Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych Wykład 9 – Reakcje jądrowe.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych Wykład 9 – Reakcje jądrowe."— Zapis prezentacji:

1 FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych Wykład 9 – Reakcje jądrowe

2 Reakcje jądrowe

3 Historyczne reakcje jądrowe 4 2 He + 14 7 N 17 8 O + p (Q = -1.19 MeV) 1919 E.Rutherford p + 7 3 Li 4 2 He + 4 2 He (Q > 0) 1932 protony z generatora Cocrofta-Waltona Bariera kulombowska – potrzebna niezerowa energia pocisku powietrzebłyski na ekranie scyncylacyjnym ZnS transmutacja – zamiana jednego jądra na inne

4 Historyczne reakcje jądrowe 4 2 He + 9 4 Be 12 6 C + n Be (,n) C 4 2 He + 9 5 B 11 7 N + n B (,n) N 1932 Chadwick: odkrycie neutronu Źródło neutronów Ra-Be:

5 Reakcje jądrowe d +d 3 1 H + p (Q = 4.03 MeV) d +d 3 2 He + n (Q = 3.27 MeV) deuter tryt n + 6 3 Li 3 1 H + 4 2 He 3 1 H + 2 1 H n + 4 2 He (Q = 17.58 MeV) wysokoenergetyczne neutrony (ok. 14 MeV)

6 Reakcje jądrowe +d n + p (Q = -2.22 MeV) fotoreakcja sztuczna promieniotwórczość – F. i I. Joliot-Curie + 10 5 B 13 7 N + n d + 12 6 C 13 7 N + n p + 12 6 C 13 7 N + 13 7 N 13 6 C + e + + e 4 2 He + 27 13 Al 30 15 P + n (Q = -2.69 MeV) 30 15 P 30 14 Si + e + + e

7 Wychwyt neutronu Enrico Fermi n + 27 13 Al 24 11 Na + 24 11 Na 24 12 Mg + e + e n + 107 47 Ag 108 47 Ag + 108 47 Ag 108 48 Cd + e + e reakcja aktywacji srebra:

8 Reakcje jądrowe kanał wejściowy kanał wyjściowy a + A B +... a + A rozpraszanie elastyczne a + A a + A*rozpraszanie nieelastyczne Energie: niskie< 20 MeV średniedo kilkaset MeV wielkie do kilku GeV ultrawielkie

9 Badamy: przekroje czynne – miarę prawdopodobieństwa zajścia danego procesu tożsamości cząstek (masa, ładunek, spin, parzystość) charakterystyki kinematyczne (p t, p l, E, ) Eksperymenty ekskluzywne – pełna informacja o wszystkich produktach reakcji. Eksperymenty inkluzywne – badanie niektórych produktów reakcji

10 Przekrój czynny = efektywna powierzchnia

11 Przekrój czynny oddziaływanie pomiar prawdopodobieństa przekrój czynny

12 n - strumień padających cząstek k - koncentracja centrów tarczy (identycznych), m -3 - efektywna powierzchnia centrów, m 2 Sdx - objętość warstwy kSdx - ilość centrów w warstwie kSdx - efektywna powierzchnia czynna warstwy (bez przekrywania) dx S

13 pomiar ułamek cząstek, które uległy oddziaływaniu: prawdopodobieństwo oddziaływania mierzymy n(x) dla różnych grubości x, znając k (koncentrację centrów) - wyznaczamy

14 średnia droga swobodna: jednostka przekroju czynnego: barn, b=10 -28 m 2 ( geometryczny przekrój poprzeczny jądr a A~120) pomiar przez pomiar średniej drogi swobodnej

15 Różniczkowy przekrój czynny R óżniczkowy przekrój czynny – prawdopodobieństwo, że produkty reakcji wylecą w kierunku wyznaczonym przez k ą ty i. z y x d ( - kąt bryłowy)

16 symetria azymutalna: w ogólności: oś zderzenia

17 cos f( ) 1 izotropia a podwójny różniczkowy przekrój czynny:

18 Reakcje jądrowe Q > 0 – reakcja egzoenergetyczna Q < 0 – reakcja endoenergetyczna Energia progowa Zasada zachowania energii: lub

19 Z asady zachowania Zasada zachowania liczby barionowej: Zasada zachowania ładunku: przykłady: 2 1 H + 2 1 H 3 2 He + n 1 +1 = 2 + 0 2 + 2 = 3 + 1 p + 7 3 Li 7 4 Be + n 1 + 3 = 4 + 0 1 + 7 = 7 + 1 4 2 He + 9 4 Be 12 6 C + n 2 + 4 = 6 + 0 4 + 9 = 12 + 1 4 2 He + 11 5 B 14 7 N + n 2 + 5 = 7 + 0 4 + 11 = 14 + 1 reakcja ładunek liczba nukleonów

20 Kinematyka reakcji laboratoryjny układ odniesienia: vava MAMA MaMa vBvB MBMB B vbvb b MbMb LAB vBvB vava MAMA MaMa vBvB ' b MbMb v' b MBMB B CM układ środka masy:

21 Kinematyka reakcji v' b vbvb vovo ' b b prędkość środka masy: energia całkowita: zasada zach. energii i pędu: v b – prędkość cząstki b w ukł. lab. v b – prędkość cząstki b w ukł. CM

22 Energia reakcji Q > 0 reakcja egzoenergetyczna Q < 0 reakcja endoenergetyczna (istnieje próg) związek relatywistyczny: w przypadku nierelatywistycznym: wyznaczamy Q mierząc T b i b

23 Model jądra złożonego Dwa etapy reakcji: I.pocisk wchłonięty przez jądro – powstaje wzbudzone jądro zlożone II.rozpad jądra złożonego z emisją cząstek Przykład: rozszczepienie

24 Model jądra złożonego np.: 4 2 He + 60 28 Ni 62 30 Zn + 2n 64 30 Zn* p + 63 29 Cu 63 30 Zn + n a + A Z X C* I etap C* b 1 + Y 1 + … II etap b 2 + Y 2 + … C* + przejście do niższego stanu wzbudzenia

25 kształty rozkładów przekrojów czynnych podobne dla różnych reakcji – jądro złożone nie pamięta jak powstało. rozkłady pędów i energii neutronów wtórnych również podobne energia pocisku

26 R ozkład energii kinetycznych cz ą stek wtórnych zbliżony do rozk ł adu Maxwella: Model jądra złożonego temperatura jądra? T (5,200) MeV

27 Reakcje bezpośrednie 16 O 17 O 2H2H 1H1H b stripping (zdarcie): d + 16 O p + 17 O (Q=1.92 MeV)

28 Reakcje bezpośrednie 16 O 15 O 2H2H 3H3H b pick-up (poderwanie): d + 16 O 3 H + 15 O

29 Reakcje bezpośrednie anizotropowy rozkład kątowy z maksimum dla małych kątów słaba zależność przekroju czynnego od energii cząstki padającej reakcja jednoetapowa, peryferyjna twarde widma (przesunięte do wyższej energii) z ostrym maksimum energia protonów liczba protonów (n,p) jądro złożone (n,p) reakcja wprost

30 Energia jądrowa rozszczepienie synteza jądrowa

31 Rozszczepienie n + 238 92 U 239 92 U + 239 92 U 239 93 Np + e + e lata 30 XX w. – poszukiwanie nowych nuklidów Ponadto stwierdzono obecność w stanie końcowym jąder środkowej części układu okresowego. kolejna przemiana reakcja przez jądro złożone transuranowce

32 Transuranowce Jądra nie występujące w przyrodzie – stworzone sztucznie Nietrwałe: przemiana lub rozszczepienie Znazwa 93neptun 94pluton 95ameryk 96kiur 97berkel 98kaliforn 99einstein 100ferm …… 114Uuq długi czas życia (dziesiątki sekund) – 114 liczba magiczna


Pobierz ppt "FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych Wykład 9 – Reakcje jądrowe."

Podobne prezentacje


Reklamy Google