Сечение ядерной реакции — это физическая величина, характеризующая вероятность данной реакции при взаимодействии падающей частицы с ядром мишени. Обозначается символом () и измеряется в барнах (1 б = (10^{-28} , ^2)). Сечение зависит от энергии падающей частицы, типа ядра-мишени и характера взаимодействия.
Физически сечение можно интерпретировать как эффективную площадь ядра, на которую «падает» частица и вызывает реакцию. При этом различают несколько видов сечений:
Энергетическая зависимость сечения ядерной реакции часто имеет сложный характер. Для медленных нейтронов ((E , )) сечение захвата (1/v), где (v) — скорость нейтрона. Это объясняется большим временем взаимодействия медленных частиц с ядром.
Для быстрых частиц сечения демонстрируют резонансное поведение: при определённых энергиях падающих частиц возникает резонансное увеличение сечения, связанное с возбуждением промежуточного состояния ядра. Резонансы могут иметь ширину от долей эВ до нескольких кэВ, что требует точного измерения и моделирования.
В радиохимических экспериментах важна интегральная характеристика реакции, учитывающая распределение энергии падающих частиц. Эффективное сечение определяется как:
[ = ,]
где ((E)) — спектр потока частиц. Этот подход позволяет учитывать реальные условия эксперимента, когда энергия частиц распределена по спектру.
Сечения ядерных реакций определяют выход радионуклидов, скорость их образования и соотношение изотопов. Они критичны для:
Точное знание сечений позволяет предсказывать состав продуктов реакции, их активность и распад, что является фундаментом радиохимического анализа и технологии.
Сечение ядерной реакции — ключевой параметр, связывающий микроскопическое взаимодействие частиц с макроскопическим выходом продукции. Разнообразие типов сечений, их резонансная структура и энергетическая зависимость формируют сложный и богатый инструментарий радиохимии, позволяя оптимизировать получение нужных изотопов и контролировать радиационные процессы.