التصادم المرن Elastic Scattering

في هذه الحالة يسقط النيوترون على النواة حيث يعطيها جزءاً من طاقته ويتشتت هو بطاقة أقل من طاقته الابتدائية بينما ترتد Recoil النواة بطاقة تساوي تلك المنتقلة إليها نتيجة للتصادم (طاقة النيوترون المفقودة). ويسمى هذا التصادم تصادماً مرناً لأن طاقة الحركة وكمية الحركة تظل ثابتة قبل وبعد التصادم. وهنا يمكن التعامل مع هذا التفاعل كأنه تصادم بين كرتين من كرات لعبة البليارد. وبالتالي لا يحدث فقد في الطاقة يعمل على تغيير حالتي الجسيمين المتصادمين. فقد يحدث أن يعمل تصادم النيوترون مع النواة على إثارتها Excitation ومن ثم فإن جزءاً من طاقته يتحول إلى طاقة إثارة تعمل على رفع النواة من مستوى الاستقرار الأرضي إلى مستويات إثارة معينة ومن ثم فإن طاقة الحركة لا تظل ثابتة. ومثل هذا التفاعل يعرف بالتصادم الغير مرن أو اللامرن (Iselastic) تمييزاً له عن التصادم السابق.

قد يتم التصادم المرن الطريقتين:

أ- قد يحدث امتصاص أولا للنيوترون بواسطة النواة المقذوفة ويتم تكوين ما يعرف بالنواة المركبة Compound Nucleus التي تقوم بإطلاق نيوترون آخر بعد ذلك وهو النيوترون المشتت.

ب- قد يحدث التفاعل دون المرور بمرحلة النواة المركبة حيث يشتت النيوترون مباشرة عن النواة.

وفي الحالتين يتحرك كل من النيوترون والنواة المرتدة بطاقة حركة معينة في اتجاه معين يمكن أن يحسبان بتطبيق قوانين الميكانيكا الكلاسيكية من خلال حفظ كمية وطاقة الحركة.

يمثل الشكل (1) ميكانيكا التصادم بين نيوترون متحرك بطاقة حركة ₁T ونواة ساكنة كتلتها m₂. فإذا كانت سرعة النيوترون v₁ وكتكته m₁ قبل التصادم فإنه سوف يتشتت عن النواة بطاقة T₁ وسرعة v'₁ بينما ترتد النواة بطاقة قدرها (T₁-T'₁) وسرعة v'₂ بعد التصادم. ولدراسة العلاقة بيت طاقتي حركة النيترون قبل وبعد التصادم فإننا ندرس الحركة في نظام مركز الكتل (الشكل 1 ، ب) حيث يسهل لنا ذلك الحسابات ويمكن استنتاج أن:

(1) .........

حيث θ هي زاوية تشتت النيوترون في نظام مركز الكتل.

وتعطي هذه المعادلة العلاقة العامة بين طاقتي حركة النيوترون بعد وقبل التصادم.

حالات خاصة:

1- إذا كانت الزاوية θ تساوي صفراً فإن هذه الحالة تعرف بالتصادم البسيط (Glancing Collisim) وينتج أن:

أي أن T^'₁ = T₁

أي أنه لم يحدث فقد في الطاقة وغادر النيوترون النواة بنفس طاقته الأصلية.

2- إذا ارتد النيوترون إلى الخلف نتيجة للتصادم مع النواة، أي أن   θ = π.

 فإن التصادم في هذه الحالة يطلق عليه بالتصادم المباشر (collision Hold on)  وحيث أن:

فإن:

(2)...........

ويوضع الكمية:

فإنه يمكن كتابة معادلة (2) على الصورة البسيطة التالية:

(10.11)     .......

فعندما يكون الفرق بين الكتلتين m₂ ،m₁ صغيراً فإن α تكون صغيرة وينتج أن ₁'T تصبح صغيرة هي الأخرى. أي أن النيوترون يفقد جل طاقته إثر تصادم واحد. ومن ثم فإننا نرى أن المواد الهيدروجينية Hydrogeneus Materials تعتبر مواد نموذجية لتهدئة وتبطئة النيوترونات وهذه المواد هي المواد التي تحتوي على الهيدروجين لأن m₂ في هذه الحالة تقارب كتلة النيوترون وبالتالي فإن α تغدو كمية ضئيلة وبالتالي تتضاءل طاقة حركة النيوترون (₁'T) المشتت عن نواة الهيدروجين.