slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Śladami Marii Curie : odkrycie nowej promieniotwórczości PowerPoint Presentation
Download Presentation
Śladami Marii Curie : odkrycie nowej promieniotwórczości

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 24

Śladami Marii Curie : odkrycie nowej promieniotwórczości - PowerPoint PPT Presentation


  • 135 Views
  • Uploaded on

Śladami Marii Curie : odkrycie nowej promieniotwórczości. Marek Pf ü tzner Instytut Fizyki Doświadczalnej Uniwersytet Warszawski. VI Festiwal Nauki Warszawa, 21 września, 2002. Instytut Radowy w Paryżu. 11 rue Pierre-et-Marie-Curie.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Śladami Marii Curie : odkrycie nowej promieniotwórczości' - perry-pena


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.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Śladami Marii Curie :odkrycie nowej promieniotwórczości

Marek Pfützner

Instytut Fizyki DoświadczalnejUniwersytet Warszawski

VI Festiwal Nauki

Warszawa, 21 września, 2002

slide2

Instytut Radowy w Paryżu

11 rue Pierre-et-Marie-Curie

slide3

na kartce jest ok. 1011 atomów Ra- dla fizyków to dużo,

- ale dla chemików bardzo mało : 1/(31010)g = 1/30.000.000.000 g.

Ok. 1 cząstka a/sek.

Promieniowanie

Każdy atom radu spontanicznie wyrzuca cząstkę a i powstaje atom radonu.

Półokres rozpadu (czas połowicznego zaniku) Ra = 1600 lat.

1 atom Ra : czekamy 1600 lat  szansa na rozpad a = ½

czekamy 1 sek.  szansa  1/100.000.000.000 = 1/1011

szansa trafienia szóstki w TotoLotku  1/107

slide4

Jądro atomowe

Powłoka elektronowa

proton (q = +1)

  • elektron (q = -1)

neutron (q = 0)

Przykłady jąder atomowych :

- wodór (1 proton)

- hel (2 protony + 2 neutrony) = cząstka a

- węgiel (6 protonów + 6 neutronów) : 12C

izotopy

- węgiel (6 protonów + 7 neutronów) : 13C

Budowa atomu

Składniki :

slide5

Mapa nuklidów

izotopy węgla: 12C, 13C

5

hel

liczba protonów, Z

wodór

1

9

5

1

liczba neutronów, N

Nuklidy

Nuklid (elektrycznie obojętny atom) :

Z protonów + N neutronów + Z elektronów

Liczba Z decyduje o własnościach chemicznych  pierwiastki chemiczne

Różne liczby N izotopy

slide6

?

Nuklidy trwałe

287 nuklidów, w tym

83 pierwiastki od wodoru (Z=1) do uranu (Z=92)

liczba protonów, Z

liczba neutronów,N

slide7

protoaktyn

226Ra

1600 lat

rad

radon

przemianaa

polon

przemiana bn p

Nuklidy promieniotwórcze

238U

4.5 mld lat

uran

tor

bizmut

ołów

140

145

125

135

130

liczba neutronówN

slide8

Przemiana b+

Emisja a

Emisja p

p  n + e+ + ne

ZXN Z-2YN-2 + a

ZX  Z-1Y + p

Przemiana b-

- trwałe

- b+

- b-

n  p + e- + ne

- a

¯

-rozszczepienie

- p

Nuklidy odkryte do dziś

liczba protonów, Z

liczba neutronów,N

slide9

Cząstka a o energii 5 MeV wystrzelona w kierunku jądra 222Rn możezbliżyć się do niego najwyżej na odległość 6 jego promieni !?

222Rn

Ea = 5 MeV

a

Zagadka przemiany a

226Ra : energia cząstek a, Ea = 5 MeV, T1/2 = 1600 lat  prędkość v = 0.05 c = 15000 km/s !

238U : Ea = 4.2 MeV, T1/2 = 4.5 mld lat

212Po : Ea = 8.8 MeV, T1/2 = 0.3 ms

Dlaczego półokresy rozpadu tak bardzo się różnią ?

slide10

Model „minigolfowy”

Ruch ładunku w polu elektrycznym można zobrazować toczeniem się kulki po nierównej powierzchni.

Kulka wtacza się na wysokość odpowiadającąpoczątkowej energii kinetycznej

a

5 MeV

Ea

Ea

222Rn

a

slide11

Model „minigolfowy”

Ruch ładunku w polu elektrycznym można zobrazować toczeniem się kulki po nierównej powierzchni.

Kulka wtacza się na wysokość odpowiadającąpoczątkowej energii kinetycznej.

Staczając się z tej wysokości uzyskuje tę samą energię na końcu.

a

5 MeV

Ea

Ea

222Rn

a

slide12

Zachodzi kwantowe „przenikanie przez ścianę” !

Model „minigolfowy”

Jak cząstka a z wnętrza 226Ra może znaleźć się nazewnątrz ?

a

a

5 MeV

Ea

226Ra

slide13

Model „minigolfowy”

Jak cząstka a z wnętrza 226Ra może znaleźć się nazewnątrz ?

Zachodzi kwantowe przenikanie przez ścianę !

Przy wyższej energii ściana jest cieńsza i prawdo-podobieństwo przenikania gwałtownie rośnie.

a

9 MeV

a

Ea

5 MeV

Ea

212Po

slide14

Z = 82

N = 126

Z = 50

Przykład : nowy rodzaj promienio-twórczości – emisja dwóch protonów

N = 82

Z = 28

N = 50

Z = 20

Z = 8

N = 28

N = 20

Z = 2

N = 8

N = 2

Badania egzotycznych nuklidów(na skraju mapy)

  • Nuklidy dalekie od „ścieżki stabilności” :
  • żyją bardzo krótko,
  • trudno je wytworzyć.

Ale :

  • mają inne własności niż nuklidy już poznane,
  • są bardzo ważne poznawczo,
  • występują wśród nich nowe zjawiska.
slide15

Z

45Fe

26

b+

25

45Mn

44Mn

2p

b+

24

43Cr

45Cr

b+

43V

23

19

21

20

N

Promieniotwórczość dwuprotonowa

Proces przewidziany teoretycznieprzed 40 laty dla skrajnie neutrono-deficytowych nuklidów.

Główne przeszkody w obserwacji :

1) bardzo trudno wytworzyć te nuklidy,

2) oba protony muszą „przeniknąć przez ścianę” zanim zajdzie przemiana b (10 ms).  ostry warunek energetyczny : E2p 1 MeV

slide16

Schemat współczesnego eksperymentu

Produkcja(reakcja jądrowa)

Selekcja

Akceleratorpocisków

tarcza

Obserwacja

magnetyczny

separator

produktów

układ detektorówelektronika pomiarowakomputery

slide22

Wyniki :

  • 5 atomów 45Fe
  • wydzielona energia, E = 1.1 MeV
  • półokres rozpadu, T1/2 3 ms

zgodne tylko z hipotezą emisji 2p !

Badanie 45Fe w GSI

Pocisk

Tarcza

Detektor

Separator

p

elektronika

komputery

p

58Niv = 0.8 c = 240000 km/s

72 m

beryl

krzem

Pomiary : ok. 5 dni,

2.5  1014 pocisków

Analiza danych :

kilka miesięcy

Inny eksperyment, we Francji, potwierdził to odkrycie

slide23

Na przyszłość

  • Poszukiwania innych nuklidów emitujących 2p (48Ni, 54Zn,...)
  • Rejestracja obydwu protonów oddzielnie
    • jakie jest ich wzajemne oddziaływanie ?
    • jak przechodzą przez „ścianę” ?
    • jak zachowują się wewnątrz jądra ?
  • W świecie nuklidów występuje bogactwo zjawisk
  • Duża część tego świata nie jest jeszcze poznana
  • Gdzie i jak powstały w Kosmosie ciężkie pierwiastki ?
slide24

Z = 82

N = 126

Z = 50

N = 82

Z = 28

N = 50

Z = 20

Z = 8

N = 28

N = 20

Z = 2

N = 8

N = 2

Eksploracja trwa...

liczba protonów, Z

obszar niezbadany

liczba neutronów,N

E-mail : pfutzner@mimuw.edu.pl