Wstęp do Fizyki Jądra Atomowego

(1)

Wstęp do Fizyki Jądra Atomowego i Cząstek Elementarnych

V. OGÓLNE WŁASNOŚCI JĄDER ATOMOWYCH

Jan Królikowski

krolikow@fuw.edu.pl,

pok. 123 w Pawilonie IPJ

(2)

Jądro jako układ protonów i neutronów.

Omawiane zagadnienia

1. Terminologia i oznaczenia 2. Rozmiary i kształty

3. Masy, Energia wiązania i defekt masy 4. Model kroplowy jądra

5. Stabilność i rozpady jader

J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i 2 Cząstek Elementarnych IIIr. ind.

(3)

Nuklid

• Izotopy Z=const

• Izobary A=const

• Izotony N=A-Z=const

A X

Z

Symbol pierwiastka

Liczba nukleonów (protonów i

neutronów

Liczba

protonów

(4)

Spektrometria masowa

(5)

Ogólne własności jąder

Promieniotwórczośd dwuprotonowa

Promieniowanie

gamma: wzbudzone

stany jadrowe

(6)

Rozmiary i kształty: mierzymy rozkład ładunku elektrycznego

J. Królikowski: Wstęp do Fizyki Jądra i

Cząstek Elementarnych IIIr. ind. 6

Doswiadczenia R. Hofstädtera w

Rozpraszanie SLAC

elektronów na jądrach

Wirtualny foton o bardzo krótkiej długości fali



(7)

Różniczkowy przekrój czynny 

rozkład gęstości ładunku elektrycznego w

jądrze

(8)

(9)

Energia wiązania B(A, Z) i defekt masy

Energia wiązania to energia uwolniona przy budowie jadra ze składników – nukleonów.

Defekt masy podawany w tablicach jest wygodny przy

obliczeniach rozpadów beta zachodzących przy stałym A.

(10)

Tablice nuklidów

(11)

Szczegóły tablicy nuklidów

(12)

Model kroplowy

B(A, Z)

(13)

Dopasowanie energii wiązania do danych

(14)

(15)

Widać, ze niektóre jadra mają energie wiązania

wyższe niż jadra sąsiednie.

Analogia do atomów gazów szlachetnych

Energia wiązania na nukleon B/A

(16)

Stany wzbudzone i poziomy jądrowe

W jądrze istnieją poziomy

energetyczne

(17)

Najprostszy model jądra- gaz Fermiego

• Uśredniony

potencjał

(18)

(19)

Pęd Fermiego jest całkiem duży

(20)

(21)

Bardziej realistyczne modele

Jaki jest kształt potencjału jądrowego?

– Liczby magiczne

Jaki układ Z protonów i (A-Z) neutronów będzie stabilny?

–Energia separacji jednego bądź więcej nukleonów musi być dodatnia (oddz. silne i e-m).

–Układ A nukleonów musi znaleźć się w swoim

(lokalnym) minimum energii całkowitej, wtedy

rozpady słabe nie będą możliwe.

(22)

(23)

(24)

Rozszczepienie ciężkich jader

(25)

(26)

Tunelowanie przez barierę

(27)

Energie separacji ze wzgl. na oddz. silne

(28)

(29)

Stabilność ze względu na rozpad beta

(30)

Warunki energetyczne

(31)

Droga ku stabilności A=const

Potas ⁴⁰ K jest

odpowiedzialny za 16% dawki

człowieka.

A=40

(32)

Widma elektronów z rozpadu beta

(33)