Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Śladami Marii Curie : odkrycie nowej promieniotwórczości Marek Pfützner Instytut Fizyki Doświadczalnej Uniwersytet Warszawski VI Festiwal Nauki Warszawa,

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Śladami Marii Curie : odkrycie nowej promieniotwórczości Marek Pfützner Instytut Fizyki Doświadczalnej Uniwersytet Warszawski VI Festiwal Nauki Warszawa,"— Zapis prezentacji:

1 Śladami Marii Curie : odkrycie nowej promieniotwórczości Marek Pfützner Instytut Fizyki Doświadczalnej Uniwersytet Warszawski VI Festiwal Nauki Warszawa, 21 września, 2002

2 Instytut Radowy w Paryżu 11 rue Pierre-et-Marie-Curie

3 Promieniowanie Każdy atom radu spontanicznie wyrzuca cząstkę i powstaje atom radonu. Półokres rozpadu (czas połowicznego zaniku) Ra = 1600 lat. Ok. 1 cząstka /sek. 1 atom Ra : czekamy 1600 lat szansa na rozpad = ½ czekamy 1 sek. szansa 1/ = 1/10 11 szansa trafienia szóstki w TotoLotku 1/10 7 na kartce jest ok atomów Ra - dla fizyków to dużo, - ale dla chemików bardzo mało : 1/( ) g = 1/ g.

4 Budowa atomu Składniki : Jądro atomowe proton (q = +1) neutron (q = 0) elektron (q = -1) Powłoka elektronowa Przykłady jąder atomowych : - wodór (1 proton) - hel (2 protony + 2 neutrony) = cząstka - węgiel (6 protonów + 6 neutronów) : 12 C - węgiel (6 protonów + 7 neutronów) : 13 C izotopy

5 Nuklidy Nuklid (elektrycznie obojętny atom) : Z protonów + N neutronów + Z elektronów Liczba Z decyduje o własnościach chemicznych pierwiastki chemiczne Różne liczby N izotopy liczba neutronów, N liczba protonów, Z Mapa nuklidów wodórhelizotopy węgla: 12 C, 13 C

6 Nuklidy trwałe liczba neutronów, N liczba protonów, Z 287 nuklidów, w tym 83 pierwiastki od wodoru (Z=1) do uranu (Z=92) ?

7 przemiana 238 U 4.5 mld lat ołów bizmut uran tor Nuklidy promieniotwórcze liczba neutronów N przemiana n p protoaktyn rad 226 Ra 1600 lat radon polon

8 liczba neutronów, N liczba protonów, Z Nuklidy odkryte do dziś - trwałe rozszczepienie - p Przemiana + p n + e + + e Emisja p Z X Z-1 Y + p Przemiana - n p + e - + e ¯ Emisja Z X N Z-2 Y N-2 +

9 Zagadka przemiany 226 Ra : energia cząstek E = 5 MeV, T 1/2 = 1600 lat prędkość v = 0.05 c = km/s ! 238 U : E = 4.2 MeV, T 1/2 = 4.5 mld lat 212 Po : E = 8.8 MeV, T 1/2 = 0.3 s Dlaczego półokresy rozpadu tak bardzo się różnią ? Cząstka o energii 5 MeV wystrzelona w kierunku jądra 222 Rn może zbliżyć się do niego najwyżej na odległość 6 jego promieni !? 222 Rn E = 5 MeV

10 E E 222 Rn 5 MeV Model minigolfowy Ruch ładunku w polu elektrycznym można zobrazować toczeniem się kulki po nierównej powierzchni. Kulka wtacza się na wysokość odpowiadającą początkowej energii kinetycznej

11 E E 222 Rn 5 MeV Model minigolfowy Ruch ładunku w polu elektrycznym można zobrazować toczeniem się kulki po nierównej powierzchni. Kulka wtacza się na wysokość odpowiadającą początkowej energii kinetycznej. Staczając się z tej wysokości uzyskuje tę samą energię na końcu.

12 E 226 Ra 5 MeV Model minigolfowy Jak cząstka z wnętrza 226 Ra może znaleźć się na zewnątrz ? Zachodzi kwantowe przenikanie przez ścianę !

13 E 212 Po 5 MeV Model minigolfowy Jak cząstka z wnętrza 226 Ra może znaleźć się na zewnątrz ? Zachodzi kwantowe przenikanie przez ścianę ! Przy wyższej energii ściana jest cieńsza i prawdo- podobieństwo przenikania gwałtownie rośnie. E 9 MeV

14 Z = 2 Z = 8 Z = 20 Z = 28 Z = 50 Z = 82 N = 2 N = 8 N = 20 N = 28 N = 50 N = 82 N = 126 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. Przykład : nowy rodzaj promienio- twórczości – emisja dwóch protonów

15 Promieniotwórczość dwuprotonowa + 45 Fe 45 Mn 44 Mn 43 Cr N Z 43 V 45 Cr + + 2p Proces przewidziany teoretycznie przed 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 (10 ms). ostry warunek energetyczny : E 2p 1 MeV

16 Schemat współczesnego eksperymentu tarcza magnetyczny separator produktów Produkcja (reakcja jądrowa) Selekcja Obserwacja Akcelerator pocisków układ detektorów elektronika pomiarowa komputery

17 Laboratorium GSI w Darmstadt

18 Akceleratory...

19 ... sterownie...

20 ... separatory magnetyczne...

21 ... detektory, elektronika i fizycy

22 Badanie 45 Fe w GSI Pocisk 58 Ni v = 0.8 c = km/s Tarcza beryl Separator 72 m p p Detektor krzem Pomiary : ok. 5 dni, pocisków Analiza danych : kilka miesięcy elektronika komputery Wyniki : 5 atomów 45 Fe wydzielona energia, E = 1.1 MeV półokres rozpadu, T 1/2 3 ms zgodne tylko z hipotezą emisji 2p ! Inny eksperyment, we Francji, potwierdził to odkrycie

23 Na przyszłość Poszukiwania innych nuklidów emitujących 2p ( 48 Ni, 54 Zn,...) 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 ?

24 Z = 2 Z = 8 Z = 20 Z = 28 Z = 50 Z = 82 N = 2 N = 8 N = 20 N = 28 N = 50 N = 82 N = 126 liczba neutronów, N liczba protonów, Z Eksploracja trwa... obszar niezbadany


Pobierz ppt "Śladami Marii Curie : odkrycie nowej promieniotwórczości Marek Pfützner Instytut Fizyki Doświadczalnej Uniwersytet Warszawski VI Festiwal Nauki Warszawa,"

Podobne prezentacje


Reklamy Google