil qiladi, yaʼni yadro kesmasi taxminan 10⁻²⁸ м² ni tashkil qiladi. Zarrachalarning yadro bilan oʻzaro taʼsiri uchun kesmalarning taxminan bir xil qiymatga ega boʻlishini kutish mumkin. U oʻz nomini oldi — omborxona — va odatda yadro reaktsiyalarining kesimini oʻlchash birligi sifatida ishlatiladi. Biroq, aslida, reaktsiya kesimlari juda keng diapazonda oʻzgarishi mumkin.

Agar yadro radiusi tushayotgan zarrachaning de Broyl toʻlqin uzunligidan katta boʻlsa (yuqori energiyalar), u holda maksimal kesma yadroning geometrik oʻlchamlari (πR²) bilan aniqlanadi. Kam energiyali mintaqada maksimal kesma, aksincha, de Broyl toʻlqin uzunligi bilan belgilanadi. Kesmalarning haqiqiy qiymatlari maksimal qiymatlardan ancha kichik boʻlishi mumkin, ular zarrachalarning energiyasiga, reaktsiya turiga, zarrachalarning aylanish yoʻnalishiga bogʻliq.

Yadrolarning neytron kesimlari

Turli elementlarning yadrolari uchun neytronlarning tarqalishi (qattiq chiziqlar) va tutilish (nuqta) kesmalari

U-235 va Pu-239 uchun neytron va boʻlinish kesimi bilan umumiy reaksiya kesimi

Atom yadrosi va neytron oʻrtasidagi oʻzaro taʼsir yadro texnologiyasining asosiy qismidir. Yadro va neytron oʻrtasidagi oʻzaro taʼsir qilish ehtimoli umumiy kesma deyiladi. Oʻzaro taʼsir jarayoni bir necha usulda sodir boʻlishi mumkin. Har bir aniq sxemaning ehtimoli (uning oʻzaro taʼsir kesimi) yadro tarkibiga va neytronning kinetik energiyasiga bogʻliq:

• Elastik sochilish, bunda yadro butunligini saqlab qoladi. Neytron va yadro kinetik energiyasini mexanika qonunlariga muvofiq oʻzgartiradi. Bunday stsenariyning ehtimoli tarqalish kesimini xarakterlaydi.
• Yadro neytronni yutadigan yadro reaksiyasi (neytronni ushlab turish). Uning ehtimoli qoʻlga olish kesimi bilan tavsiflanadi. Neytronni tutib olish oqibatlarining koʻplab stsenariylari mavjud boʻlib, ularning har biri oʻz kesimi bilan ham tavsiflanishi mumkin. Masalan, qoʻlga olingandan keyin baʼzi yadrolar beqaror boʻlib, parchalanadi. Ushbu ehtimollik boʻlinish kesimi bilan tavsiflanadi.
• Neytron taʼsirida yadro parchalanib ketadigan noelastik sochilish .

element	neytron kesimi, ombor
	egallashlar		tarqalish
	termal neytronlar	tez neytronlar	termal neytronlar	tez neytronlar
C	0,0034	0,0001	4.75	0,619
Na	0,515	0,002	4	0,437
Fe	2.55	0,010	10.9	0,85
Zr	0,185	0,023	6.40	0,97
238U	2.7	0,331	8.9	0,664

Manbalar

• Bilenkiy S. M. Rasseyanie mikrochastits // Fizicheskaya ensiklopediya / Red. A. M. Proxorov. — M.: Sovetskaya ensiklopediya, 1992. — T. 4. — S. 271-273.
• Shirokov Yu. M., Yudin N. P. Yadernaya fizika. — M.: Nauka, 1972. — 670 s.