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重离子核反应详细资料大全
重离子和原子核之间的碰撞称为重离子核反应,重离子是指质量数或电荷数超过α粒子的被加速了的原子核。
重离子核反应研究的领域和范围是随着加速器技术不断进步而发展着的。
基本介绍
原理,反应特点,反应分类,重离子反应中的转晕现象,原理
重离子反应是加速质量大于a粒子的离子轰击原子核引起的反应 。重离子能够产生的核反应种类比轻离子要多得多,并在某些重要方面与轻离子核反应有很大差别。重离子相对运动的德布罗意波长(见波粒二象性)很短,典型的量级只有 0.1飞米(fm),比原子核的半径小得多,重离子碰撞过程的典型情况可以利用经典粒子碰撞的轨道图像来描述。 20世纪60年代中期以来,人们先后通过重离子核反应合成了各种元素(Z=102~109),并用于远离 β稳定线的核素以及高激发态、高自旋态核的研究。从60年代中期到70年代初期,重离子核反应逐步成为获得人工合成超钔元素的主要手段。反应特点
重离子核反应中会涉及库仑力、泡利阻塞、平均场和核子-核子碰撞等。 在较低能区,重离子物质波长较长,核核碰撞截面较大,但大部分都会被泡利阻塞。此时,平均场起主要作用,重离子碰撞主要体现为一体运动的性质。 在较高能区,重离子物质波长较短,核核碰撞截面下降,但泡利阻塞作用急剧地下降,两次碰撞间核子受平均场演化的时间随能量上升而下降。此时,核核碰撞起主要作用,能量较高时可以用只考虑核核碰撞的级联模型来研究重离子碰撞过程。 在相对论能区,高温高密状态伴随着粒子的产生和湮灭,核核碰撞消失。中低能区的平均场与核物质状态方程直接相关,核物质的状态则表现于平均场的强度及其密度温度等依赖性。反应分类
一般按照能量将重离子核反应分为:重离子反应中的转晕现象
重离子反应形成的复合核的角动量大。对这些高自旋转动态,实验发现,转动惯量与转动角频率的平方严重偏离线性关系。转动惯量随转动角频率平方的变化曲线呈现S形,这种现象叫做转晕现象。对转晕现象,有人认为,随着转动能级自旋的增加,科里奥利力使对关联破坏,原子核从“超导态”相到“正常态”,从而发生转动惯量的异常变化。95号到100号元素是什么?
人们继续努力去寻找94号以后的“超钚元素”。
用人工方法又制得了镅、锔、锫、锎等。
这些元素都是自然界里所没有的。
1944年,西博格、詹姆斯和吉奥索用质子轰击出钚原子核,先制得了第96号元素,取名为“锔”(Cm)。
锔(Curium)的希腊文意思是“居里”,是为了纪念居里夫妇的。
锔是银白色的金属,也是放射性元素。
它射出来的能量很大,使锔的温度可升高到1000℃。
在人造卫星和宇宙飞船中,常用锔来做热源,也用作长寿命、结构紧凑的能源。
锔有8种同位素,锔245是寿命最长的一种,半衰期500年以上。
锔是裂变物质,可用来制造有特殊用途的超小型原子反应堆和原子弹。
1945年,西博格、詹姆斯、汤普森和吉奥索用同样的方法又制得了第95号元素,他们命名为“镅”(Am)。
媚(AmeCbo)希腊文是“美洲”的意思,用来纪念发现的地点美洲。
媚是银白色的金属,很柔软,可以拉成丝,也可压成薄片。
据有10种同位素,有一种镅243,寿命最长,长约1万年。
媚242是裂变物质,用来制造超小型原子反应堆和原子弹。
中国用人造元素镅241制成了一种离子感烟警报器,它是利用镅241自动放出a射线的特点,做成电离室,使空气电离,形成离子电流。
当火灾产生的烟雾飘进电离室时,离子电流发生变化,使和它相连的警报系统发出火灾警报。
这种报警装置体积小,不污染环境,灵敏度高。
利用媚241还可制造监测温度、毒气等的仪器。
人造元素都能放出不同的射线,是良好的辐射源。
例如,媚MI放出r射线,可以做Y射线源,用来测定痕量元素、分析溶液等。
1949年,美国科学家汤普森、吉奥索和西博格用人工方法轰击媚241,制得了第97号元素,他们命名它为“锫”(Bk)。
锫(berkelium)是从Berkeley转化来的,因为它是在美国加利福尼亚贝尔克利城的回旋加速器帮助下制成的。
锫是放射性金属元素,寿命很短,到目前为止所得到的锫的同位素的半衰期不超过几小时,因此应用就困难了。
1950年,美国科学家汤普森、小斯特里特、吉奥索和西博格用阿尔法粒子轰击锔242,制得第98号元素,他们命名它为“锎”(Cf)。
锎(Califdrium)是从Californa得名的,它是在加利福尼亚州制得的。
锎有11种同位素:锎249、锎251、锎252、锎254四种同位素比较重要。
最引人注目的是锎252,它在原子核裂变过程中,会自动地放出中子,因此它被用作最强的中子源。
每1微克(1微克=0.克)锎252,每秒钟能自动地释放出1.7亿个中子,同时放出大量的热。
锎252也是很好的核燃料。
锎252发生爆炸所需要的最小质量只有1.5克。
也就是说,只有绿豆那样小的一点儿锎,就可以制造微型原子弹。
锎246的半衰期只有35小时,而锎252的半衰期是2.65年,它能自动地放出大量的高能中子。
锎252是一种得天独厚的中子源,是任何反应堆所望尘莫及的。
中子照相是一种新发展起来的无损检验方法,既可以检查机械部件的内部有无缺损,还可以用作医院临床诊断,比X光照相辨别更为明晰。
锎252做中子源,可以用于中子活化分析。
这是一种灵敏而快速的物理分析法,在几分钟内可以分析出一百万分之一到一亿分之一克的痕量元素(极其微量、只有痕迹的元素)。
在考古工作中,用中子活化分析法,可以判断古代文物的年代和其他特征,对被照射过的古物没有损害。
利用锎252中子源可以测定石油油井出油层和水层的界面,也可以测量土壤湿度、地下水的分布等情况。
英国、日本等国已开始中子治疗癌症,疗效比X射线和Y射线更好。
人工制造锎,工艺复杂,产量极少,成本昂贵,应用上就受到了限制。
目前世界上每年只制得锎几克。
价格用微克来计算:每0.l微克锎价100美元,每克锎价格就是10亿美元。
可以说,锎是世界上最昂贵的金属。
人们继续寻找“超钚元素”。
第99号、第100号元素还没有制得以前,却在一次爆炸试验中无意发现了。
那是在1952年11月,美国在太平洋马绍尔群岛的一个珊瑚岛上空爆炸了第一颗氢弹。
这次是利用氘聚变成氦时所释放的巨大能量进行爆炸的。
爆炸的威力相当于1000万吨TNT炸药,是在广岛爆炸的那颗原子弹爆炸力的500倍。
这次爆炸是那样厉害,竟把那个小岛炸个精光。
科学家收集了附近爱尼维托克环形岛上约1吨珊瑚,对它进行了大量化学处理以后,分离出了微量的锿253同位素(第99号元素)和镄255同位素(第100号元素)。
1952年,美国的吉奥索等用人工制得了“锿”(Es)元素,“锿”(Einsteinium)的原意即“爱因斯坦”,是为了纪念美国著名科学家爱因斯坦。
1953年,美国的吉奥索等人用人工制得了“镄”(Fm)元素,镄(urn)的原意是“费米”,是为了纪念意大利科学家费米。
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