反应中,必须在中子失活而无法激活原子核或离开反应堆之前将其用于裂变。能够维持链式反应的反应堆被称为具有临界质量。裂变过程中瞬发中子发射的能量约为 2 MeV。238 U 和 235 U 的裂变对中子能量的依赖性表明,235 U 对热中子(20 meV)的截面比 238 U 在 2 MeV 时的截面大三个数量级(238 U 裂变的阈值中子能量为 1.8 MeV)。因此,显然最好的选择是减慢中子的速度。尽管 235 U 约占总 U 同位素混合物的 5%。为了获得临界质量,有必要尽可能快地将它们减速到热能,此时裂变的截面大得多,而其他材料的活化截面较小。热化是通过与较小且不可活化的原子核(如氢或氘(在水中)或碳(石墨))的弹性碰撞完成的。快中子也可用于链式反应堆,但它们在将轻原子核嬗变为放射性原子核以及从重原子核产生可裂变材料方面更具反应性,例如通过中子俘获和随后的两次β衰变将铀 238 转化为钚 239。而快中子反应堆更为复杂。因此,几乎所有现有的商用核电站都使用热中子运行。在这里,有必要与聚变进行快速比较,在聚变中,氘核和氚核聚变形成氦原子和自由中子。释放的能量为 17.6 MeV,大部分是 14.2 兆瓦的超快中子。每输出 1 千瓦热量,就会产生更多、能量更高的中子,这将导致反应堆结构更大规模的激活。辐射对核电站结构的损害是一些裂变电站的寿命可以延长至一个世纪的原因,同时可以预见到更快的周转速度。然后,需要考虑转换成电能的效率。作为比较,第三代反应堆的转换效率约为 30%,而第四代高温反应堆使用联合循环可以达到 60%。在核聚变中,产生的电能中很大一部分必须用于简单地操作磁铁;即使热量可以以 60% 的效率转化为电能,总效率预计也只有 10-30%。由于这些原因,即使产生的能量超过了维持磁铁运转所需能量,聚变发电厂也需要几十年的时间才能实现经济可行性。
利用相干电磁辐射对基本量子系统进行共振激发是许多物理学实验的核心,例如原子和分子光谱、原子钟、量子信息处理等。相干激光激发有许多应用,特别是需要高精度控制量子叠加态的频率或相位时,但迄今为止它在核物理中几乎没有使用[1]。从典型的核激发能量和可用的激光光子能量之间的巨大不匹配可以理解激光激发原子核的困难。核激发已经在激光产生的等离子体中得到证实,其中相互作用是通过在强激光场中加速的电子介导的,电子在碰撞中或通过X射线范围内的轫致辐射与原子核相互作用[2]。不同的原子核已经通过同步辐射在6 – 60 keV能量范围内的跃迁上进行共振激发,寿命在纳秒到微秒范围内[3]。 Sc-45 的 12.4 keV 共振最近在欧洲 x 射线自由电子激光器 [4] 上被激发,其寿命为 0.47 秒。Th-229 原子核以其独特的低能同质异能态而闻名 [5 – 7] 。其激发能量为 8.4 eV,使核跃迁处于真空紫外 (VUV) 光谱范围内,使其可用于台式激光系统和精密光学工具的实验
核磁共振光谱(NMR)是一种非破坏性分析技术,除其他应用外,用于研究溶液和固态中分子的结构和化学组成。该技术基于原子核与磁场和射频场的相互作用。
产生 X 射线的第一步是通过 25-35 kV 的大电位差加速电子。当电子撞击钼靶时,它们会通过称为轫致辐射(断裂辐射)的过程减速。当小质量带电粒子(例如电子)经过大质量带电粒子(例如钼原子核)附近时,就会产生 X 射线。电子通过多次散射原子核而快速减速,从而导致发射多条 X 射线,在极少数情况下,当电子将其所有动能都交给单个原子核时,会发射出一条高能 X 射线。最后一个过程对应于 X 射线能谱的终点能量,这可通过查看图 2 中所示的光谱左端来观察。钼表面(阳极)与入射电子束成一定角度,以利于在特定方向产生 X 射线。图 2 显示了钼靶的能量谱。距离其产生点不远处是一个准直管,它允许一条狭窄的水平 X 射线带通过,到达结晶的 NaCl 靶。当 NaCl 靶(搁置在测角仪上)相对于入射 X 射线的角度倾斜刚好正确(θ)时,就会发生建设性干涉,并且在位于 2 θ 角的盖革-穆勒管中可以观察到增加的计数率(计数/秒)。如图 3 所示。
)> 太空中可能布满“黑洞”。这是在克利夫兰举行的美国科学促进会会议上,天文学家和物理学家提出的,他们是所谓退化恒星方面的专家。退化恒星不是道德低下的好莱坞类型。它们是垂死的恒星,或白矮星,占天空中所有恒星的 10% 左右。它们发出的微弱光线来自生命最后阶段留下的少量热量。目前尚不清楚恒星是如何悄然衰落成为白矮星的。退化恒星由密集的电子和原子核或原子核组成。它们的密度如此之大,以至于一小撮物质就重达一吨。理论上预测,一些这样的恒星的密度为每小撮一百万吨。当这种情况发生时,恒星基本上是由中子和奇异粒子组成的。由于退化恒星的密度如此之大,其引力场非常强。根据爱因斯坦的广义相对论,当一颗退化恒星的质量增加时,它会突然坍缩,恒星强大的引力场会向自身收缩,从而形成宇宙中的“黑洞”。
证据总结与分析:磁共振成像 (MRI) 是一种多平面成像方法,基于将身体置于强磁场中后射频电磁场与体内某些原子核(通常是氢原子核)之间的相互作用。MRI 可区分正常和异常组织,提供灵敏的检查以检测疾病。这种敏感性基于由于不同组织(正常和患病)的磁弛豫特性变化而产生的高固有对比度,以及 MRI 信号对这些组织特性的依赖性。脊柱磁共振成像 (MRI) 是诊断、评估和随访脊柱疾病的有力工具。虽然脊柱 MRI 是检测脊柱和邻近结构异常的最灵敏的诊断测试之一,但如果不与临床病史、临床检查结果和生理测试相关联,其结果可能会产生误导。MRI 有助于在不使用电离辐射的情况下评估脊柱疾病。影响脊柱的疾病
基于输运模型,结合现实的三维体介质展开,研究了粲偶素定向流。非中心对称核-核碰撞可以产生具有对称破缺纵向分布的旋转夸克胶子等离子体(QGP)。在√sNN=200GeVAu+Au半中心碰撞中,粲偶素在初始硬过程中原始产生,它们主要被初始高温倾斜源解离,然后移出体介质,以保留介质的早期信息。原始产生的粲偶素的动量分布受QGP流体动力学膨胀的影响较小,因为其倾斜形状被稀释。这种有偏解离可以产生J/ψ和ψ(2S)的定向流,它们比轻带电强子和开重味子的值大得多。粲偶素定向流有助于量化原子核-原子核碰撞中 QGP 初始能量密度的快度奇数分布。
质子是原子核中带正电的粒子。由于质子比传统放射治疗中使用的光子更容易控制,因此可以以毫米级的精度将质子输送到肿瘤处,从而避免健康器官和组织受到任何显著的辐射。因此,质子治疗大大降低了有害副作用的风险,并更好地保持了患者的生活质量。