Nuclear physics Rozpady jąder, promieniotwórczość, reakcje rozszczepiania i syntezy jąder

Co trzyma w całości atom i dlaczego nie rozpada się jądro? Odpychanie el.stat. protonów w jądrze

Rodzaje oddziaływań Jądrowe silne ~1 8 gluonów Jądra atomów Oddziaływanie Względna wartość Cząstki przenoszące oddziaływanie Występowanie Jądrowe silne ~1 8 gluonów Jądra atomów Elektromagnetyczne ~10-3 Fotony Warstwy atomów, urządz. elektr. Jądrowe słabe ~10-5 Bozony Rozpady radioaktywne Grawitacyjne ~10-38 Grawitony(?) Ciała niebieskie

Rozmiary jąder - eksperymenty Rutherforda Mikroskop Złota folia Ekran fluorescencyjny Próbka polonu Blok z ołowiu Do czego przydała się tu mechanika klasyczna (prawo Newtona)?

Masy jąder - spektrograf masowy Źródło Czy jądro (atomu) można zważyć?

Stanford Linear Accelerator Laboratory (SLAC) in California

To nie są ślady Obcych…

We wnętrzu akceleratora

Komora pęcherzykowa

Binding energy for atom and for nucleus 1 eV=10-19 J

I.D. pierwiastka (jądra) Liczba masowa (protony + neutrony) Liczba atomowa (protony)

A jednak się rozpada… promieniotwórczość naturalna Tor Rad Radon Polon Ołów

Szeregi promieniotwórcze Układ okresowy pierwiastków

Nuclear stability

Dlaczego (jądro się rozpada) ?

Co „siedzi” w masie jądra? Energia przyciągających się nukleonów: ujemna! Masy składników Energie oddziaływania składników

Mass deffect

Nomenclature… Energy of the composite object + energy expended to split it up = sum of the energies of the separate parts after the split Energy of the composite object = sum of the energies of its parts - energy needed to split the object apart Physicists call the "energy needed to split the object apart" its binding energy Mass of bound system = sum of masses of its parts - (binding energy)/c2

Binding energy per nucleon (+)

Energia odziaływania na jeden nukleon…. (-) na nukleon w MeV

Dlaczego przy naturalnych rozpadach nie obserwuje się emisji pojedynczych nukleonów? Odp.:

Dlaczego nie obserwuje się emisji cząstek lżejszych niż jądro helu (cząstka α)? Dla A>140 zachodzi relacja: Podobnie:

Dlaczego pierwiastki o A>140 jeszcze się nie rozpadły? Dodatnia (!) energia kulombowskiego odpychania jądra (A-4) i cząstki alfa czyli: Nierówność ta spełniona jest dopiero dla r większych od pewnej granicznej wartości r(A)

Siła Coulomba „hamulcem” (!!!) rozpadów Kulombowska bariera

Reakcje (przemiany) jądrowe można wymuszać - rozszczepienie uranu 235

Zysk energii z rozpadu

Prawie to samo, ale inaczej pokazane…

Reakcja łańcuchowa Neutrony termiczne Kontrolowana reakcja łańcuchowa Lawinowa reakcja łańcuchowa Masa krytyczna Bomba atomowa i reaktor jądrowy

Cut away of a Magnox nuclear reactor graphite moderator boron control rod heat exchanger fuel element channel steel concrete hot gas reactor core cold gas charge face Cut away of a Magnox nuclear reactor B-10 + neutron  Li-7 + alpha + energy

Elektrownia atomowa How Nuclear Power Acts

Pressurized Water Reactor

Boilling Water Reactor Control the Nuclear Power Plant (Demonstration)

Liquid-Metal Fast-Breeder Reactor

Synteza deuter + tryt

Porównanie!

Proton-Proton Chain Collision

The end

Radiation and the human body

Behaviour in electric & magnetic fields

Penetration of matter