Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Egzotyczne kształty jąder atomowych Adam Maj IFJ PAN Kraków l Wykład popularno-naukowy Dzień Otwarty.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Egzotyczne kształty jąder atomowych Adam Maj IFJ PAN Kraków l Wykład popularno-naukowy Dzień Otwarty."— Zapis prezentacji:

1 Egzotyczne kształty jąder atomowych Adam Maj IFJ PAN Kraków l Wykład popularno-naukowy Dzień Otwarty IFJ PAN 1 października 2004

2 Fizyka jądrowa zajmuje się badaniem pewnej określonej postaci materii, a mianowicie materii jądrowej, której podstawowymi elementami są nukleony, a struktura związanych układów tych nukleonów, czyli struktura jąder atomowych, określona jest przez specyficzne oddziaływania jądrowe i oddziaływania elektromagnetyczne. A. Strzałkowski, Wstęp do fizyki jądra atomowego, PWN 1978, str. 9 kształt jądra Jedną z konsekwencji tych oddziaływań jest kształt jądra (…) nie wszystkie jądra są sferyczne, lecz przeważają raczej jądra wykazujące odstępstwa od kształtu sferycznego. (…) wystarczy w przeważającej liczbie przypadków przyjąć kształt osiowo symetryczny, a zatem kształt elipsoidy obrotowej. Większość jąder ma (…) kształt cygara a nie dysku. Odstępstwa od symetrii sferycznej są niewielkie (…) a:b=1.17. A. Strzałkowski, Wstęp do fizyki jądra atomowego, PWN 1978, str. 293 jądra o egzotycznych kształtach Czy są jednak jądra posiadające znaczne odstępstwa od symetrii sferycznej – jądra o egzotycznych kształtach?

3 Plan referatu Uwagi wstępne Uwagi wstępne Kształty jąder w stanie podstawowym Kształty jąder w stanie podstawowym Wzbudzanie jąder i metody badania własności stanów wzbudzonych Wzbudzanie jąder i metody badania własności stanów wzbudzonych Ewolucja kształtów szybko obracających się zimnych jąder Ewolucja kształtów szybko obracających się zimnych jąder … oraz rozgrzanych … oraz rozgrzanych Gigantyczny rezonans dipolowy jako sonda kształtów Gigantyczny rezonans dipolowy jako sonda kształtów Inne przewidywane egzotyczne kształty Inne przewidywane egzotyczne kształty Podsumowanie Podsumowanie Co dalej? Co dalej?

4 Uwagi wstępne Jądro atomowe, centralna część atomu o rozmiarach rzędu ÷ m, zbudowana z Z protonów i N neutronów (tj. z A nukleonów). Wszystkie układy fizyczne jakie znamy, jeśli mają wymiary m, są kwantowe. Oznacza to, że energie takich układów (więc i jądra) są skwantowane – dyskretne zamiast ciągłych. Panuje w tych układach zasada nieoznaczoności Heisenberga: Δp·Δx > const ( ) Jeśli zmierzymy prędkość nukleonów w jądrze, ich pozycja będzie nieznana: nieostry brzeg jądra.

5 Teoretyczne modele jądrowe (czyli uproszczone struktury teoretyczne) pomagają nam badać pewne określone własności takich małych układów jak jądro atomowe Model kropli cieczy Nukleony w jądrze zachowują się jak cząsteczki w cieczy, więc własności jądra powinny być podobne do własności kropli cieczy (lepkość, ściśliwość, napięcie powierzchniowe, kształt,…). Silne oddziaływanie jądrowe odpowiada siłom lepkości, a siły elektrostatyczne - napięciu powierzchniowemu w kropli. Model powłokowy Jądro podobnie jak cały atom może pochłaniać i emitować określone kwanty energii. Oznacza to, że każdy nukleon zajmuje określoną powłokę. Wypełnianie poszczególnych powłok (powłoki dla neutronów i protonów są oddzielne) odpowiada kolejnym trwałym izotopom pierwiastków. Na każdej powłoce może być określona liczba nukleonów – jeśli powłoka jest całkowicie zapełniona – jądro jest szczególnie stabilne i ma kształt sferyczny. Modele kolektywne Rotacje, oscylacja, wzbudzenia wielocząstkowe,…

6 Kształty jąder w stanie podstawowym sferyczne Jądra sferyczne - gdy Z i N są magicznymi liczbami : 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. Zamknięte powłoki Wiele nukleonów dodanych do jądra sferycznego: N i Z pomiędzy kolejnymi liczbami magicznymi. Zasada wykluczania Pauliego. dysk Niewielka deformacja typu dysk (ang.: oblate) a:b 1 : lub 2 nukleony dodane do jąder sferycznych cygaro Mała deformacja typu cygaro (ang.: prolate) a:b 1.2 : 1

7 186 Pb Współistnienie kształtów Współistnienie kształtów: np. 186 Pb gruszka Kształty jąder bardzo ciężkich: gruszka (deformacja oktupolowa) Np. uran-232 ( 232 U) ma 92 protony i 140 neutrony. Cześć sferyczna: A 132 Cześć wydłużona: A 100 Bardzo ciężkie jądra łatwo się rozszczepiają

8 Wzbudzanie jąder i metody badania własności stanów wzbudzonych Zderzenia ciężkich jonów bR Reakcja fuzji M·v·b = L Lkręt L – momement pędu: kręt (też skwantowany)

9 Rotacja – moment bezwładności Schemat poziomów: pasmo rotacyjne Im jądro bardziej zdeformowane ( większe), tym odległości energetyczne pomiedzy kolejnymi poziomami mniejsze

10 Wibracja C – wsp. sztywności jądra B - bezwładność n – 0,1,2,3, Schemat poziomów: wibrator U – energia termiczna E * - energia wzbudzenia T – temperatura a – parametr gęstości poziomów Wzbudzanie termiczne

11 Jak otrzymuje się schematy poziomów?

12 Wielkie układy detektorów promieniowania gamma i emitowanych cząstek GAMMASPHERE (USA) Kadr z filmu The Hulk EUROBALL (Włochy, Francja, ???) Film Tajemniczy świat jąder atomowych Pracownia Struktury Jądra, parter

13 Ewolucja kształtów szybko obracających się zimnych jąder Cygaro (a:b 1.3:1)Superdeformacja (a:b 2:1) Długie pasma rotacyjne o dużym ?? Hiperdeformacja (a:b 3:1) Jeszcze nie odkryta, ale są pewne przesłanki sugerujące istnienie Uwaga: W rzeczywistości dla SD a:b=1.7:1, zaś 2:1 przewiduje się dla HD

14 163 Lu Jądra superzdeformowane trójosiowo a:b:c 1.6 : 1.2 : 1 Kolebanie się (ang. wobbling) Pasmo super-zdeformowane #1 Pasmo super-zdeformowane #2 Przejścia pomiędzy pasmami – kolebanie się

15 Ewolucja kształtów szybko obracających się rozgrzanych jąder Sfera Dysk (a:b 1:1.2) C.G.J. Jacobi (1834): Grawitująca, nieściśliwa sfera rotująca synchronicznie Kształty Jacobiego bardzo wydłużone cygaro Sfera spłaszczający się dysk bardzo wydłużone cygaro

16 Gigantyczny rezonans dipolowy (GDR) jako sonda kształtów Sfera Cygaro Dysk 3-osie Drgania tłumione

17 Przejście kształtu Jacobiego na płaszczyżnie - Przejście kształtu Jacobiego na płaszczyżnie - Stwierdzenie istnienia kształtów Jacobiego w 46 Ti = parametr deformacji =0 dla sfery =0.6 dla a:b=2:1 =0.9 dla a:b-3:1 – parametr nieosiowości =0 o dla cygara =60 o dla dysku =30 o dla 3-osi Kształt widma GDR

18 Inne przewidywane egzotyczne kształty Kształty tetrahedralne (czworościan foremny – piramida)

19 Główne osie symetrii piramidy Przewidywany schemat poziomów dla 110 Zr

20 Diament (oktahedron) Megadeformacja (a:b 4:1) Egzotyczne kształty c.d.

21 gruszki Jądra atomowe nawet w stanach podstawowych mogą przybierać egzotyczne kształty, np. kształt gruszki superzdeformowane hiperdeformacji Szybko obracające się jądra zimne mogą być superzdeformowane (elipsoida obrotowa z a:b=2:1 lub elipsoida 3-osiowa z a:b:c=1.6:1.2:1). Próby poszukiwania hiperdeformacji (a:b=3:1) Szybko obracające się jądra gorące mogą przechodzić ewolucje kształty Jacobiego sfera dysk bardzo wydłużone cygaro rozszczepienie : kształty Jacobiego Szybko obracające się jądra gorące mogą przechodzić ewolucje kształty Jacobiego sfera dysk bardzo wydłużone cygaro rozszczepienie : kształty Jacobiego piramida diamentmegadeformacja Teoria przewiduje istnienie jeszcze bardziej egzotycznych kształtów, jak np. piramida,diament, megadeformacja weryfikacje modeli teoretycznych oddziaływania Eksperymentalne znajdowanie i badanie takich egzotycznych kształtów pozwala na weryfikacje modeli teoretycznych, co pośrednio pozwala nam lepiej poznać oddziaływania panujące w mikroświecie

22 Co dalej? Rotująca grawitująca ściśliwa elipsoida Jacobi - Grawitująca, nieściśliwa sfera rotująca synchronicznie: bardzo wydłużone cygaro Sfera spłaszczający się dysk bardzo wydłużone cygaro spirala Sfera spłaszczający się dysk spirala Czy tak może też być w jądrze ???

23 Animacje POV-Ray: Animacje POV-Ray: Rafał Maj (Kraków) Dyskusje i rysunki: Jerzy Dudek (Strasburg), Bent Herskind (Kopenhaga), Atilla Krasznahorkay (Debrecen), Nicholas Schunck (Surrey), John Simpson (Daresbury) koledzy z Pracowni Struktury Jądra IFJ PAN oraz Fundusze: Fundusze: Grant KBN nr 2 P03B : Kontakt:


Pobierz ppt "Egzotyczne kształty jąder atomowych Adam Maj IFJ PAN Kraków l Wykład popularno-naukowy Dzień Otwarty."

Podobne prezentacje


Reklamy Google