CERN i fizyka jadrowa: od wlasnosci jadra atomowego po medycyne. Magdalena Kowalska CERN, PH-Dept.



Podobne dokumenty
Fizyka jadrowa i jej zastosowania

CERN I fizyka jadrowa: od wlasnosci jadra atomowego po medycyne. Magdalena Kowalska CERN, PH-Dept.

CERN - pierwsze globalne laboratorium. Magdalena Kowalska CERN, PH-Dept.

CERN - pierwsze globalne laboratorium. Magdalena Kowalska CERN, PH-Dept.

CERN - pierwsze globalne laboratorium. Magdalena Kowalska CERN, PH-Dept.

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Fragmentacja pocisków

CERN - pierwsze globalne laboratorium. Magdalena Kowalska CERN, Physics Department

Energia wiatru i atomu Mikołaj Szopa

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Fizyka promieniowania jonizującego. Zygmunt Szefliński

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Rozpady promieniotwórcze

Autorzy: Zbigniew Kąkol, Piotr Morawski

Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych

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

Rozpady promieniotwórcze

Wyk³ady z Fizyki. J¹dra. Zbigniew Osiak

Promieniowanie jonizujące

BUDOWA ATOMU. Pierwiastki chemiczne

Istota materii (The Heart of the Matter) cern, listopad

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

Wiązki Radioaktywne. wytwarzanie nuklidów dalekich od stabilności. Jan Kurcewicz CERN, PH-SME. 5 września 2013 transparencje: Marek Pfützner

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

FIZYKA IV etap edukacyjny zakres podstawowy

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

I ,11-1, 1, C, , 1, C

Fizyka atomowa i kwantowa. dr Mikołaj Szopa wykład

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych

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

Grzegorz Wrochna Narodowe Centrum Badań Jądrowych Z czego składa się Wszechświat?

Promieniowanie jonizujące

Podstawowe własności jąder atomowych

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

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

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 5 cząstki elementarne i oddzialywania

Reakcje jądrowe dr inż. Romuald Kędzierski

Astrofizyka teoretyczna II. Równanie stanu materii gęstej

OCHRONA RADIOLOGICZNA PACJENTA. Promieniotwórczość

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

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

Energetyka jądrowa. Energetyka jądrowa

Poziom nieco zaawansowany Wykład 2

Promieniowanie jonizujące

AKCELERATORY I DETEKTORY WOKÓŁ NAS

WSTĘP DO FIZYKI CZĄSTEK. Julia Hoffman (NCU)

Podstawy fizyki subatomowej. 3 kwietnia 2019 r.

O egzotycznych nuklidach i ich promieniotwórczości

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

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 40 FIZYKA JĄDROWA

Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Oddziaływania słabe 4.IV.2012

Witamy w CERN Marek Kowalski

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

ODKRYCIE PROMIENIOTWÓRCZOŚCI PROMIENIOWANIE JĄDROWE I JEGO WŁAŚCIWOŚCI

Promieniowanie jądrowe w środowisku człowieka

Wykres Herzsprunga-Russela (H-R) Reakcje termojądrowe - B.Kamys 1

Fizyka cząstek elementarnych i oddziaływań podstawowych

Odkrycie jądra atomowego - doświadczenie Rutherforda 1909 r.

Witamy w CERNie. Bolesław Pietrzyk LAPP Annecy (F) Wykład przygotowany przez polskich fizyków w CERNie.

Energetyka w Środowisku Naturalnym

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

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

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 3 Promieniotwórczość naturalna

STRUKTURA MATERII PO WIELKIM WYBUCHU

Elektron i proton jako cząstki przyspieszane

Reakcje rozpadu jądra atomowego

Podstawy Fizyki Jądrowej

Fizyka jądrowa z Kosmosu wyniki z kosmicznego teleskopu γ

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

Fizyka cząstek elementarnych

Podstawowe własności jąder atomowych

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

Badanie Gigantycznego Rezonansu Dipolowego wzbudzanego w zderzeniach ciężkich jonów.

Fizyka wykład dla studentów kierunku Informatyka Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej

I etap ewolucji :od ciągu głównego do olbrzyma

Akceleratory do terapii niekonwencjonalnych. Sławomir Wronka

Własności jąder w stanie podstawowym

Elementy fizyki jądrowej

Jądra o wysokich energiach wzbudzenia

Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów UW

Po 1 mld lat (temperatura Wszechświata ok. 10 K) powstają pierwsze gwiazdy.

Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 5

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

Cząstki elementarne wprowadzenie. Krzysztof Turzyński Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski

FIZYKA KLASA I LO LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCEGO wymagania edukacyjne

Podróż do początków Wszechświata: czyli czym zajmujemy się w laboratorium CERN

Podstawy fizyki wykład 5

Elementy fizyki czastek elementarnych

W2. Struktura jądra atomowego

Podstawy Fizyki Jądrowej

PROGRAM NAUCZANIA Z FIZYKI SZKOŁA PONADGIMNAZJALNA ZAKRES PODSTATOWY

Jądra dalekie od stabilności

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 8 Rozszczepienie jąder i fizyka neutronów

Podstawy Fizyki Jądrowej

Co to są jądra superciężkie?

fizyka w zakresie podstawowym

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Promieniotwórczość naturalna. Jądro atomu i jego budowa.

Atomowa budowa materii

Transkrypt:

CERN i fizyka jadrowa: od wlasnosci jadra atomowego po medycyne Magdalena Kowalska CERN, PH-Dept.

Menu Fizyka atomowa: wstep Otwarte pytania w obecnej fizyce jadrowej Fizyka jadrowa w CERNie Fabryka izotopow ISOLDE Od wlasnosci jadra do zastosowan

Struktura materii

Fizyka jadrowa: podstawy Fizyka jadrowa zajmuje się badaniem budowy i przemian jądra atomowego Jadro atomowe: - sklad: protony I neutrony - ladunek elektryczny: Z x ladunek protonu - rozmiar: kilka femtometrow: 10-15 m - masa: masa neutronow i protonow energia wiazania - oddzialywanie: silne > slabe > elektromagn. > grawitacyjne - czas zycia: od nanosekund do nieskonczonosci Poczatki: 1911 (100 lat temu!) Rutherford publikuje artykul o odkryciu jadra atomowego 1932 Chadwick identyfikuje neutron 1935 Yukawa postuluje, ze oddzialywanie neutronow i protonow w jadrze jest przenoszone za pomoca czastki zwanej mezonem 2011 Nadal nie znamy wszystkich wlasnosci oddzialywania jadrowego I brak jest teorii jadra atomowego

Fizyka jadrowa: podstawy

Tabela nuklidow, czyli jader atomowych Ok 300 nuklidow trwalych 3000 zidentyfikowanych nuklidow nietrwalych

Otwarte pytania w obecnej fizyce jadrowej Jak wytlumaczyc tak roznorodne wlasnosci jader za pomoca jednego fundamentalnego oddzialywania protonu z neutronem 2 rodzaje czastek: ogromna liczba kombinacji i wlasnosci Jak przewidziec wlasnosci nieznanych jader Jak latwe i regularne wzory wylaniaja sie ze struktury skomplikowanych jader?

Rozpad radioaktywny Rozpad Beta: emisja elektronu lub pozytronu Rozpad Alfa: emisja jadra helu Emisja protonu lub neutronu Emisja innych czastek, np. 2 protonow (emisja gamma: przejscie jadra do stanu mniej wzbudzonego)

Badania nuklidow nietrwalych

relative abundance Nuklidy nietrwale jako laboratorium Fizyka jadrowa wlasnosci oddzialywania; granice istnienia nuklidow? = Astrofizyka Produkcja pierwiastkow chemicznych Ewolucja gwiazd Częstość występowania pierwiastków we Wszechświecie 34Ne: 10 protonow + 24 neutronow -> czy istnieje? 28 20 8 2 Zastosowania, np. fizyka ciala stalego, biologia i medycyna mass

CERN a fizyka jadrowa CERN: Europejskie Centrum Badan Jadrowych Chociaz punkt ciezkosci przeszedl na czastki elementarne, badania nad jadrami atomowymi nadal trwaja: 7 TeV 450GeV LHC: fizyka cząstek elementarnych i struktura nukleonów ALICE: Fizyka jadrowa (wysokich energii) Fizyka jądrowa, Astrofizyka Antymateria 1GeV Fizyka jądrowa (i ciała stałego) Neutrina protony Jądra ciężkie 4MeV/u 50 MeV 28GeV

Fabryka izotopow ISOLDE

Produkcja izotopow na ISOLDE ISOTOPE production spallation + 201 Fr 1 GeV p fragmentation + + 238 U 11 Li X p n fission + + 143 Cs Y

Eksperymenty ISOLDE Badania na wolnych wiązkach radioaktywnych Fizyka atomowa Spektroskopia laserowa i pomiary mass Promienie i momenty jader, jądrowe energie wiązania Fizyka jądrowa Spektroskopia rozpadu jądrowego i reakcje Struktura jader Rozpady egzotyczne f(n,z) Astrofizyka jądrowa Fizyka stosowana Dedykowane badania rozpadów jądrowych i reakcji Nukleosynteza jądrowa Procesy słoneczne Implantowane próbki radioaktywne, izotopy do diagnozy i terapii Fizyka fazy skondensowanej i biofizyka Fizyka fundamentalna Dedykowane pomiary mas i badania rozpadów Testy unitarności macierzy CKM, korelacje kierunku beta-jadro

Eksperymenty ISOLDE Experimental setups WITCH REX-ISOLDE Mass-sep. HRS ISCOOL RILIS Target stations HRS & GPS PS-Booster 1.4 GeV protons 3 10 13 ppp Travelling setups Jony przyspieszone MINIBALL and T-REX NICOLE Travelling setups ISOLTRAP CRIS COLLAPS

Troche zdjec

Troche zdjec

Wzbudzenia i rozpady

Spektroskopia laserowa Laser beam, Laser on fixed frequency Ion beam Retardation zone Neutralisation region Electrostatic deflection Excitation / Observation region

Pomiary mass jader

Pomiary mass jader 2 m determination of cyclotron frequency (R = 10 7 ) c 1 q 2 m B removal of contaminant ions (R = 10 5 ) B = 5.9 T B = 4.7 T Bunching of the continuous beam ISOLTRAP

Astrofizyka

Przyklady badanych jader Halo: jadro, w ktorym ostatnie protony/neutrony kraza bardzo daleko od centrum/kernelu discussed 1985: pierwsze halo odkryte: 11 Li 2012: znamy ok. 6 jader halo wazne dla zrozumienia szczegolow oddzialywania jadrowego 8 11 8 11 => Wazne informacje: Masa Spin/parzystosc Moment magnetyczny Promien masy I ladunku Moment kwadrupolowy Poziomy energetyczne 8 11 Li:3p,8n 208 Pb:82p,126n

Skanery PET PET: pozytronowa tomografia emisyjna Metoda diagnozowania w medycynie oparta o emisję anty-elektronu Metoda rozwinieta przez lekarzy ze szpitala genewskiego i fizykow z ISOLDE

Wiazanie metali z bialkami

Badanie polprzewodnikow (0110) 2 1 (1120) 0 (2021) (1120) (1011) (1120) (0110) -1-2 3 2 1 0-1 3 2 1 0-1 3 2 1 0-1 experiment -2-1 0 1 2-2 -1 0 1 2 simulation S Ga sites -2-1 0 1 2-2 -1 0 1 2 [deg] [0001] 1.46-1.54 1.38-1.46 1.30-1.38 1.23-1.30 1.15-1.23 1.07-1.15 0.99-1.07 0.92-0.99 [1102] 1.43-1.50 1.36-1.43 1.29-1.36 1.22-1.29 1.15-1.22 1.08-1.15 1.01-1.08 0.94-1.01 [1101] 1.45-1.52 1.38-1.45 1.30-1.38 1.23-1.30 1.16-1.23 1.08-1.16 1.01-1.08 0.94-1.01 [2113] 1.40-1.47 1.34-1.40 1.27-1.34 1.20-1.27 1.14-1.20 1.07-1.14 1.00-1.07 0.94-1.00

Nowe izotopy do terapii i. Collection at ISOLDE iv. Injection into mouse v. PET/SPECT imaging and tumor treatment 1.4 GeV Thank you PSI ii. Shipping to PSI iii. Radiochemical purification and labeling

Podsumowanie Fizyka jadrowa swietuje 100 lat, ale nadal mamy przed soba wiele ekscytujacych pytan CERN I fizyka jadrowa to dluga jeszcze nie zakonczona - historia ISOLDE jako zrodlo jader nietrwalych Badania jader i wiele zastosowan

Reakcje transferu Miniball + T-REX setup (Si detector barrel): gamma detectors and particle identification d p g-decay

Produced nuclides Produkowane izotopy