thumb|desno|400px|Nuklearni udarni presjek uranijuma-235 u zavisnosti od brzine ili energije (temperature) neutrona thumb|desno|400px|Prikaz nuklearnog udarnog presjeka Nuklearni udarni presjek je vrlo važan pojam iz nuklearne fizike, kojim se određuje iskoristljivost neke nuklearne reakcije ili vjerovatnost da dođe do sudara između neke ulazne elementarne čestice i atomskog jezgra nekog atoma. Mjerna jedinica za nuklearni udarni presjek je 1 barn, a to iznosi 1×10−28-{m}-2. Tako je na primjer nuklearni udarni presjek za uranijum-235 i spore (termičke) neutrone 700×10−28-{m}-2 ili 700barna.„Od rude do žutog kolača” , Nuklearna elektrana Krško, 2011.

Vjerovatnost nuklearnih reakcija Dimenzije atomskog jezgra su vrlo male i iznose oko 10−14 metara. Na primjer, od ukupnog obima atoma uranijuma, atomsko jezgro i elektroni zauzimaju samo 110000000000 dio. Zato je razumljivo da samo mali dio čestica (projektila) može da pogodi jezgro. Ili, drugi primjer: samo jedna od 300000 alfa čestica može da pogodi jezgro azota ili da prođe u njegovoj blizini i skrene sa svoje putanje, što se može utvrditi u Vilsonovoj komori. Iz ovoga proizlazi da je vjerovatnost nuklearnih reakcija vrlo mala.

Nuklearna reakcija nastaje sudarom raznih čestica s jezgrima atoma na koje nailaze. Treba imati u vidu da iz snopa čestica, samo jedan dio čestica se sudara s jezgrima atoma, a ostali dio se apsorbuje (upija), rasprši ili samo prođe bez sudara.„4.1 FIZIKA NEK-a – Fisija” , Nuklearna elektrana Krško, e-škola, 2011.

Matematička definicija Zamislimo kuglasti cilj (siva ispresječena linija) i snop elementarnih čestica (plave kuglice), koje lete brzinom -{v}- (crna strelica) do cilja. Želimo znati koliko čestica udari u cilj u kratkom vremenu -{dt}-. Da bi se ovo dogodilo, čestice treba da budu u zelenom valjku, koji ima obim= baza× visina. Baza valjka je u stvari udarni presjek σ (crvena površina), a visina je put čestica u vremenu -{dt}- (put=-{v}-×-{dt}-):

Ako se sa -{n}- označi broj čestica u jedinici obima, onda ima -{nV}- čestica u obimu -{V}-, koje vrše nuklearnu reakciju. Ako se sa -{r}- označi iznos reakcija, onda se dobija:

Zna se da protok neutrona iznosi Φ=-{nv}-:

Zna se da nije samo jedan cilj nuklearnih reakcija, već ima -{N}- reakcija po jedinici obima. Tako se dobija ukupan iznos reakcija:

Ako je poluprečnik atomskog jezgra reda veličine 10−14-{m}-, onda je udarni presjek reda veličine 10−28-{m}-2, od čega je i proizašla definicija 1barna. Eksperimenti su pokazali da se veličina udarnog presjeka znatno mijenja, pa tako za spore neutrone u nekim slučajevima je i preko 1000barna, a udarni presjek gama čestica može da bude i 0,001barna.„Uvod u nuklearnu energetiku”, Prof. dr sc. Danilo Feretić, 2011.

Zavisnost nuklearnog udarnog presjeka od temperature Nuklearni udarni presjek se obično mjeri na 20°-{C}- (293,15-{K}-). Da bi se izračunao udarni presjek na nekoj temperaturi, treba upotrijebiti formulu:

,

gdje je σ nuklearni udarni presjek na temperaturi -{T}- i σ0 nuklearni udarni presjek na temperaturi -{T}-0 (-{T}- i -{T}-0 u kelvinima).

Vidi još

Udarni presjek Neutronski udarni presjek Analiza parcijalnog talasa Amplituda rasijanja Površina presjeka Diferencijalni presjek Brzina protoka Osvjetljenost (teorija rasijanja) Detektor čestica Presjek radara Raderfordovo rasijanje

Reference

Literatura

-{Bjorken, J. D.; Drell, S. D. (1964). Relativistic Quantum Mechanics.}- -{Duderstadt, James J.; Hamilton, Louis J. Nuclear Reactor Analysis. John Wiley & Sons, Inc.}-

-{Greiner, W.; Reinhardt, J. (1994). Quantum Electrodynamics.}-

-{Newton, R. G. (1966). Scattering Theory of Waves and Particles. McGraw Hill.}-

-{Roman, P. (1969). Introduction to Quantum Theory.}-

Spoljašnje veze

Nuklearni udarni presjek Udarni presjek rasijanja Udarni presjek reakcije (-{IUPAC Goldbook}-) Udarni presjek sudara (-{IUPAC Goldbook}-) -{IAEA}- -{BNL}- -{PDG}- -{ShimPlotWell}-

Категорија:Физика елементарних честица Категорија:Нуклеарна физика Категорија:Оптика Категорија:Експериментална физика Категорија:Мерење