Закон сохранения энергии

Для ядерной реакции самого общего вида.

запишем закон сохранения энергии через энергии покоя и кинетические энергии:

Величина Q, определяемая как разность энергий покоя: называется энергией реакции. Очевидно, что.

Если Q > 0, то такая реакция называется экзотермической. В этом случае Q — это разность кинетических энергий всех участников реакции до и после разлета, определенная в системе координат, связанной с центром инерции (СЦИ, или ц-системе). Экзотермическая реакция может идти при любом значении кинетической энергии сталкивающихся частиц, в том числе, и при нулевой.

Если Q < 0, то реакцию называют эндотермической. Реакция обратная экзотермической реакции всегда эндотермическая, и наоборот. Величина -Q в цсистеме — это минимальная кинетическая энергия сталкивающихся частиц, при которой еще возможна реакция, или, порог реакции.

При переходе в лабораторную систему координат, (ЛСК, или просто лсистему) (рис. 11.1), в которой покоится одна из реагирующих частиц — мишень значение порога реакции Е"_ор увеличивается, так как часть кинетической энергии идет на бесполезное для реакции движение центра инерции. Действительно, кинетическая энергия движения центра инерции может быть сколь угодно велика, но если частицы покоя гся друг относительно друга, реакция не пойдет.

Для определения порога реакции в л-системе воспользуемся тем, что масса, а значит и энергия покоя есть инвариант, т. е. величина, нс зависящая от выбора системы координат. Так как Е² = р²с² + М²с⁴, то для любого числа частиц.

Таким образом, порог эндотермической реакции всегда больше энергии обратной экзотермической реакции О. Как видно из полученного выражения, порог эндотермической реакции тем ниже, чем больше масса мишени.

Рис. 11.1.1 Iopor ядерной реакции в ли ц- системах координат.