Jądra o wysokich energiach wzbudzenia

Podobne dokumenty
Jądra o wysokich energiach wzbudzenia

Badanie Gigantycznego Rezonansu Dipolowego wzbudzanego w zderzeniach ciężkich jonów.

Reakcje jądrowe. X 1 + X 2 Y 1 + Y b 1 + b 2

Reakcje jądrowe. kanał wyjściowy

Model uogólniony jądra atomowego

Jądra o dużych deformacjach. Jądra o wysokich spinach.

Promieniowanie jonizujące

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 3 Promieniotwórczość naturalna

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Podstawowe własności jąder atomowych

Oddziaływanie cząstek z materią

Pomiar energii wiązania deuteronu. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii wiązania deuteronu

Reakcje jądrowe. Podstawy fizyki jądrowej - B.Kamys 1

Zagadnienia do egzaminu licencjackiego

Detekcja promieniowania elektromagnetycznego czastek naładowanych i neutronów

Autorzy: Zbigniew Kąkol, Piotr Morawski

Podstawy fizyki subatomowej. 3 kwietnia 2019 r.

Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów UW

Badanie schematu rozpadu jodu 128 I

Badanie kolektywnych własności jąder atomowych w funkcji temperatury i spinu

Porównanie statystyk. ~1/(e x -1) ~e -x ~1/(e x +1) x=( - )/kt. - potencjał chemiczny

Badanie schematu rozpadu jodu 128 J

Dwie lub więcej cząstek poza zamkniętą powłoką

Zjawisko Dopplera w fizyce jądrowej. 3.1 Wstęp. (opracowany na podstawie podręcznika Mayera-Kuckuka [8])

SPEKTROMETRIA CIEKŁOSCYNTYLACYJNA

Własności jąder w stanie podstawowym

cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

Metody analizy pierwiastków z zastosowaniem wtórnego promieniowania rentgenowskiego. XRF, SRIXE, PIXE, SEM (EPMA)

SYMULACJA GAMMA KAMERY MATERIAŁ DLA STUDENTÓW. Szacowanie pochłoniętej energii promieniowania jonizującego

Odkrycie jądra atomowego - doświadczenie Rutherforda 1909 r.

Słowniczek pojęć fizyki jądrowej

SPEKTROSKOPIA NMR. No. 0

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

BUDOWA I EWOLUCJA GWIAZD. Jadwiga Daszyńska-Daszkiewicz

NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI PODSTAWOWE INFORMACJE O REAKCJACH JĄDROWYCH - NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA

przyziemnych warstwach atmosfery.

doświadczenie Rutheforda Jądro atomowe składa się z nuklonów: neutronów (obojętnych elektrycznie) i protonów (posiadających ładunek dodatni +e)

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Energetyka Jądrowa. Wykład 28 lutego Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Wykład 5 Widmo rotacyjne dwuatomowego rotatora sztywnego

3. Zależność energii kwantów γ od kąta rozproszenia w zjawisku Comptona

Rozpad gamma. Przez konwersję wewnętrzną (emisję wirtualnego kwantu gamma, który przekazuje swą energię elektronom z powłoki atomowej)

Spin jądra atomowego. Podstawy fizyki jądrowej - B.Kamys 1

Energetyka Jądrowa. Wykład 3 14 marca Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Seminarium. -rozpad α -oddziaływanie promienowania z materią -liczniki scyntylacyjne. Konrad Tudyka

Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych

J8 - Badanie schematu rozpadu jodu 128 I

Katedra Fizyki Jądrowej i Bezpieczeństwa Radiacyjnego PRACOWNIA JĄDROWA ĆWICZENIE 6. Wyznaczanie krzywej aktywacji

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 8 Rozszczepienie jąder i fizyka neutronów

WSTĘP DO FIZYKI JADRA ATOMOWEGOO Wykład 10. IV ROK FIZYKI - semestr zimowy Janusz Braziewicz - Zakład Fizyki Atomowej IF AŚ

Zderzenia ciężkich jonów przy pośrednich i wysokich energiach

OCHRONA RADIOLOGICZNA PACJENTA. Promieniotwórczość

INSTYTUT FIZYKI WYDZIAŁ INŻYNIERII PROCESOWEJ, MATERIAŁOWEJ I FIZYKI STOSOWANEJ POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA ĆWICZENIE NR MR-6

Atomy mają moment pędu

Ćwiczenie 3++ Spektrometria promieniowania gamma z licznikiem półprzewodnikowym Ge(Li) kalibracja energetyczna i wydajnościowa

CHEMIA LEKCJA 1. Budowa atomu, Izotopy Promieniotwórczość naturalna i sztuczna. Model atomu Bohra

J6 - Pomiar absorpcji promieniowania γ

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Pracownia Jądrowa. dr Urszula Majewska. Spektrometria scyntylacyjna promieniowania γ.

Symetrie. D. Kiełczewska, wykład 5 1

O egzotycznych nuklidach i ich promieniotwórczości

Rozpad alfa. albo od stanów wzbudzonych (np. po rozpadzie beta) są to tzw. długozasięgowe cząstki alfa

Ćwiczenie nr 5 : Badanie licznika proporcjonalnego neutronów termicznych

LABORATORIUM PROMIENIOWANIE W MEDYCYNIE

Cząstki elementarne. Składnikami materii są leptony, mezony i bariony. Leptony są niepodzielne. Mezony i bariony składają się z kwarków.

Identyfikacja cząstek

Foton, kwant światła. w klasycznym opisie świata, światło jest falą sinusoidalną o częstości n równej: c gdzie: c prędkość światła, długość fali św.

Fragmentacja pocisków

Mechanika kwantowa. Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki?

Analiza aktywacyjna składu chemicznego na przykładzie zawartości Mn w stali.

Skrajne modele mechanizmu reakcji

Fizyka jądrowa z Kosmosu wyniki z kosmicznego teleskopu γ

Reakcje syntezy lekkich jąder

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

Zadanie 3. (2 pkt) Uzupełnij zapis, podając liczbę masową i atomową produktu przemiany oraz jego symbol chemiczny. Th... + α

Jądra dalekie od stabilności

Atomowa budowa materii

Trzy rodzaje przejść elektronowych między poziomami energetycznymi

W2. Struktura jądra atomowego

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

Wyznaczanie energii promieniowania γ pochodzącego ze. źródła Co metodą absorpcji

Magnetyczny Rezonans Jądrowy (NMR)

Zakład Fizyki Jądrowej

Badanie absorpcji promieniowania γ

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

LNL Legnaro, IFIC Valencia, GSI, ZFJA. Ernest Grodner Weryfikacja hipotezy udziału kolektywnych bozonów w rozpadzie beta 62 Ga

Marek Kowalski

Cząstki elementarne i ich oddziaływania III

PRACOWNIA JĄDROWA ĆWICZENIE 4. Badanie rozkładu gęstości strumienia kwantów γ oraz mocy dawki w funkcji odległości od źródła punktowego

Promieniowanie kosmiczne składa się głównie z protonów, z niewielką. domieszką cięższych jąder. Przechodząc przez atmosferę cząstki

E 2 E = 2. Zjawisko Mössbauera. Spoczywające jądro doznaje przejścia e-m z emisją fotonu γ. Zastosujmy zasadę zachowania energii i pędu:

Metodyka eksperymentów w badaniach jąder o dużej deformacji

gamma - Pochłanianie promieniowania γ przez materiały

Symetrie. D. Kiełczewska, wykład 5 1

Rozpady promieniotwórcze

γ6 Liniowy Model Pozytonowego Tomografu Emisyjnego

Fizyka promieniowania jonizującego. Zygmunt Szefliński

Wyznaczanie bezwzględnej aktywności źródła 60 Co. Tomasz Winiarski

Chiralność w fizyce jądrowej. na przykładzie Cs

Transkrypt:

Jądra o wysokich energiach wzbudzenia 1. Utworzenie i rozpad jądra złożonego a) model statystyczny 2. Gigantyczny rezonans dipolowy (GDR) a) w jądrach w stanie podstawowym b) w jądrach w stanie wzbudzonym 3. Czego można się dowiedzieć o jądrach badając GDR 4. Metodyka eksperymentów i wyniki

Utworzenie i rozpad jądra złożonego a + X Æ C* Æ Y + b 1. Jeśli jądro C* żyje dostatecznie długo - osiągany jest stan równowagi termodynamicznej- jądro złożone 2. utworzenie i rozpad jądra złożonego są od siebie niezależne s [X(a,b)Y] = s C (a) P C (b) - hipoteza niezależności Bohra 3. parametry charakteryzujące jądro złożone energia wzbudzenia E* = E a CM + Q fus E a CM = E a Lab M X / ( M X + M a ) Q fus = ( M X + M a )c 2 -M C c 2 = S a (C) moment pędu (spin) I = IX + la + sa

Utworzenie i rozpad jądra złożonego

Rozpad jądra złożonego a + X Æ C* Æ Y + n Æ Y 1 + p Æ Y 2 + a Æ Y 3 + g Czas trwania jądra złożonego ( ~10-16 s) na tyle długi, że zapomina ono jak zostało wytworzone i rozpada się zgodnie z dostępną energią i momentem pędu Rozpad z emisją kwantu g jest 1000 razy mniej prawdopodobny!

E b CM E a CM E* X S a S b Y E * Y C* Maksymalna energia cząstki b: E bmax CM = Ea CM +S a (C) - S b (C) Energia cząstki b: E b CM = Ebmax CM -E* Y Ciepło reakcji X (a,b)y Q = S a (C) - S b (C)

ds/de b Widmo energetyczne neutronów emitowanych z jądra złożonego a) przejście do stanu podstawowego Y E b max E b [MeV] b) przejście do dyskretnych stanów wzbudzonych c) przejście do stanów w obszarze zachodzących na siebie poziomów jądra Y

Widmo energetyczne emitowanych cząstek ds/ de b neutrony protony cząstki α E b [MeV]

Reakcja fuzji ciężkich jonów Wytwarzanie jąder w stanach wzbudzonych o wysokiej energii wzbudzenia I - spin jądra C* E rot = I (I+1)h 2 /(2J) J - moment bezwładności C*

Widmo energetyczne emitowanych kwantów g ds/ de g1 2 3 4

Widmo energetyczne emitowanych kwantów g 18 O + 27 Al Æ 45 Sc E* = 50 MeV

Model statystyczny jądra złożonego 1. Gęstość poziomów jądrowych dla dużej E* -duża liczba zachodzących na siebie poziomów gęstość poziomów jądrowych r(e* ) - liczba stanów na jednostkę energii wzbudzenia E* r(e* ) exp ( a E*) 2. Obliczenia przekroju czynnego na utworzenie i rozpad jądra złożonego z uwzględnieniem wzbudzenia i rozpadu gigantycznych rezonansów

Gigantyczne rezonanse (GR) Wzbudzenia kolektywne jądra, charakteryzujące się małą amplitudą i dużą częstością drgań Podział GR ze względu na: a) rozkład materii jądrowej: GR monopolowy, dipolowy, kwadrupolowy,.. b) drgania nukleonów o przeciwnie skierowanych spinach: GR elektryczny i magnetyczny c) drgania neutronów względem protonów (nukleonów o przeciwnie skierowanym izospinie): GR izoskalarny i izowektorowy

Gigantyczne rezonanse (GR)

Elektryczne Rezonanse Gigantyczne Izoskalarne 1977 Izowektorowe 1983 Monopol Dipol 1948 1971 1980 Kwadrupol

Gigantyczny Rezonans Dipolowy Gigantyczne rezonanse mogą zostać wzbudzone w zasadzie w każdym jądrze. Można je wzbudzić w jądrze w stanie podstawowym i w stanie wzbudzonym. GDR w jądrze w stanie podstawowym wzbudza się np. poprzez bombardowanie jądra fotonami o odpowiednio wysokiej energii, zbliżonej do energii rezonansowej. Kształt rezonansu, tzn. zależność przekroju czynnego na absorpcję fotonów σ abs ( Eγ ) przez jądro opisuje się funkcją Lorentza z odpowiednimi parametrami GDR: nasileniem S, energią rezonansu E GDR i szerokością rezonansu Γ. σ abs ( E ) γ = 4πe h mc NZ A SE 2 2 γ Γ ( E E ) + E Γ 2 2 2 2 2 GDR γ γ

Gigantyczny Rezonans Dipolowy Parametry GDR dla różnych jąder Γ E GDR S

GDR a deformacja jądra w stanie podstawowym Wzbudzenie GDR w jądrze zdeformowanym można rozpatrywać jako złożenie drgań wzdłuż 3 głównych osi jądra, a kształt rezonansu GDR można przedstawić jako złożenie 3 funkcji Lorentza. Ze względu na proporcjonalność energii rezonansu E GDR do odwrotności rozmiaru jądra 1/R w kierunku zachodzenia drgań, kształt rezonansu GDR w jądrze zdeformowanym odzwierciedla kształt jądra. 76-82 Se

Gigantyczny rezonans dipolowy (GDR) dipolowy, elektryczny, izowektorowy 1. GDR w jądrach w stanie podstawowym 2. GDR w jądrach w stanie wzbudzonym

Czego można się dowiedzieć o jądrach badając GDR 1. Badanie ewolucji kształtu jądra 2. Badanie zmieszania izospinowego poziomów jądrowych

Badanie ewolucji kształtu wysoko wzbudzonych jąder 46 Ti Niestabilność Jacobiego E rot = I (I+1)h 2 /(2J)

Badanie kształtu jąder gorących Wysokoenergetyczne promieniowanie gamma pochodzi z rozpadu GDR. Niesie więc informację o strukturze samego wzbudzenia gigantycznego rezonansu dipolowego, a także o silnie wzbudzonym i szybko obracającym się jądrze. Okazuje się, że z pomiarów tego promieniowania można uzyskać bardzo ciekawe informacje o własnościach jąder gorących np. o kształcie jądra i o jego zmianach przy zmianie temperatury (energii wzbudzenia) i szybkości obrotu (spinu). Wyniki otrzymane na wiązce w NPL w Seattle Widma energetyczne promieniowania g i funkcje nasilenia GDR dla reakcji 18 O + 27 Al Æ 45 Sc przy E p /A = 2.5, 4, 5 i 6 MeV/u Zaobserwowano: silny wzrost deformacji jądra 45 Sc ze wzrostem spinu, przewidywaną teoretycznie, lecz dotąd nie obserwowaną zmianę kształtu jądra ze spłaszczonego na wydłużony, tzw. przejście fazowe Jacobiego M. Kicińska-Habior, et al., Phys. Lett. B308, 225 (1993)

Badanie ewolucji kształtu wysoko wzbudzonych jąder 46 Ti Spin 15 h Spin 29 h

Metodyka eksperymentów 1. Zmniejszenie tła promieniowania kosmicznego - osłona antykomptonowska 2. Odróżnienie sygnałów od rejestracji neutronów i kwantów g - metoda czasu przelotu 3. Wydzielenie zdarzeń odpowiadających rozpadowi jądra złożonego w danym przedziale spinów filtr krotności

Układ eksperymentalny JANOSIK Do pomiaru wysokoenergetycznego (E=5-50 MeV) promieniowania gamma używa się układów spektrometrycznych umożliwiających oddzielenie zdarzeń wywołanych przez kwanty gamma pochodzące z reakcji od zdarzeń wywołanych przez inne promieniowanie: neutrony, promieniowanie kosmiczne itp. Takim układem jest układ JANOSIK zbudowany przez naszą grupę przy Warszawskim Cyklotronie w Środowiskowym Laboratorium Ciężkich Jonów Uniwersytetu Warszawskiego Komora tarczowa i Si-ball Detektor NaI (25cm x 29 cm) z osłoną plastikową i ołowianą

Detektor NaI z osłonami Pb Scyntylator plastikowy NaI LiH fotopowielacz Bez promieniowania kosmicznego Z promieniowaniem kosmicznym

Charakterystyki układu JANOSIK Widmo czasu przelotu dla 20 Ne+ 12 C 5.2 MeV/u Skuteczność osłony ołowianej i plastikowej γ n 60 90

Wydzielenie zdarzeń odpowiadających rozpadowi jądra złożonego w danym przedziale spinów Układ HECTOR z filtrem krotności Helena

Wydzielenie zdarzeń odpowiadających rozpadowi jądra złożonego w danym przedziale spinów Mierzona krotność kwantów γ <k> = k E1 + ½( l CN k E1 )

Zmieszanie izospinowe poziomów jądrowych i jego wpływ na GDR T = 0 T = 1/2 E1 E1 T = 1 T = 3/2 20 Ne + 12 C T 3 = 0 T 3 = 0 32 S T = 0 T = 1/2 31 P 19 F + 12 C T 3 = 1/2 T 3 = 0 < Ti T3i= 0 E1 Tf T3f =0 > = < Ti 0 1 0 Tf 0> <Ti E1 Tf >

Zmieszanie izospinowe i Gigantyczny Rezonans Dipolowy (dane eksperymentalne) 32 S E x = 58 MeV 31 P E x = 55 MeV 19 F + 12 C T 3 = 1/2 T 3 = 0 E lab /A = 4.4 MeV/u 20 Ne + 12 C T 3 = 0 T 3 = 0 E lab /A = 5.2 MeV/u

Badanie symetrii izospinowej w jądrach lekkich Zależność zmieszania izospinowego poziomów jądrowych od energii wzbudzenia jądra izospin T, T 3 dla jąder T 3 = (N-Z)/2 CN E x in [MeV] α 2 < 28 Si *34 0.032±.032 47 0.047±.023 63 0.032±.029 26 Al 33 0.017±.032 42 0.032±.029 65 0.061±.044 32 S 58 0.017±.007 36 Ar 49 0.034±.007 M.N. Harakeh et al., Phys. Lett. 176, 297 (1986), J.A. Behr et al., Phys. Rev. Lett. 70, 3201 (1993)

Zależność zmieszania izospinowego poziomów jądrowych od masy jądra Jądra zbadane na wiązce z Warszawskiego Cyklotronu: 32 S, 36 Ar, 44 Ti, 60 Zn α 2 > 0.1 t = 2.5-2.8 MeV 0.05 0 25 30 35 40 45 50 55 60 65 A