핵단면

핵의 핵 단면은 핵반응이 일어날 확률을 설명하기 위해 사용된다. 핵 단면의 개념은 "특성 영역"의 관점에서 물리적으로 정량화할 수 있으며, 여기서 넓은 영역은 상호작용의 더 큰 확률을 의미한다. 핵 단면 측정 표준 단위(σ面)는 헛간으로, 10⁻²⁸ m², 10⁻²⁴ cm² 또는 100 fm²와 같다. 단면은 모든 가능한 상호 작용 프로세스에 대해 함께 측정될 수 있으며, 이 경우 총 단면이라고 불리며, 특정 공정의 경우 탄성 산란과 비탄성 산란을 구별할 수 있다. 후자의 경우 중성자 단면 중에서 흡수 단면이 특히 중요하다.

핵물리학에서 충돌하는 입자를 무시할 수 있는 직경을 가진 점 입자로 간주하는 것은 관례적이다. 단면은 포획 산란, 중성자 생산 등과 같은 모든 종류의 공정에 대해 계산할 수 있다. 많은 경우에, 핵 공정에서 방출되거나 산란되는 입자의 수는 직접 측정되지 않는다; 단지 특정 물질의 알려진 두께의 상호작용으로 입사 입자의 평행 빔에서 생성되는 감쇠량을 측정할 뿐이다. 이렇게 해서 얻은 단면을 총단면이라고 하며, 보통 σ이나 σ으로_T 나타낸다.

전형적인 핵반경은 10m이다⁻¹⁴. 따라서 구면 형태를 가정할 때 핵반응에 대한 단면적은 rr ² 또는⁻²⁸ 10 m²(즉, 1 barn)의 순서가 될 것으로 예상한다. 관측된 단면은 매우 다양하다. 예를 들어, γ (n, $\gamma {\displaystyle }$ ${\displaystyle \gamma$ 반응에 의해 흡수된 느린 중성자는 일부 경우(보론-10, 카드뮴-113, 제논-135)에서 단면보다 훨씬 높은 단면을 보이는 반면, 감마선 흡수에 의한 단면은 0.001 헛간 영역에 있다.

미시적 단면 및 거시적 단면

핵 단면은 핵 반응률을 결정하는 데 사용되며, 특정 입자 집합에 대한 반응 속도 방정식에 의해 지배된다(일반적으로 하나의 입자 또는 핵이 [일반적으로 정지된 상태]이고, 다른 입자는 [주어진 에너지를 가진 발사체]인 "빔과 표적" 사고 실험으로 간주된다).

얇은 재료 시트(이상적으로 단일 유형의 동위원소로 만들어짐)에서 발생한 중성자 상호작용의 경우, 핵반응 속도 방정식은 다음과 같이 기록된다.

${\displaystyle r_{x}=\Phi \\sigma _{x}\rho _{A}=\Phi \Sigma _{x}}}$

여기서:

• ${\displaystyle r_{}}$ ${\displaystyle x_{}}$ ${\$ $$: x 유형의 반응 수, 단위: [1/time/volume]
• ${\displaystyle \mathrm{\phi }}$ ${\displaystyle \Phi }$ $$: 빔 플럭스, 단위: [1/면적/시간]
• ${\displaystyle {\sigma }_{}}$ ${\displaystyle x_{}}$ ${\$ $$: 반응 $x{\displaystyle }$ ${\displaystyle$ x$\},$ 단위: [면적](대개 헛간 또는 cm²)에 대한 현미경 단면.
• ${\displaystyle {\rho }_{}}$ ${\displaystyle A_{}}$ ${\$ : [1/ 볼륨] 단위의 표적 내 원자의 밀도
• ${\displaystyle {\mathrm{\sigma }}_{}}$ ${\displaystyle x_{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle x_{}}$ ${\displaystyle \rho {}_{}{}_{}}$ a ${\$ :$$거시적 단면[1/길이]

$자주$ 접하는 반응의 종류로는 s: ${\displaystyle {산란}_{}}$, $γ, \,$ \, \, $\backslash ,$ a, σ, σ, σ,$$$\sigma {\displaystyle {}_{}}$, σ, $σ$, $\sigma {\displaystyle {}_{}}$$,$ σ, σ, ${\displaystyle {\sigma }_{}}$, σ, ${\displaystyle {\sigma }_{}}$, $\,$ $\,$\,$$\, {, {, {, {, {,$${, {, {, {, {, {, {, {,$${, {,$${, {, {, {, {, {, {, {, {$splaystyle \sigma _{a}$등 A special case is the total cross-section ${\displaystyle \sigma _{t}}$, which gives the probability of a neutron to undergo any sort of reaction (${\displaystyle \sigma _{t}=\sigma _{s}+\sigma _{\gamma }+\sigma _{f}+...$$}$).

형식적으로 위의 방정식은 거시적 중성자 단면(반응 x의 경우)을 (씬) 소재에서 중성자 플럭스 입사 사이의 비례 상수와 해당 소재에서 발생하는 (단위 부피당) 반응 수로 정의한다. 거시적 단면과 미시적 단면의 구별은 전자가 특정 물질 덩어리의 성질(밀도 포함)인 반면 후자는 핵의 일종에 내재된 성질이라는 점이다.

참고 항목

• 중성자 단면
• 산란 단면

참조

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• James J. Duderstadt와 Louis J. Hamilton의 원자로 분석 - John Wiley & Sons, Inc.
• Perkins, Donald H. (1999). Introduction to High Energy Physics. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-62196-0.
• Mubarakmand, Samar; Masud Ahmad; M. Anwar; M.S. Chaudhry (1977). "Cross-section measurements with a neutron generator". The Nucleus. Nilore, Islamabad: PINSTECH. 42 (1–2): 115–185.