Elementy Fizyki Jądrowej

Podobne dokumenty
Podstawy fizyki subatomowej. 3 kwietnia 2019 r.

Atomowa budowa materii

Wstęp do fizyki jądrowej Tomasz Pawlak, 2013

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Fizyka cząstek elementarnych

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

OGÓLNE PODSTAWY SPEKTROSKOPII

RUCH OBROTOWY Można opisać ruch obrotowy ze stałym przyspieszeniem ε poprzez analogię do ruchu postępowego jednostajnie zmiennego.

Własności jąder w stanie podstawowym

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Model uogólniony jądra atomowego

Fizyka promieniowania jonizującego. Zygmunt Szefliński

Podstawy Fizyki Jądrowej

Autorzy: Zbigniew Kąkol, Piotr Morawski

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

MECHANIKA 2 MOMENT BEZWŁADNOŚCI. Wykład Nr 10. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 3 Promieniotwórczość naturalna

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Statystyki klasyczne i kwantowe

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

Promieniowanie jonizujące

Jądra o wysokich energiach wzbudzenia

Podstawowe własności jąder atomowych

Symetrie. D. Kiełczewska, wykład 5 1

Budowa atomów. Atomy wieloelektronowe Układ okresowy pierwiastków

Atomy mają moment pędu

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

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

Symetrie. D. Kiełczewska, wykład 5 1

Fizyka cząstek elementarnych

VIII. VIII.1. ORBITALNY MOMENT MAGNETYCZNY ELEKTRONU, L= r p (VIII.1.1) p=m v (VIII.1.2) L= L =mvr (VIII.1.1a) r v. r=v (VIII.1.3)

Metody symulacji w nanostrukturach (III - IS)

Atom wodoru w mechanice kwantowej. Równanie Schrödingera

Dwie lub więcej cząstek poza zamkniętą powłoką

Modele jądra atomowego

Badanie Gigantycznego Rezonansu Dipolowego wzbudzanego w zderzeniach ciężkich jonów.

II.4 Kwantowy moment pędu i kwantowy moment magnetyczny w modelu wektorowym

Wykład Budowa atomu 3

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

Promieniotwórczość naturalna. Jądro atomu i jego budowa.

Pole magnetyczne. Za wytworzenie pola magnetycznego odpowiedzialny jest ładunek elektryczny w ruchu

REZONANSY : IDENTYFIKACJA WŁAŚCIWOŚCI PRZEZ ANALIZĘ FAL PARCJALNYCH, WYKRESY ARGANDA

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

Podstawy Fizyki Jądrowej

Atom wodoru i jony wodoropodobne

Elektronowa struktura atomu

Jądra o dużych deformacjach. Jądra o wysokich spinach.

BUDOWA ATOMU. Pierwiastki chemiczne

Moment pędu w atomach wieloelektronowych

I. Elementy analizy matematycznej

Zagadnienia do egzaminu licencjackiego

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków).

Fizyka współczesna. Jądro atomowe podstawy Odkrycie jądra atomowego: 1911, Rutherford Rozpraszanie cząstek alfa na cienkich warstwach metalu

Liczby kwantowe elektronu w atomie wodoru

Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym i elektrycznym

-Macierz gęstości: stany czyste i mieszane (przykłady) -równanie ruchu dla macierzy gęstości -granica klasyczna rozkładów kwantowych

Jądra o wysokich energiach wzbudzenia

Słowniczek pojęć fizyki jądrowej

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Stara i nowa teoria kwantowa

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

Masa jądra atomowego

W-28 (Jaroszewicz) 36 slajdy Na podstawie prezentacji prof. J. Rutkowskiego. Fizyka jądrowa cz. 1. budowa jądra atomowego przemiany promieniotwórcze

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan

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

Chemia ogólna - część I: Atomy i cząsteczki

Efekt Comptona. Efektem Comptona nazywamy zmianę długości fali elektromagnetycznej w wyniku rozpraszania jej na swobodnych elektronach

Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii

Symetrie. D. Kiełczewska, wykład9

Fizyka jądrowa. Podstawowe pojęcia

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

Fizyka cząstek elementarnych i oddziaływań podstawowych

Podstawy Fizyki Jądrowej

FALOWA I KWANTOWA HASŁO :. 1 F O T O N 2 Ś W I A T Ł O 3 E A I N S T E I N 4 D Ł U G O Ś C I 5 E N E R G I A 6 P L A N C K A 7 E L E K T R O N

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

XLI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP WSTĘPNY Zadanie teoretyczne

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

Układy wieloelektronowe

r. akad. 2012/2013 Wykład IX-X Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Fizyka jądrowa Zakład Biofizyki 1

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

Fizyka jądrowa. Podstawowe pojęcia. Izotopy. budowa jądra atomowego przemiany promieniotwórcze reakcje jądrowe. jądra atomowe (nuklidy) dzielimy na:

KOMPUTEROWE SYMULACJE CIECZY

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Spis treści. Przedmowa redaktora do wydania czwartego 11

Oddziaływania fundamentalne

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Rozpady promieniotwórcze

Magnetyczny Rezonans Jądrowy (NMR)

Pψ ψ ψ. r p r p. r r, θ π θ, ϕ π + ϕ. , 1 l m

Energetyka jądrowa. Energetyka jądrowa

ELEKTROCHEMIA. ( i = i ) Wykład II b. Nadnapięcie Równanie Buttlera-Volmera Równania Tafela. Wykład II. Równowaga dynamiczna i prąd wymiany

Teoria Fermiego rozpadu beta (1933)

Jądra dalekie od stabilności

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

Reakcje jądrowe. kanał wyjściowy

A - liczba nukleonów w jądrze (protonów i neutronów razem) Z liczba protonów A-Z liczba neutronów

Podstawy termodynamiki

Fizyka jądrowa cz. 2. Reakcje jądrowe. Teraz stałem się Śmiercią, niszczycielem światów. Robert Oppenheimer

Zasady obsadzania poziomów

Transkrypt:

Elementy Fzyk Jądrowej Wykład własnośc jąder atomowych

deuter 1 1 H - wodór 1 H - deuter 3 1 H - tryt m d = 1875 MeV < m p + m p = 1878 MeV m 3 MeV słabo zwązany układ dwóch nukleonów

Energa wązana E B /A [MeV] 10 8 6 4 50 100 150 00 50 Energa potencjalna układu zwązanego jest ujemna A

stablnośd 50 00 150 100 8 6 4 A 50 fuzja EB/A [MeV] 10 rozpady, rozszczepene najslnej zwązane ( 6 8N, Fe)

lczby magczne E B /A [MeV] 10 8 6 4 Z=8 N=8 Z= N= N=8 N=50 Z=8 N=8 Z=8 Z=50 N=16 Z=0 N=0 8 0 8 50 8 16 50 100 150 00 50 A

Gęstośd jądrowa 1/ R r 0 A 3 r 0 1. fm 08 Pb (eksperyment) R Pb 7.1 fm prawe stała gęstość dyfuzyjna granca

rozkład Fermego r A > 40 0 r R 1 exp a R promeń połówkowy a parametr rozmyca t = (4ln3)a grubość warstwy powerzchnowej t.4 fm r dv A

gęstość średn promeń kwadratowy (rms): r r r dv rdv

Spn Spn własny moment pędu własność kwantowa przybera wartośc równe welokrotnośc wyrażamy w jednostkach : 1 3 5 s 1,,,

Spn Ustawene wektora spnu ne jest dowolne kwantyzacja przestrzenna Lczba stanów (możlwych ustaweń) wektora spnu s : s 1 Np. dla s = ½ lczba stanów = dla s = 1 lczba stanów = 3

Bozony fermony Bozony cząstk o spne całkowtym (0, 1,, 3, ) np. fotony, bozony W Z Fermony cząstk o spne ułamkowym (1/, 3/, 5/, np. elektrony, protony, neutrony Fermony podlegają zakazow Paulego: Dwa fermony ne mogą znajdować sę w tym samym stane kwantowym

Spn jądra Spn jądra jest sumą wektorową spnów poszczególnych nukleonów oraz ch momentów orbtalnych. Spny jąder zawerających parzystą lczbę nukleonów są całkowte (równe są całkowtej welokrotnośc stałej Plancka) Spny jąder, w których lczba protonów jak lczba neutronów jest podzelna przez dwa, tzn. obe lczby są parzyste - są równe zeru. Spny jąder o neparzystej lczbe nukleonów są połówkowe (równe są neparzystej welokrotnośc połowy stałej Plancka)

Całkowty moment pędu Całkowty moment pędu zachowany w każdym procese jest równy sume (wektorowej) spnów orbtalnych momentów pędów. np. dla cząstek: J s1 s 1 l A A Przykład: rozpad Z X Z 1 X e? węc ten spn mus być połówkowy Ta sama wartość A - oba spny połówkowe lub oba całkowte. spn = ½ wykluczony kwant

Moment magnetyczny S I S ładunek q masa m częstość promeń R moment magnetyczny: I moment pędu: R J q R q mr stosunek groskopowy e J m

Momenty magnetyczne jąder e e m e p =.8 0 n = - 1.9 0 0 e m p magneton jądrowy momenty jąder: J = 0 = 0 J = 1,... > 0 J = 1/, 3/... różne

Spny jąder spn: parzyste neparzyste parz.parz. J = 0 nep.nep. J = 1,,... 7 J = 1/, 3/,... 9/ J = 7 176 Lu 00 B Kompensowane (dwójkowane) spnów

Kompensowane spnów H 1 1 1 1 1 p n H s s s 0 0 0 9 0 1 9 8 1,,, p n H H 3 1 1 3 1 p n n H s s s s 0 3 3 1 p n n H n p n p n bo trzeba uwzględnć równeż orbtalny moment pędu

Kompensowane spnów He 3 1 3 p p n H s s s s 0 1 3, p p n He He 4 0 4 He s 0 4 He n p p n p p n

Parzystość

Parzystość z y x U z y x m H,, hamltonan symetryczny względem nwersj współrzędnych przestrzennych:, z z, y y, x x węc funkcja falowa będąca rozwązanem równana Schrödngera też będze symetryczna

Parzystość z Prawdopodobeństwo znalezena cząstk w danym punkce ne zależy od układu współrzędnych x y prawoskrętnego z x, y,z x, y, z x, y, z x,y,z ( y x czy lewoskrętnego + lub - dwa rodzaje funkcj falowej

Parzystość funkcje parzyste: x, y, z x,y,z ( P = 1 funkcje neparzyste: x, y, z x,y,z ( P = 0

Parzystość Jądro w modelu powłokowym to układ neoddzałujących nukleonów poruszających sę w uśrednonym polu potencjalnym. Parzystość jądra: P 1 l l orbtalna lczba kwantowa określająca ruch orbtalny tego nukleonu wokół wspólnego środka masy 7 np. 3L ma 4 nukleony w stane s (l = 0) 3 w stane p (l = 1). Parzystość jądra w stane podstawowym = 1 3 1

Spn parzystość 3,37 MeV + 0 + Spny parzystośc stanu podstawowego 10 stanu wzbudzonego jądra Be W oddzaływanach slnych elektromagnetycznych parzystość jest zachowana.

Elektryczny moment kwadrupolowy zlokalzowany układ ładunków: r 1 q r 4 r 0 r szereg Taylora: r q 1 r 1 r r q q r e r 3 moment dpolowy moment monopolowy moment kwadrupolowy 1 r

Multpole q Q 0 moment monopolowy - skalar q r Q 1 moment dpolowy - wektor q z q z y q z x q y q y x q x Q ~ ~ ~ ˆ moment kwadrupolowy - tensor symetryczny

Symetryczny rozkład ładunku jeśl rozkład ładunków jest symetryczny względem os z: Q 1,0, 0 Q 1 Qˆ Q xx Q xx Q zz dagonalny

Cągły rozkład ładunku moment kwadrupolowy względem os symetr: Q q 3z r a w przypadku symetr sferycznej Q = 0 Q jest marą odstępstwa od sferycznośc x, y, z rozkład cągły ładunków: - gęstość ładunku Q Q 0 1 dv z dv Q 3z r dv

Przykład elpsoda obrotowa o jednorodnej gęstośc ładunku: b a Q R 4 5 3z r dv Q R a b b a b a średn promeń parametr kształtu 0 < 0 Q < 0 > 0 Q > 0

Momenty kwadrupolowe jąder jądra o magcznej lczbe Z lub P : Q = 0 (jądra sferyczne)

Momenty kwadrupolowe jąder w przedzale mędzy dwema lczbam magcznym jądro przybera kształt:

Moment kwadrupolowy deuteronu dodatna wartość momentu kwadrupolowego Q > 0 rozkład ładunku rozcągnęty wzdłuż os pokrywającej sę ze spnem jądra Najwększa wartość sł jądrowych, gdy spny nukleonów równoległe do os deuteronu. Necentralny charakter sł jądrowych zależą ne tylko od odległośc mędzy nukleonam, a równeż od wzajemnej orentacj spnów.

Sły jądrowe dwucałowe przycągające E B A 0

Sły jądrowe He: slne energa wązana na nukleon: 7MeV energa oddz. elektrom. na nukleon: e r 0.7 MeV wysycone E B A a ne: E B A każdy nukleon oddzałuje tylko z najblższym sąsadam

Sły jądrowe krótkozasęgowe do fm zależne od spnu Jądro H - najwększa wartość sł jądrowych, gdy spny nukleonów równoległe do os deuteronu. Sły jądrowe ne są słam centralnym.

Sły jądrowe nezależne ładunkowo Energe wązana jąder zwercadlanych są równe z dokładnoścą do poprawk na energe oddzaływana kulombowskego. E B 3 3 H E He 0.7MeV B Oddzaływane jądrowe każdej pary nukleonów jest jednakowe: n n p p n p

Izospn Izospn nukleonu: ½ (dublet zospnowy) T 3 (p) = 1/ T 3 (n) = -1/ Ładunek: Q=T 3 +1/

Multplet zospnowy Multplet zospnowy zobary o zblżonej mase (różnącej sę tylko o energę oddzaływana kulombowskego) posadające tak sam spn parzystośd oraz jednakowe własnośc jądrowe. Lczebnośd multpletu T+1 (T zospn) Składnk multpletu różną sę rzutem zospnu T3 przyjmującym wartośc: (-T, -T+1,.,T-1, T)

Izospn jąder Jeśl układ składa sę z A nukleonów a zospn wynos T Istneje T+1 zobarów o podobnych własnoścach Jeśl jądro ma Z protonów N neutronów, to zospn jądra w stane podstawowym zazwyczaj wynos: N Z T T3 Jądro posada T 1 N Z 1 zobarów o różnych ładunkach, ale podobnych własnoścach jądrowych Jądra w stane wzbudzonym mają zospn ne mnejszy od stanu podstawowego, różnący sę o lczbę całkowtą T T 3 A

Przykłady multpletów zospnowych

Kształty jąder Wele jąder ne ma kształtu kulstego Złożony charakter oddzaływana jądrowego nesferyczne kształty są często korzystnejsze energetyczne Najczęścej a /b < 1.17, ale:

Stany wzbudzone Stan o najnższej energ => stan podstawowy Energe stanów wzbudzonych ~MeV Jądro samoczynne dąży do osągnęca stanu o najnższej energ Przejścom pomędzy stanam towarzyszy emsja energ (najczęścej kwanty gamma) Podobeostwo stanów wzbudzonych dla jąder zwercadlanych