1 / 41

 - разпадане ( - преходи)

 - разпадане ( - преходи). Е i. Е . Е f. Енергетика на процеса. Естествената ширина на γ -линията Γ = ħ/ τ ( ħ = 6.58x10 -22 MeV.s ; τ≥ 10 -13 s ) е няколко порядъка по-малка → няма самопоглъщане. Освен при ефекта на М össbauer. ~ 10 -5 MeV. P. P. z. B. z. E. B. E. q +.

kuniko
Download Presentation

 - разпадане ( - преходи)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1.  -разпадане( -преходи)

  2. Еi Е Еf Енергетика на процеса Естествената ширина на γ-линиятаΓ=ħ/τ (ħ= 6.58x10-22 MeV.s; τ≥10-13s) е няколко порядъка по-малка → няма самопоглъщане. Освен при ефекта на Мössbauer. ~ 10-5MeV

  3. P P z B z E B E q+ x q- x y E P y B B P E Диполно (L=1) ЕМ излъчване Магнитен - М Електричен - Е Излъчена енергия за единица време(далече от източника) 5 5 Четност

  4. N-полно ЕМ излъчване 1) Ъгловото разпределени на излъчената енергия не зависи от типа на източника (магнитен или електричен), а само от мултиполността, като P2L(cos): L = 0 L = 1 L = 2

  5. N-полно ЕМ излъчване 2) Четността на излъчените полета зависи от типа на източника (магнитен или електричен) и от мултиполността на полето: 3)Излъчената за единица време енергия зависи от мултиполността на полето: σL ≡ EL или ML: m ≡ d или μ /c Преход към квантово описание L – пълен момент на импулса на -кванта по отношение на ядрото  L  1

  6. Оценки на Weisskopf Предполагаме, че само един нуклеон участва в прехода. Оператори Вълнова функция – едночастичен слоест модел • при прехода спиновото състояние не се променя • преходът се извършва от състояние с l = L в състояние с l =0 • за радиалната част предполагаме:

  7. Оценки на Weisskopf Магнитни преходи Електрични преходи Минимални стойности за дадена масова област! λ→ s-1; E → MeV • енергетична зависимост – при равни други условия вероятността за преход намалява с намаляванеенергията на излъчвания -квант! • мултиполна зависимост – при равни други условия вероятността за преход намалява с увеличаване мултиполността на излъчвания -квант! • зависимост от типа на прехода – при равни други условия вероятността за преход с излъчване на магнитен -квант е по-малка от вероятността за преход с излъчване на електричен -квант !

  8. Оценки на Weisskopf Деформация  Големи Q Големи B(E2) S. Raman et al., Atomic Data and Nuclear Data Tables 78, 1 (2001)

  9. Iii , L Iff Правила за отбор ΔI = |Ii-If| (без L=0) (без L=0) 2+0+: Е2 3-1+: М2/Е3 2+2+: М1/ Е2 7/2+3/2-: М2/Е3 5/2+1/2+: Е2 0+4-: Е4 7/2-3/2-: Е2 1+0+: М1 3-2+: Е1 1+1+: М1/Е2 6-3+: Е3 5/2+3/2+: М1/ Е2 9/2-1/2+:Е4 5/2-3/2-: М1/Е2 3/2-1/2+: Е1

  10. Ядрени изомери Възбудени ядрени състояния, които живеят “дълго” атом10-9s, ядро 10-12 s  условно “дълго” достатъчно за формирането на атомна обвивка ядро 10 ns Причина – ниски (много под едночастичните оценки) B(L) и/или възможност за разпад само през забранени преходи: • началното и крайното състояние имат силно различаваща се едночастична структура; • началното и крайното състояние имат силно различаваща се деформация; • началното и крайното състояние имат “валентни” нуклеонисъс спинове,ориентирани в различни посоки; 178Hf

  11. Iii е- , L Iff Вътрешна конверсия Безрадиационно предаване на енергията на ядрения преход на електрон от атомната обвивка. Ядрен преход 0+0+ е възможен само чрез вътрешна конверсия. • е-не се създава при процеса • едностъпков процес  дискретен електронен спектър, зависещ от енергията на прехода и структурата на атомната обвивка Прагов процес Е > B с последващо характеристично рентгеново лъчение или Оже (Auger) електрони

  12. Iii е- , L Iff Коефициент на вътрешна конверсия Разпадът ще бъде по-бърз, отколкото ако има само -преход. вътрешна конверсия -разпад  - не зависи (директно) от ядрените вълнови функции, а само от атомния номер Z, енергията на прехода Теи мултиполността на прехода L

  13. Коефициент на вътрешна конвересия • коефициентите на вътрешна конверсия нарастват с нарастването на атомния номер: Z3; • коефициентите на вътрешна конверсия намаляват бързо с нарастването на енергията на прехода; • коефициентите на вътрешна конверсия нарастват бързо с нарастването на мултиполността на прехода; • коефициентите на вътрешна конверсия намаляват бързо с нарастването на номера на електронния слой;

  14. CE K N L b M E Експериментално определяне на коефициентите на вътрешна конверсия Пряко - - спектроскопия абсолютно измерване на интензивността Баланс на интензитета по  Баланс на интензитета по  I I1, 1 I2, 2 I,  I3, 3

  15. Ef, If Еi, Ii E E E Еi, Ii Ef, If P(E) E E а Интензитет E=E E=E +ER E D Резонансно поглъщане на -кванти 10-610-3 eV Доплерово разширение T = 300 K, kT = 0.025 eV, E=100 keV =0.1 eV

  16. 198Au 2+, 412 keV =32ps, =210-5eV E = E + ER E = E - ER 0+ 198Hg E = 412 keV Резонансно поглъщане на -кванти 2+, 412 keV =32ps, =210-5eV - 0+ 198Hg Doppler T shift E = E – 0.46 eV E = E + 0.46 eV За атомно лъчение ЕR  10-12 eV За ядрено лъчение е необходимо да компенсираме разликата 2ЕR.

  17. Kak? • ефект на Mössbauer (1958 – Нобелова награда) – излъчващите и поглъщащи атоми са вградени в кристална решетка • топлинен метод – повишаване на температурата на източника и поглътителя  увеличава се Доплеровото разширяване. • метод на центрофугата – Доплерово усилване на излъчените -кванти: D • наблюдава се естествената ширина на линията • резонансът се разрушава лесно при малки скорости на източника ~mm/s • позволява изследване на ефекти, изискващи точност до 10-12 – ефекти, свързани с кристалната структура, ядрен ефект на Зееман, ефекти свързани със свръхфината структура

  18. Ядрени сили Деутерон. Изотопичен спин. Нуклеон-нуклеонно разсейване. Характеристики на ядрените сили. Обменни сили.

  19. Фундаментални взаимодействия

  20. Ядрени сили и ядрен многочастичен проблем

  21. Основни свойства на ядрените сили • късодействие и насищане - на къси разстояния (10-15 m) по-силна от Кулоновата сила, но пренебрежимо слаба на разстояния по-големи от 2.10-15 m; • избирателност - действа само на протоните и неутроните; • зарядова независимост - за ядрената сила протоните и неутроните са проявление на една и съща частица - нуклеон; • спинова зависимост - зависи от относителната ориентация на спиновете на нуклоните; • предимно привличащи, но включва и отблъскваща сърцевина на много малки разстояния ( 0.4 fm); • има тензорна (не-централна) компонента;

  22. Е r r=R 0 -V0 Деутерон – 2H • енергия на свързване Ядрени реакции: Emin = 2.224(2) MeV  + 2H  1H + n 1H + n  2H +  E = 2.224589(2) MeV B/A  8 MeV B/A(D)  1.1 MeV l = 0 Ebin = 2.2 MeV Tan(), - Cot()  Rrms=2.1 fm V0  35 MeV

  23. Спин, четност и ЕМ моменти на 2H Iexp = 1+ Iexp = 1+ Деутронът съществува само в спин-триплетни състояния!  Нуклеон-нуклеонното взаимодействие зависи от относителната ориентация на спиновете Магнитен момент l=0: Квадруполен момент Qexp = 2.88(2) mb • Ядрената сила зависи от относителната ориентация на вътрешния спин спрямо оста, свързваща двата нуклеона  тензорна компонента; • Протон-неутронното взаимодействие индуцира несферично разпределение на ядреното вещество!

  24. Принцип на Паули Два протона(неутрона) не могат да се намират в едно и също пространствено-спиново състояние, т.е. вълновата функция на с-мата трябва да е напълно антисиметрична по отношение размяната на пространствено-спиновите координати на кои да е два протона(неутрона) .  синглет триплет

  25. Зарядова независимост/симетрия Зарядова независимост - по отношение на ядреното взаимодействие p-p, n-n и p-n взаимодействия са еквивалентни; Зарядова симетрия – по отношение на ядреното взаимодействие p-p и n-n взаимодействия са еквивалентни; Огледални ядра (Z1=N2, N1=Z2 – равен брой p-n връзки) 74Be 73Li Е = Ucoul- mN

  26. Изоспин 1932 – Heisenberg: протонът и неутронът представляват две ‘състояния’ на една и съща частица – нуклеон!  зарядова инвариантност  квантово число – изотопичен спин (изоспин)  Двунуклонна система Обобщен принцип на Паули

  27. Изотопични мултиплети Двунуклонна система l=0, S=0 T=1 1+ l=0, S=1 T=0 -1 pp=2He TZ +1 nn 0 pn За различни нуклони (p-n) ядреното взаимодействие е по-силно в състояниятасъс Т=Тmin! Тринуклонна система T = 1/2, 3/2 1p3/2 T=3/2 1s1/2 1s1/2 T=1/2 Tz 1/2 3/2 -1/2 -3/2 nnn 3He 3Li 3H

  28. 2+ 2+ 2+ 1+ T=0 0+ 0+ 0+ T=0 1+ T=0 3+ Изотопични мултиплети 104Be6 105B5 106C4 T=1 T=1 Изотопичен спин:определя (селектира) състояния, които имат една и съща простраствено-спинова симетрия (изобарни аналогови състояния/резонанси IAS/IAR) Tz= +1 Tz=0 Tz=-1  състояниянията със различен изоспин имат различна енергия Зарядова независимост на ядрените сили:в рамките на даден изотопичен мултиплет енергията на състоянията не зависи от третата проекция на изоспина, т.е. ядреното взаимодействие е инвариантно по отношение на въртене в изотопичното простраство. F.Ajzenberg-Selove, Nucl. Phys. A 506, 1 (1990)

  29. сноп v мишена Е r=R 0 Е r -V0 Елементарна теория на N-N (p-n) разсейване 2H: дава информация за p-n взаимодействиесамов за следната конфигурация l=0, S=1, T=0; Експерименти по разсейване в/у водородна мишена оптична дифракция 1) Налитащата частица (p,n) се описва с плоска вълна, адалеч от мишената разсеяните частици се описват със сферична вълна; 2) Експериментално се регистрират и двете (център маси); Приближения: взаимодействието м/у нуклеоните се описва с правоъгълна потенциална яма, а самите нуклеони се намира в l=0състояние; R1fm r < R: r > R: Гранични условия {E, V0, R}  - фазово отместване

  30. u(r) kr u(r) kr u(r) kr Фазово отместване – физически смисъл Фазово отместване  - описва изместването на разсеяната вълна по отношение на падащата вълна. r = R V = - V0 k1>k2 привличане  > 0 V = + V0 k1<k2 отблъскване  < 0

  31. разсеяна частица сходимост при r0 налитаща частица Елементарна теория на разсейването плоска вълна – към мишената приZ<0 и от мишената при Z>0 За l=0 (s-вълна): Разглеждаме процеси при които не се раждат/унищожават частици “A” се запазва Единствения резултат от разсейването е промяна във фазата на разсеяната частица -  Само за s – вълна (l=0)

  32. Експерименти по разсейването Диференциално сечение: вероятността за разсейване на единица пространствен ъгъл Пълно сечение: Фазово отместване  l = 00,l = 11,..., ll Дължина на разсейване при ниско енергетично разсейване (0 < Е < keV) a < 0 – системата няма свързани състояния a > 0 – системата имасвързани състояния Ефективен обхват при по-високи енергии (keV < E  20 MeV) a, r0 – не зависят от формата на потенциала

  33. сноп сноп мишена мишена Неутрон – протонно разсейване Еn (сноп) 10 keV V0 = 35 MeV Спинова зависимост на n-p взаимодействие синглет триплет   Нуклеон-нуклеонното взаимодействие зависи от относителната ориентация на спиновете!!! Експериментална проверка: разсейване на ултрастудени неутрони (Е<0.01 eV) върху молекулен водород (две състояния пара (sp=0) и орто (sp=1))или разсейване на поляризирани снопове върху поляризирани мишени as= -23.715(15) fm at= 5.423(5) fm r0s= 2.73(3) fm r0t= 1.748(6) fm

  34.  -   -  p-p и n-n разсейване Ниско-енергетично разсейване (l=0)на идентични частици (T=1) S=0  Протон-протонно разсейване |()|2 +|(-)|2+ +| () (-)| | (Я) (К)| app= -7.82(1) fm r0pp= 2.79(2) fm | (Я)|2 Неутрон-неутронно разсейване – липсва неутрона мишена Реакции на захват (break-up): - + 2H  2n + , n + 2H  2n + p Трансферни реакции: 3He + 2H  3H + 2p, 3H + 2H  3He +2n ann= -16.6(5) fm r0nn= 2.66(15) fm

  35. + запазване на четността ( ) и симетрията спрямо времеобръщане (t-t) Характеристики на ядрените сили 1) Двунуклеоният потенциал е привличащ и централен Експериментални доказателства - доброто възпроизводство на данните от ниско-енергетично разсейване с правоъгълна потенциална яма и наблюдаваните положителни фазови отмествания 0. Експериментално формата на потенциала се определя от зависимостта (E). Vc(r) 2) Двунуклеоният потенциал зависи от относителната ориентация на спиновете Експериментални доказателства – липсата на свързано синглетно състояния в 2H, разликите в експерименталните параметри на разсейване за триплетно и синглентно състояния:  синглет - S=0 триплет - S=1

  36. Кулонова корекция Характеристики на ядрените сили 3) Двунуклеоният потенциал има не-централен (тензорен) член Експериментални доказателства – вълновата функция на основното състояния на 2H е смес от s-състояние (l=0) и d-състояние (l=2), което се вижда от стойностите на магнитния и квадруполния момент на 2H 4) Двунуклеония потенциал е зарядово симетричен Експериментални доказателства – възбудените състояния на огледалните ядра, ниско енергетично разсейване на pp и nn app= -7.82(1) fm r0pp= 2.79(2) fm app= -17.1(2) fm r0pp= 2.84(03) fm ann= -16.6(5) fm r0nn= 2.66(15) fm 5) Двунуклеоният потенциал е зарядово независим Експериментални доказателства – свойства на изобарните аналогови състояния и резонанси, високо-енергетично n-p разсейване as= -23.715(15) fm r0s= 2.73(3) fm Малки разлики в потенциалите Приблизително – 1%

  37. V(r) V(r) 0.4 fm 2fm r=R 0 r r -V0 -V0 Характеристики на ядрените сили 6) Двунуклеоният потенциал има отблъскваща сърцевина Експериментални доказателства – при високо-енергетично нуклеон-нуклеонно разсейване (E > 300 MeV)се наблюдават големи отрицателни фазови отмествания на разстояния 0.4 fmнуклеоните изпитват големи сили на отблъскване. 7) Двунуклеоният потенциал зависи от относителната скорост (импулс) на нуклеоните (не-локален член) спин-орбитален член втори порядък l2

  38. 14 p-n 90 MeV  E  600 MeV 12 10 d/d (mb/sterad) 8 6 4 2 0 30 60 90 120 150 180 cm (degree) p’  Δp p Обменни сили 1) Насищане на ядрените сили + отблъскваща сърцевина – аналогия с молекули: Ядреното взаимодействието може да се обясни като резултат от обмен на краен брой частици. 2) n-p разсейване при средни и високи енергии: Разсейването на 180о не може да се обясни като резултат от кинематиката на процеса (централен удар с обръщане на движението на налитащата частица)!

  39. n p Обменни сили p X:спин (0,1), заредена Нарушава закона за запазване на енергията (и импулса) N1 N1+ x x + N2N2 n Виртуални частици Квантова адронна динамика 0 (s=0, 135.0 MeV), (s=0, 139.6 MeV) → R = 1.5 – 1.0 fm Двупионен обмен →R = 1.0 – 0.5 fm  (783 MeV), (769 MeV) →R = 0.5 – 0.25 fm Колкото по-тежък е преносителят на взаимодействието, толкова по-късодействащо е то.

  40. n1 n1 p1 p1 0 0 n2 n2 p2 p2 n1 n1 p1 p1 n1 n1 - + 0 p2 p2 n2 n2 p1 p1 Защо зарядовата независимост е приблизителна? • взаимодействие между идентични нуклеони (p-pи n-n) • взаимодействие между различни нуклеони(p-n)

  41. OPEP (потенциал на еднопионен обмен) 1935 - Yukawa Потенциал на Hamada-Johnston(1962)

More Related