متوسط المسار الحر

يُعرَّف متوسط المسار الحر (Mean Free Path) في الفيزياء النووية بأنه متوسط المسافة التي يقطعها النيوترون (أو أي جسيم) داخل مادة ما قبل أن يتفاعل مع نواة ذرية. يُرمز له بالرمز λ ويُحسب باستخدام قانون بسيط: λ = 1/Σ، حيث Σ هو المقطع العرضي العياني (Macroscopic Cross Section) للمادة. يجب أن تكون وحدة Σ هي الطول⁻¹ (مثل cm⁻¹) للحصول على λ بنفس وحدة الطول (مثل cm). هذا المفهوم أساسي في تصميم المفاعلات النووية وفيزياء الحماية من الإشعاع، حيث يحدد مدى اختراق النيوترونات.

أدخل قيمة المقطع العرضي العياني (Σ) في الحقل المخصص. المقطع العرضي العياني يمثل احتمال التفاعل لكل وحدة طول، ويعتمد على نوع المادة وكثافتها. يمكن الحصول على Σ من الجداول النووية أو حسابه بضرب المقطع العرضي الميكروسكوبي (σ) في كثافة النوى (عدد النوى لكل وحدة حجم). على سبيل المثال، في الماء، Σ للنيوترونات الحرارية حوالي 3.45 cm⁻¹. تأكد من استخدام الوحدة الصحيحة (cm⁻¹) لأن استخدام وحدة خاطئة يؤدي إلى نتائج غير صحيحة.

عند الضغط على زر الحساب، سيقوم البرنامج بحساب متوسط المسار الحر باستخدام العلاقة λ = 1/Σ. على سبيل المثال، إذا كان Σ = 2 cm⁻¹، فإن λ = 0.5 cm. النتيجة توضح المسافة المتوقعة التي سيقطعها النيوترون قبل التفاعل. لاحظ أن هذه القيمة هي متوسط إحصائي؛ بعض النيوترونات قد تتفاعل في مسافة أقصر وأخرى أطول. في التطبيقات العملية، يستخدم متوسط المسار الحر لتقدير سمك المواد الواقية أو حجم المفاعل.