2.5. Скорость ядер при синтезе
Мы знаем, что для синтеза двух и более ядер необходимо, чтобы хотя бы часть из них имели кинетическую энергию и скорость достаточную для преодоления кулоновского барьера.
Откуда у ядра берется кинетическая энергия для синтеза?
Рассмотрим интересующий нас процесс на примере трех ядер «A» и «B», которые после синтеза превратились в ядро «C». И это ядро «C» должно участвовать в следующих актах синтеза.
Откуда у ядра «C» берется кинетическая энергия для синтеза?
Все очень просто. При синтезе ядер «A» и «B» их импульс передается ядру «C», но при этом акте синтеза выделяется энергия в виде излучения:
E=Δm . c2 (2.33)
Δm=ma+mb-mc (2.34)
где ma — масса ядра «A»,
mb — масса ядра «B»,
mc — масса ядра «C»,
Δm — разница между суммой масс ядер до синтеза и массой полученного ядра «C» после синтеза (дефект массы),
c — скорость света.
Импульс от этого излучения также передается ядру «C», согласно третьему закону Ньютона.
Следовательно, импульс ядра «C» зависит от импульса ядер «A» и «B» и импульса полученного при излучении энергии Δm . c2:
где Pc — импульс ядра «C»,
vc — скорость ядра «C»,
va — скорость ядра «A»,
vb — скорость ядра «B».
Выведем формулу для импульса ядра:
Pc= Pa +Pb +Δm . c (2.36)
где Pa; Pb; Pc — импульсы ядер «A», «B» и «C».
Полная энергия любого ядра выражается формулой:
Wj=Ej+mj . c2 (2.37)
где Ej — кинетическая энергия ядра j,
mj — масса ядра j.
Таким же образом можно представить и импульс ядра. Для этого в формулу (2.36) подставим формулу (2.34) (Δm=ma+mb—mc)
Pc= Pa +Pb +Δmc = Pa +Pb + (ma+mb-mc) . c
Pc+mc . c = Pa + ma . c + Pb +mb . c (2.38)
Назовем Ppj — полным импульсом ядра:
Ppj= Pj + mj . c (2.39)
Полные импульсы ядер A, B и C будут иметь следующий вид:
Ppa= Pa + ma . c
Ppb= Pb + mb . c
Ppc= Pc + mc . c
Тогда формулу (2.38) можно записать:
Ppc= Ppa+ Ppb= Pc + mc . c = Pa + ma . c + Pb + mb . c (2.40)
Полный импульс ядра «C» равен сумме полных импульсов ядер «A» и «B».
Эта формула является универсальной и справедлива для классической механики.
В общем виде формулу (2.40) можно записать: