A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. Magreakciókban a rugalmas ütközés kis energiákon következik be. Neutron bombázó részecske esetén annak energiája általában elegendően kicsi ahhoz, hogy relativisztikus hatásoktól eltekinthessünk. Ez esetben használhatjuk az energia és impulzus klasszikus kifejezését, és ha különböző koordinátarendszerekben írjuk le a mozgást, akkor a sebességeket a megszokott Galilei transzformációval köthetjük össze. Célszerű két koordinátarendszert használni. Legyen a rendszerben az atommag kezdetben nyugalomban. Ebben a rendszerben a neutron sebességgel mozog az ütközés előtt. Legyen a neutron tömege , az atommagé . A másik koordinátarendszer pedig legyen az ún. tömegközépponti rendszer. Ebben a részecskék impulzusának összege zérus az ütközés előtt, és az impulzusmegmaradás törvénye miatt zérus marad az ütközés lefolyása után is. A rendszer a -hoz képest mozogjon sebességgel. A sebességek a két rendszerben a összefüggéssel köthetők össze. Az ütközés sebességviszonyai a két rendszerben az 1. ábrán láthatók.
1. ábra -ben az összimpulzus zérus az ütközés előtt. Így | | Innen Így a bejövő neutron -beli sebessége Az ütközés rugalmas, így -ben érvényes az energia és impulzus megmaradása:
(5)-ből jól látszik, hogy -ben a kimenő részecskék ellentétes irányban hagyják el egymást. (5)-ből kifejezve és értékét és (4)-be írva nyerjük, hogy , vagyis (3) alapján Térüljön el -ben a neutron szöggel. Ez egyben a -val is bezárt szög. Az (1) transzformációs szabálynak megfelelő vektorábra a 2. ábrán látható.
2. ábra A koszinusz-tételből nyerjük: | | Beírva és (6) illetve (2) szerinti értékét, kapjuk, hogy:
A neutron energiavesztesége | | (8) | maximális, ha minimális. Ez (7) alapján -nél következik be. Ez -nak, vagyis tökéletes visszaszórásnak felel meg. Ekkor (7) és (8) alapján | | Mivel , így a neutron maximális energiavesztesége: | |
Megjegyzés. Ha az végigfut az -nél nagyobb számokon, az függvény monoton csökken. Így a neutron maximális energiavesztesége annál nagyobb, minél kisebb az tömegszám. Ezért jó lassító anyagok egy termikus reaktorban a kis tömegszámú atomokból álló lassító közegek, feltéve, hogy azok a neutront nem nyelik el. Ilyenek a szén (grafit), a víz a benne levő H, a nehézvíz a benne levő H miatt.
|