1 / 32

FIZYKA III MEL

FIZYKA III MEL. Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych. Wykład 1 – własności jąder atomowych. Ernest Rutherford (1871-1937). 1908. Odkrycie jądra atomowego. Rutherford (1911). R  10 fm. człowiek. do Słońca. atom. Ziemia. jądro. Wszechświat. 10 -20. 10 -10. 10 0. 10 10. 10 20.

tirzah
Download Presentation

FIZYKA III MEL

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. FIZYKA IIIMEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych Wykład 1 – własności jąder atomowych

  2. Ernest Rutherford(1871-1937) 1908 Odkrycie jądra atomowego Rutherford (1911) R 10 fm

  3. człowiek do Słońca atom Ziemia jądro Wszechświat 10-20 10-10 100 1010 1020 1030 Skala przestrzenna rozmiary (w metrach)skala logarytmiczna!

  4. Cząstki i oddziaływania • jądra atomowe • składniki jąder: protony i neutrony (nukleony) • liczne cząstki produkowane w wyniku procesów , w których uczestniczą nukleony lub jądra • Oddziaływania: • grawitacyjne • słabe • elektromagnetyczne • silne

  5. Trzy grupy cząstek elementarnych • Nośniki oddziaływań: • fotony (oddz. elektromagn.) • bozony W i Z (oddz. słabe) • gluony (oddz. silne) • grawitony? (oddz. grawitacyjne) • Leptony: • elektrony i neutrina elektronowe • miony i neutrinamionowe • taonyi neutrinataonowe • Hadrony: • nukleony • mezony  • …. (kilkaset cząstek)

  6. Jednostka energii – elektronowolt: Masy wyrażamy w jednostkach energii: 1eV = 1,602  10-19 C  V = 1,602  10-19 J Jednostka masy: MeV/c2 lub MeV (c = 1) Masy nuklidów wyrażamy w atomowych jednostkach masy u: 1 u = masy obojętnego atomu węgla Masy obiektów subatomowych

  7. energia kinetyczna energia spoczynkowa energia całkowita pęd energia całkowita energia spoczynkowa Kinematyka relatywistyczna

  8. Falowe własności materii Długość fali de Broglie’a: Zasada nieoznaczności:

  9. tylko tu... Pustka materii Xe  _  _  _ ośrodek ciągły (tu ciekły ksenon) jest prawie pusty!

  10. większa energia Rozmiar jądra Na jaką odległość może zbliżyć się do jądra cząstka ? Wzór słuszny dla r > R, gdzie R – promień jądra.

  11. 60o Gdy padająca cząstka  znajdzie się dostatecznie blisko jądra, włącza się oddziaływanie silne – formułaRutherforda załamuje się. Punkt tego załamania wyznacza rozmiar jądra. d parametr zderzenia

  12. Dla jądra węgla:Ek = 5,1MeV R = 3,410-15m Dla jądra aluminium:Ek = 9,0MeV R = 4,110-15m Rozmiar jądra Rozmiar jądra: 10-15 m Rozmiar atomu: 10-10 m

  13. jądro piłka o średnicy 10 cm Pustka materii elektrony 5 - 10 km Rozmiar jądra: 10-15 m Rozmiar atomu: 10-10 m

  14. Skala gęstości w mikro- i makroświecie: materia jądrowa biały karzeł gwiazda neutronowa ciało stałe czarna dziura 10-5 100 105 1010 1015 1020 gęstość [g/cm3] Świat jądrowy ładunek: q = Ze e = 1.6 · 10-19 C energia jonizacji atomu wodoru – 13.6 eVenergia separacji nukleonu z jądra – 8.5 MeV

  15. Ładunek jądra = n·e+ Masa jądra około dwukrotnie większa niż masa protonów. Nukleony – protony i neutrony Składniki jądra

  16. zasada nieoznaczoności więc nie! oraz analiza spinów jąder… Elektrony w jądrze? Hipoteza: jądro zawiera A protonów i A – Z elektronów (masa elektronu  0.5 MeV) np:spin jądra147N jest całkowity (eksperyment) podczas, gdy suma spinów (połówkowych) 14 protonów i 7 elektronów byłaby połówkowa!

  17. Nuklidy X - symbol pierwiastka A - liczba masowa Z - liczba atomowa N - liczba neutronowa

  18. ścieżka stabilności + gwiazdy neutronowe

  19. Jądra superciężkie IUPAC 101 Mendelevium Md102 Nobelium No103 Lawrencium Lr104 Rutherfordium Rf105 Dubnium Db106 Seaborgium Sg107 Bohrium Bh108 Hassium Hs109 Meitnerium Mt

  20. Stabilne nuklidy 274 stabilnych nuklidów Z<84 od wodoruZ=1 do bizmutuZ=83 następny polonZ=84 jest już nietrwały niestabilne wyjątki: technetZ=43 oraz prometZ=61

  21. nuklidy izotopy izobary izotony izomery wzbudzenie Nuklidy

  22. Masy jąder

  23. detektor B B E selektor pędu źródło jonów selektor prędkości Spektrometr masowy separacja izotopów...

  24. 1922 Aston 1919 Francis Aston 1877 - 1945 od 1919 zidentyfikował i zmierzył masy 212 izotopów...

  25. Defekt masy m– masa jądramp– masa protonu (938.3 MeV)mn– masa neutronu (939.6 MeV) defekt masy:m c2 = [Z · mp + (A – Z) ·mn – m] c2 > 0 energia wiązania:EB = mc2EB / A  8.5 MeV

  26. Defekt masy (cd) kolaps jądrowy...

  27. 11H - wodór 21H - deuter 31H - tryt deuter md = 1875 MeV < mp +mp = 1878 MeV m  3 MeV słabo związany układ dwóch nukleonów

  28. EB/A [MeV] 10 8 6 4 2 50 100 150 200 250 A Energia wiązania Energia potencjalna układu związanego jest ujemna

  29. EB/A [MeV] 10 8 fuzja rozpady ,rozszczepienie 6 4 2 najsilniej związane (6228Ni, Fe) 50 100 150 200 250 A stabilność

  30. EB/A [MeV] 10 8 6 Z=28 Z=50 N=82 N=50 N=28 Z=82N=126 4 Z=8N=8 Z=20N=20 2 Z=2N=2 50 100 150 200 250 A liczby magiczne 2820285082126

More Related