Поиск в словарях
Искать во всех

Физический энциклопедический словарь - мюонный катализ

 

Мюонный катализ

мюонный катализ
, явление синтеза (слияния) ядер изотопов водорода при норм. условиях, происходящее при существ. участии мюонов. В отсутствие мюонов вероятность таких реакций, напр. дейтерия d+d  3Не+n; t+p или дейтерия и трития d+t4He+n, требует высоких энергий сталкивающихся ч-ц (эквивалентных нагреванию в-ва на неск. десятков — сотни млн. град.). При торможении отрицательно заряж. мюонов в смеси изотопов водорода образуются мюонные атомы (см. Мезоатом) р, и d,. Из-за малых размеров и электронейтральности мезоатомы водорода ведут себя подобно нейтронам: они могут свободно проникать через электронные оболочки атомов и подходить на близкие расстояния к ядрам др. атомов. При этом происходят многообразные -атомные и -молекулярные явления, такие, как перехват мюонов ядрами более тяжёлых изотопов: р+d d+p, образование мюонных молекул: d+ppd, и т. д. В мюонных молекулах ядра удалены друг от друга на расстояния ~5•10-11 см, что в сотни раз меньше ср. расстояний между ядрами в жидком и газообразном водороде. Поэтому в мюонных молекулах вероятность слияния ядер, напр. по реакциям pd 3Не+-, dd3He+n+- и др., в миллионы раз больше, чем при столкновении -атома с ядром по реакции d+p3He+-. Освободившийся - вновь может образовать мезоатом d и повторить ещё раз всю цепочку реакций d+p >pd3He+- и т. д. В принципе число таких реакций ограничено лишь временем жизни мюона ~=2.2•10-6 с. Однако в действительности почти всегда мюон в процессе реакции «прилипает» к образовавшемуся ядру гелия pd 3Не+ и в дальнейшем не участвует в цикле последоват. реакций, приводящих к синтезу ядер. Эта реакция «отравления катализатора» не столь существенна при синтезе ядер дейтерия dd3He+n+-, в к-рой только 12% мюонов прилипают к ядру 3Не по реакции dd 3He+n.

На возможность каталитич. цепочки реакций указал Ф. Франк (США, 1947). В 1959 Я. Б. Зельдович выполнил первые расчёты этого процесса, а в 1957 амер. физик Л. Альварес наблюдал его экспериментально. К нач. 80-х гг. М. к. яд. реакций синтеза хорошо изучен как экспериментально, так и теоретически.

В 1977 в результате теоретич. расчётов было обнаружено существование у мезомолекулы dt, слабосвязанного состояния с энергией ~1 эВ. Благодаря наличию такого состояния мезомолекулы dt, должны образовываться резонансным образом с большой скоростью (в конденсированной среде за время 10-8 с). В 1979 этот вывод был подтверждён экспериментально в Лаборатории яд. проблем ОИЯИ (Дубна). Т. к, вероятность прилипания - к 4Не. образовавшемуся в реакции dt 4Не+n+-+17,6 МэВ, составляет ~1%, то один - в смеси дейтерия и трития может осуществить

441



~100 актов катализа и освободить при этом ~2 ГэВ энергии и ~100 нейтронов. Изучаются возможности практич. использования этого явления для получения яд. энергии.

• Зельдович Я. Б., Г е р ш т е й н С. С., Ядерные реакции в холодном водороде, «УФН», 1960, т. 71, в. 4; Пономарев Л. И., Мюонный катализ ядерных реакций синтеза, «Природа», 1979, № 9.

Л. И. Пономарёв.

Рейтинг статьи:
Комментарии:

Вопрос-ответ:

Ссылка для сайта или блога:
Ссылка для форума (bb-код):