FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Jądro atomowe

Slides:



Advertisements
Podobne prezentacje
Anihilacja i kreacja materii
Advertisements

N izotony izobary izotopy N = Z Z.
Ewolucja Wszechświata
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Kwantowe własności atomu
Tajemniczy świat atomu
Strzałka czasu w rozpadach kwarków i antykwarków
Zawsze zdumiewa mnie, że co tylko ludzie wymyślą, to rzeczywiście się zdarzy. Abdus Salam Abdus Salam – pakistański fizyk, współlaureat Nagrody Nobla w.
Rodzaje cząstek elementarnych i promieniowania
Temat: SKŁAD JĄDRA ATOMOWEGO ORAZ IZOTOPY
Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu
Silnie oddziałujące układy nukleonów
ENERGIA JĄDROWA.
Szeregi promieniotwórcze
Big Bang teraz.
Odkrycie jądra atomowego
Promieniotwórczość.
Ewolucja Wszechświata
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Jądro atomowe. Jądro atomowe Doświadczenie Rutherforda Na jaką odległość może zbliżyć się do jądra cząstka ? Wzór słuszny.
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Ruch ładunku w polu magnetycznym i elektrycznym.
Detekcja cząstek rejestracja identyfikacja kinematyka.
Ewolucja Wszechświata
FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych
FIZYKA III MEiL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych
FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych
FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych
FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych
FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych
FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych Wykład 3 – modele jądrowe cd.
Elementy Fizyki Jądrowej
Oddziaływania Elementy kwantowej elektrodynamiki (QED) Teoria Yukawy
Podstawy fotoniki wykład 6.
N izotony izobary izotopy N = Z Z.
Promieniotwórczość wokół nas
Fizyka cząstek elementarnych
ODDZIAŁYWANIE PROMIENIOWANIA Z MATERIĄ
Atom Doświadczenie Rutherforda wykazało, że prawie cała masa jądra skupiona jest w bardzo małym obszarze w centrum atomu, zwanym jądrem atomowym. Zgromadzony.
ODDZIAŁYWANIE PROMIENIOWANIA Z MATERIĄ
ELEKTROSTATYKA I PRĄD ELEKTRYCZNY
Wstęp do fizyki cząstek elementarnych
Wstęp do fizyki cząstek elementarnych
Historia Wczesnego Wszechświata
Dział 3 FIZYKA JĄDROWA Wersja beta.
Ewolucja Wszechświata
Wczesny Wszechświat Krzysztof A. Meissner CERN
Cząstki i siły tworzące nasz wszechświat Piotr Traczyk IPJ Warszawa.
Fizyka jądrowa Kusch Marta I F.
FIZYKA CZĄSTEK od starożytnych do modelu standardowego i dalej
Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka +
Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka +
Kwantowy model budowy atomu, widma absorpcyjne i emisyjne, emisja wymuszona, laser 13. Wstęp do fizyki ciała stałego.
Promieniowanie jonizujące w środowisku
1.
Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka +
Informatyka +.
Projekt „ROZWÓJ PRZEZ KOMPETENCJE” jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał.
Jądro atomowe - główny przedmiot zainteresowania fizyki jądrowej
Modele jądra atomowego Od modeli jądrowych oczekujemy w szczególności wyjaśnienia: a) stałej gęstości materii jądrowej, b) zależności /A od A, c) warunków.
Cząstki elementarne..
Budowa atomu. Izotopy opracowanie: Paweł Zaborowski
Budowa atomu.
Jądro atomowe promienie jąder r j  cmr j = r o A 1/3 promienie atomowe r at  cm masa jądra m j  g gęstość materii.
Teoria Bohra atomu wodoru
Budowa atomu Poglądy na budowę atomu. Model Bohra. Postulaty Bohra
Izotopy i prawo rozpadu
N izotony izobary izotopy N = Z Z.
16. Elementy fizyki jądrowej
Wstęp do fizyki cząstek
Doświadczenie Rutherforda. Budowa jądra atomowego.
BUDOWA ATOMU.
Fizyka jądrowa. IZOTOPY: atomy tego samego pierwiastka różniące się liczbą neutronów w jądrze. A – liczba masowa izotopu Z – liczba atomowa pierwiastka.
Zapis prezentacji:

FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Jądro atomowe

Jądro atomowe Doświadczenie Rutherforda Na jaką odległość może zbliżyć się do jądra cząstka ? Wzór słuszny dla r > R, gdzie R – promień jądra.

Jądro atomowe Dla jądra węgla: Ek = 5.1MeV, R = 3.4*10-15m Dla jądra aluminium: Ek = 9.0MeV, R = 4.1*10-15m Rozmiar jądra: 10-15m Rozmiar atomu: 10-10m

Jądro atomowe Masę jądra można wyznaczyć za pomocą spektrometru masowego Wiązka jonów przyspieszana jest najpierw w polu elektrycznym określonym przez różnicę potencjałów U, a następnie zakrzywiana w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji B, prostopadłym do kierunku ruch jonów.

Jądro atomowe Ładunek jądra = n·e+ Masa jądra około dwukrotnie większa niż masa protonów. Nukleony – protony i neutrony Nuklidy o tej samej liczbie Z tj. liczbie protonów - to izotopy, Nuklidy o tej samej liczbie N tj. liczbie neutronów - to izotony, Nuklidy o tej samej liczbie A tj. liczbie nukleonów - to izobary

Jądro atomowe Gęstość materii jądrowej masa 1 cm3 materii jądrowej wynosi ok. 230 milionów ton Gęstość materii jądrowej Wzór Fermiego:

Defekt masy Masa jądra Energia wiązania Suma mas neutronów i protonów

Energia jądrowa rozszczepienie synteza jądrowa

Spin jądra Spin jądra  jest sumą wektorową spinów poszczególnych nukleonów oraz ich momentów orbitalnych. Spiny jąder zawierających parzystą liczbę nukleonów są całkowite (równe są całkowitej wielokrotności stałej Plancka) Spiny jąder, w których liczba protonów jak i liczba neutronów jest podzielna przez dwa, tzn. obie liczby są parzyste - są  równe zeru. Spiny jąder o nieparzystej liczbie nukleonów są połówkowe (równe są nieparzystej wielokrotności połowy stałej Plancka)

Siły jądrowe niezależne od ładunku elektrycznego krótkozasięgowe. (zasięg rzędu 10-15 metra) własność wysycania (każdy nukleon oddziałuje tylko z najbliższymi sąsiadami) siły jądrowe zależne są od wzajemnej orientacji spinów nukleonów (nie są siłami centralnymi)

Model kroplowy  równe jest zeru dla jąder o A nieparzystym, dodatnie dla jąder parzysto-parzystych i ujemne dla jąder nieparzysto-nieparzystych.

Model gazu Fermiego Bariera kulombowska Poziomy energetyczne

Model powłokowy Jądra podwójnie magiczne:

Model powłokowy Jądra podwójnie magiczne

Przemiany jądrowe Przemiana : Przemiana :

Przemiany jądrowe

Przemiana beta

Przemiany jądrowe Przemiana : Proces statystyczny:

Przemiany jądrowe Ile jąder zostanie? Czas połowicznego zaniku:

Przemiany jądrowe Aktywność źródła: Bekerel Bq – 1 rozpad na sekundę Datowanie promieniotwórcze

Szeregi promieniotwórcze Po

Szeregi promieniotwórcze Nazwa szeregu A Izotop początkowy Izotop końcowy T1/2, lat torowy 4n 23290Th 20882Pb 1.4*1010 neptunowy 4n+1 23793Np 20983Bi 2.2*106 uranowo-radowy 4n+2 23892U 20682Pb 4.5*109 uranowo-aktynowy 4n+3 23592U 20782Pb 7.2*108

Reakcje jądrowe Rozpraszanie sprężyste: Rozpraszanie niesprężyste: Reakcja właściwa:

Reakcje jądrowe Q > 0 – reakcja egzotermiczna Zasada zachowania energii: Q > 0 – reakcja egzotermiczna Q < 0 – reakcja endotermiczna Energia progowa

Reakcja rozszczepienia

Reakcja rozszczepienia

Reakcja rozszczepienia

Reaktor jądrowy 1. Pręty paliwowe – materiał rozszczepialny 3. Kanał chłodzenia - ciekły sód lub woda 4. Pręty regulacyjne (kadm pochłania neutrony - ma spowalniać lub przyspieszać reakcję) 2. Moderator ( spowalnia neutrony) - grafit lub tzw. ciężka woda

Antycząstki P.A.M.Dirac (1928) – relatywistyczne równanie falowe energia: mc2 -mc2 cząstka (elektron) dziura (pozyton)

kreacja pary foton pozyton elektron hmin = 2mec2  1.02 MeV

anihilacja elektron  pozyton foton Znikają elektron i pozyton, pojawiają się 2 fotony (E  0.5 MeV)

Każdej cząstce odpowiada antycząstka Model Standardowy Do chwili obecnej odkryto około dwieście cząstek (z których większość nie jest cząstkami elementarnymi). Model Standardowy – teoria opisująca wszystkie cząstki i oddziaływania między nimi za pomocą: 6 kwarków 6 leptonów cząstek przenoszących oddziaływania Każdej cząstce odpowiada antycząstka

kwarki (spin = ½) i leptony (spin = ½) aromat (flavour) masa [MeV] ładunek lepton u – up górny 1.5  4.5 +2/3 e - elektron  =  0.511 -1 d – down dolny 5.0  8.5 -1/3 ν - neutrino elektronowe 0 < 3.010-6 c – charm powabny 1.0  1.4 103 μ -mion  = 2.20·10-6 s 105.7 s – strange dziwny 80  155 νμ – neutrino mionowe 0 < 0.19 t – top wierzchni 174. 103 τ - taon  = 2.91·10-13 s 1777.0 b – bottom spodni 4.0  4.5 103 ντ – neutrino taonowe 0 < 18.2 PPb 2002

Hadrony Z kwarków zbudowane są hadrony: z trzech kwarków – bariony z kwarku i antykwarku - mezony

Bariony Większość masy hadronu to energia wiązania kwarków.

Mezony

Leptony Leptony = (e, e), (,  ), (,  ) + antycząstki są fermionami oddziałujacymi słabo, Liczba leptonowa: Le L L e, e +1 ,  ,  e+,e 1 +, +, inne

Oddziaływania Wirtualne cząstki przenoszące oddziaływanie Zasada nieoznaczoności: czas 1 cząstka wysyła i pochłania cząstki wirtualne 1 cząstka wysyła, a 2 cząstka pochłania cząstki wirtualne

Oddziaływania grawit. elektrosłabe silne (kolorowe) grawiton (?) masa [GeV] ładunek γ W+ W- Zo 80.4 80.4 91.2 +1 -1 0 g - gluon superoktet SU(3) 8 stanów koloru