Jądra o dużych deformacjach. Jądra o wysokich spinach.

Podobne dokumenty
Jądra o wysokich energiach wzbudzenia

Jądra o wysokich energiach wzbudzenia

Model uogólniony jądra atomowego

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

Badanie Gigantycznego Rezonansu Dipolowego wzbudzanego w zderzeniach ciężkich jonów.

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Reakcje jądrowe. kanał wyjściowy

Dwie lub więcej cząstek poza zamkniętą powłoką

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 3 Promieniotwórczość naturalna

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

Zagadnienia do egzaminu licencjackiego

Badania eksperymentalne kolektywnej struktury nuklidów z pobliża jąder magicznych- 40 Ca i 56 Ni, przy wysokim spinie

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Chiralność w fizyce jądrowej. na przykładzie Cs

Metodyka eksperymentów w badaniach jąder o dużej deformacji

Rozpady promieniotwórcze

Modele jądra atomowego

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

Fizyka promieniowania jonizującego. Zygmunt Szefliński

Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych

i. m.henr n yka N ie i wod o n d i n c i zańs ń kie i go

Podstawy fizyki subatomowej. 3 kwietnia 2019 r.

Podstawowe własności jąder atomowych

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 8 Rozszczepienie jąder i fizyka neutronów

Badanie kolektywnych własności jąder atomowych w funkcji temperatury i spinu

Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych

Wykład 5 Widmo rotacyjne dwuatomowego rotatora sztywnego

WSTĘP DO FIZYKI JADRA ATOMOWEGOO Wykład 9. IV ROK FIZYKI - semestr zimowy Janusz Braziewicz - Zakład Fizyki Medycznej IF AŚ

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

RECENZENT Jan Kownacki. REDAKTOR INICJUJĄCY Beata Koźniewska. SKŁAD I ŁAMANIE Jarosław Perkowski. KOREKTA TECHNICZNA Leonora Wojciechowska

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

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

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

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Stara i nowa teoria kwantowa

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Rozpady promieniotwórcze

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

Promieniowanie jonizujące

Atom wodoru w mechanice kwantowej. Równanie Schrödingera

Promieniowanie jonizujące

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

Reakcje jądrowe. Podstawy fizyki jądrowej - B.Kamys 1

Jądra dalekie od stabilności

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Podstawowe własności jąder atomowych

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

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

Atomy mają moment pędu

Wstęp do fizyki jądrowej Tomasz Pawlak, 2013

Model Bohra budowy atomu wodoru - opis matematyczny

Promieniowanie jonizujące

Liczby kwantowe elektronu w atomie wodoru

Oddziaływanie cząstek z materią

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

Atomowa budowa materii

Wykład V Wiązanie kowalencyjne. Półprzewodniki

Budowa atomu. Izotopy

Techniki Jądrowe w Diagnostyce i Terapii Medycznej

cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

Spis treści. Trwałość jądra atomowego. Okres połowicznego rozpadu

Stany skupienia materii

Detekcja promieniowania elektromagnetycznego czastek naładowanych i neutronów

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

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

Fizyka 3.3 WYKŁAD II

Przejścia promieniste

Autorzy: Zbigniew Kąkol, Piotr Morawski

Absorpcja związana z defektami kryształu

OCHRONA RADIOLOGICZNA PACJENTA. Promieniotwórczość

Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów UW

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

Teoria pasmowa ciał stałych Zastosowanie półprzewodników

Zasady obsadzania poziomów

Budowa atomów. Atomy wieloelektronowe Układ okresowy pierwiastków

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

Słowniczek pojęć fizyki jądrowej

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

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

Fragmentacja pocisków

Atom wodoru i jony wodoropodobne

TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH

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

Zadania powtórkowe do egzaminu maturalnego z chemii Budowa atomu, układ okresowy i promieniotwórczość

Co to są jądra superciężkie?

II.3 Atom helu i zakaz Pauliego. Atomy wieloelektronowe. Układ okresowy

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

Teoria pasmowa ciał stałych

I etap ewolucji :od ciągu głównego do olbrzyma

Wykład Budowa atomu 3

Model wiązania kowalencyjnego cząsteczka H 2

Wykład 41 Liczby magiczne. Model powłokowy jąder

III.1 Atom helu i zakaz Pauliego. Atomy wieloelektronowe. Układ okresowy

Reakcje rozszczepienia jądra i ich wykorzystanie

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

Jądra dalekie od stabilności

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Spektroskopia magnetyczna

Odkrycie jądra atomowego - doświadczenie Rutherforda 1909 r.

Transkrypt:

Jądra o dużych deformacjach. Jądra o wysokich spinach. 1. Kształty jąder atomowych 2. Powstawanie deformacji jądra 3. Model rotacyjny jądra 4. Jądra w stanach wzbudzonych o wysokich spinach 5. Stany superzdeformowane 6. Niewyjaśnione obserwacje i niepotwierdzone przewidywania 7. Jądra trójosiowe 8. Inne przyczyny występowania dużych deformacji 9. Pasma rotacyjne w jądrach prawie sferycznych

Kształty jąder atomowych Jądro sferyczne Jądro wydłużone ang. prolate Jądro spłaszczone ang. oblate

Kształty jąder atomowych

Poszukiwane kształty jąder atomowych Jądro hiperzdeformowane Jądro tetraedryczne

Powstawanie deformacji jądra 1. Oddziaływania resztkowe a) długo zasięgowe siły - grupowanie orbit nukleonów b) krótko zasięgowe siły (siły pairing) rozkład symetryczny orbit jądro o zamkniętej powłoce nukleon na orbicie walencyjnej

Powstawanie deformacji jądra 1 2 5 6 4 3 1 jądro o zamkniętej powłoce 3 4 6 5 2 możliwe orbity w następnej powłoce

Powstawanie deformacji jądra Obszary jąder zdeformowanych: zapełnione pół powłoki n=2 7 Li, Be, B, C n=3 Mg, Al, Si n=5 dla protonów i n=6 dla neutronów ziemie rzadkie, Ta, W n=6 dla protonów i n=7 dla neutronów Th, U, transuranowce

Jądra zdeformowane

Deformacja jąder w stanach podstawowych (konkurencja: rdzeń nukleony walencyjne) A 2/3 / A bez efektów powłokowych

Zależność energii jądra od deformacji kwadrupolowej E całkowita = E kropli + E powłokowa + E rot jądro o zamkniętej powłoce E jądro o małej liczbie nukleonów poza zamkniętą powłoką jądro o dużej liczbie nukleonów poza zamkniętą powłoką deformacja

Zależność energii jądra od deformacji kwadrupolowej Jeden kształt równowagi

Zależność energii jądra od deformacji kwadrupolowej Dwa kształty równowagi

Schemat poziomów w modelu powłokowym i liczby magiczne dla jąder sferycznych

Energie stanów własnych nukleonów w jądrze w zależności od deformacji kwadrupolowej

Jądra zdeformowane opis kształtu jądra

Opis kształtu jądra Jądra zdeformowane R 2 R 1 Współczynnik deformacji dla jąder w stanie podstawowym R = R 0 (1 + S a lm Y lm (ϑ, j)) Dla jąder osiowo symetrycznych o deformacji kwadrupolowej R = R 0 (1 + b 2 Y 2 (ϑ, j)) b 2 = (4/3) p/5 (R 1 - R 2 )/R 0

R = R 0 (1 + S a lm Y lm (ϑ, j)) kula a 2m wydłużenie elipsoida osiowosymetryczna elipsoida osiowosymetryczna a 4m przewężenie przewężenie elipsoida osiowosymetryczna a 3m asymetria bryła o kształcie gruszki brak symetrii odbiciowej elipsoida osiowosymetryczna g nieosiowość elipsoida trójosiowa

Model rotacyjny jądra J - całkowity moment pędu ruchu wewnętrznego R - całkowity moment pędu ruchu rotacyjnego zdeformowanego jądra I - wypadkowy moment pędu J + R = I I - moment bezwładności jądra oś symetrii jądra Energia rotacji gdy J =0 R E = = rot 2 I 2 2 I ( I + 1)h 2I

Dla jąder zdeformowanych Model rotacyjny jądra E2 Energia poziomów rotacyjnych

Widmo kwantów g N E g [kev]

Jądra w stanach wzbudzonych o wysokich spinach I 70 h 1. Dla jąder o dużej deformacji - kolektywna rotacja względem osi prostopadłej do osi symetrii 2. Dla jąder o małej deformacji - niekolektywna rotacja- zmiana konfiguracji walencyjnych nukleonów

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

Wytwarzanie jąder w stanach wzbudzonych o wysokich spinach Reakcja fuzji ciężkich jonów

Powstawanie deformacji jądra c.d. 2. Zmiana kształtu jądra pod wpływem wzrostu momentu pędu E* linia yrast I a) niestabilność Jacobiego b) stany superzdeformowane

Niestabilność Jacobiego E rot = I (I+1)h 2 /(2J)

Powstawanie deformacji jądra c.d. 3. Zależność kształtu jądra od temperatury jądra (energii wzbudzenia jądra) fluktuacje kształtu jądra

Jądra superzdeformowane Po raz pierwszy zaobserwowane w 152 Dy w 1986 r., R 1 :R 2 =2:1

Jądra superzdeformowane Po raz pierwszy zaobserwowane w 152 Dy w 1986 r., R 1 :R 2 =2:1. Dziś znane ok. 300 pasm superzdeformowanych.

Uaktualnione wyniki (2006)

Jądra superzdeformowane Duża rola efektów powłokowych Superdeformacja Bardzo silna deformacja (stosunek osi 2:1) i wiele stanów rotacyjnych

Jądra superzdeformowane - rola efektów powłokowych 1. Przerwy energetyczne stabilizują deformację; 2. Występują przy tej samej deformacji niezależnie od A 3. Pasma superzdeformowane odpowiadają w większości wzbudzeniom jednocząstkowym

Przerwy energetyczne w potencjale zdeformowanym

Wpływ struktury powłokowej na deformację gs SD

Co mierzymy? Pomiar energii emitowanych fotonów Pomiar czasów życia Opis aparatury i metodyki eksperymentów następny wykład

Jądra superzdeformowane wyniki obserwacji 1. Obserwuje się szereg przejść elektromagnetycznych łączących stany rotacyjne - wiele równoodległych linii w widmie kwantów g 2 Przejścia te mają charakter kwadrupolowy E2. 3. Z różnicy energii DE g między kolejnymi liniami można wyznaczyć moment bezwładności jądra, a stąd R 1 :R 2 i deformację jądra (b 2 = 0.5-0.6) I = 4h E γ 4. Momenty kwadrupolowe wyznaczone z czasów życia tych jąder są znacznie większe niż dla jąder zdeformowanych. 5. W większości przypadków nieznane są przejścia łączące stany SD ze stanami o mniejszej deformacji

Stany superzdeformowane (SD) Niewyjaśnione obserwacje i niepotwierdzone przewidywania: 1. Występowanie identycznych pasm rotacyjnych w różnych jądrach I teoria: J ~ MR 2 ~ A 5/3 dla A= 150 zmiana A Æ A+1 powoduje zmianę J o 1%, a więc dla E rot = 1 MeV zmianę E rot o 10 kev exp: zmiana A Æ A+ 1(4) powoduje zmianę E rot o 1-3 kev I

Występowanie identycznych pasm rotacyjnych w różnych jądrach

Występowanie identycznych pasm rotacyjnych w obszarze Aª 130, 150 i 190

2. Trudności obserwacji rozpadu stanów SD do stanów ND Tunelowanie Rozpad statystyczny? Zależność od Ex i A

Obserwacja rozpadu stanów SD do stanów ND

Stany hiperzdeformowane (HD) Teoria przewiduje, że dla niektórych jąder może wystąpić trzecie minimum w energii potencjalnej - odpowiadające deformacji ok. b 2 = 1.1 i R 1 :R 2 = 3:1. - jako wynik efektów powłokowych i oddziaływań kulombowskich - krótki czas życia na spontaniczne rozszczepienie Jak dotąd nie znaleziono dowodów na istnienie HD. Poszukiwania w obszarze A~ 100 Cd/Sn, A~120 Ba/Xe

Stany hiperzdeformowane (HD) rozszczepienie

Jądra hiperzdeformowane 126 Xe I=70 h

Poszukiwanie hiperdeformacji w jądrach 126 Xe

HD - Perspektywy na przyszłość 1. Wiązki radioaktywne 2. Detektory o większej wydajności (GRETA, AGATA) L max

Jądra trójosiowe efekt kolebania (ang. wobbling) Dla trójosiowego jądra o różnych momentach bezwładności względem 3 osi głównych możliwa jest rotacja kolektywna względem każdej osi. Możliwy jest przekaz momentu pędu z ruchu rotacyjnego względem osi o największym momencie bezwładności do dwóch pozostałych. Ten przekazywany moment pędu jest skwantowany. Energia wzbudzenia jądra: E(I,n w ) = I (I+1)h 2 /(2J max ) + h ω w (n w +1/2)

Jądra trójosiowe efekt kolebania (ang. wobbling)

Jądra trójosiowe efekt kolebania (ang. wobbling)

Jądra tetraedryczne

Jądra tetraedryczne R = R 0 (1 + S a lm lm Y lm lm (q, j)) 1. Symetrię tetraedryczną definiuje się przez a 32 0 pozostałe a lm = 0 lm

1. Kształt tetraedryczny oczekiwany dla izomerów kształtu 2. Małe deformacje a 32 = 0.1-0.3 3. Spin 0 + 4. Stany wzbudzone 5. Konkurencja - stany o normalnych deformacjach Jądra tetraedryczne Istnienie jako wynik bardzo silnych efektów powłokowych

N. Schunk, J. Dudek, A. Góźdź, P. Regan, Phys. Rev. C 69, 061305R Przewidywania teoretyczne

Przewidywane warunki obserwacji w eksperymencie 1. Stany o niskim spinie 2. Energia wzbudzenia Ex 0.5 - kilka MeV 3. Jądra o liczbach magicznych tetraedrycznych 4. Przejścia γ typu E3 (E1 i E2 niemożliwe)

Tetraedryczne liczby magiczne Z= 16, 20, 32, 40, 56-58, 70, 90-94, 100, 112, 126 N= 16, 20, 32, 40, 56-58, 70, 90-94, 100, 112, 136

Inne przyczyny występowania dużych deformacji 1. Izomeria kształtu w rozszczepieniu 222 Ra b 2 = 0.6 2. Egzotyczne kształty jąder lekkich 12 C = stan o Ex= 10.3 MeV α α α

A domain rich of new exotic phenomena to be discovered ENERGY Jacobi shape transition GDR Chaos Assisted tunneling Rotational damping superdeformation fission Hyperdeformation Tetrahedral nuclei SPIN

Pasma rotacyjne w jądrach prawie sferycznych 1. Wywołane przez sprzężenie momentów pędu walencyjnych protonów i dziur neutronowych 2. Rozpad stanów poprzez promieniowanie typu M1 3. Obserwacja dla jąder w obszarze A ª 190, 140, 110, 80

Pasma rotacyjne w jądrach prawie sferycznych

Porównanie rotacji elektrycznej i magnetycznej I = 2 I = 1 I+8 I+4 E γ +3 E γ E γ +3 E γ I+6 I+3 E γ + 2 E γ I+4 E γ + 2 E γ I+2 E γ + E γ I+2 E γ + E γ I+1 E γ I E γ I

Porównanie rotacji elektrycznej i magnetycznej 1. Pasma rotacyjne 2. Anizotropowość (R.E. rozkład materii, R.M. rozkład prądów) 3. Wyróżniony kierunek 4. Duże momenty pędu 5. Liczba nukleonów biorących udział we wzbudzeniu