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 N 17 8 O + p (Q = MeV) 1919 E.Rutherford p Li 4 2 He 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 Be 12 6 C + n Be (,n) C 4 2 He 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 Li 3 1 H He 3 1 H H n He (Q = MeV) wysokoenergetyczne neutrony (ok. 14 MeV)

6 Reakcje jądrowe +d n + p (Q = MeV) fotoreakcja sztuczna promieniotwórczość – F. i I. Joliot-Curie B 13 7 N + n d C 13 7 N + n p C 13 7 N N 13 6 C + e + + e 4 2 He Al P + n (Q = MeV) P Si + e + + e

7 Wychwyt neutronu Enrico Fermi n Al Na Na Mg + e + e n Ag Ag Ag 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= 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 H 3 2 He + n 1 +1 = = p Li 7 4 Be + n = = He Be 12 6 C + n = = He B 14 7 N + n = = 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 Ni Zn + 2n Zn* p Cu 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 U U U 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