Εισαγωγή στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωμάτια



Σχετικά έγγραφα
α - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου. Μάθημα 7

Μάθημα 4 α) QUIZ στην τάξη β) Κοιλάδα β-σταθερότητας γ) Άλφα διάσπαση δ) Σχάση και σύντηξη

Πυρηνική και Στοιχειώδη Ι (5ου εξαμήνου) α-διάσπαση

Μάθημα 4 α) Άλφα διάσπαση β) Σχάση και σύντηξη

Μάθημα 6 Μοντέλο σταγόνας: Hμιεμπειρικός τύπος μάζας (ή τύπος του Weitzecker). Κοιλάδα β-σταθερότητας

Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων (5ου εξαμήνου, χειμερινό ) Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Σ. Ε. Τζαμαρίας. Μάθημα 7 α-διάσπαση

Πυρηνικές διασπάσεις. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Μάθημα 3 α) QUIZ στην τάξη. Μέγεθος πυρήνα από μιονικά άτομα β) Μοντέλο σταγόνας: Hμιεμπειρικός τύπος Weitzecker Κοιλάδα β-σταθερότητας

Μάθημα 6 Μοντέλο σταγόνας: Hμιεμπειρικός τύπος Weitzecker Κοιλάδα β-σταθερότητας

Πυρηνική και Στοιχειώδη Ι (5ου εξαμήνου) Επανάληψη μέσω ασκήσεων #2: Κοιλάδα σταθερότητας, ενέργεια σύνδεσης, φράγμα Coulomb

Το µοντέλο της υγρής σταγόνας

Ασκήσεις #2 Μέγεθος και Μάζα πυρήνα. Ενέργεια σύνδεσης και το Q μιάς αντίδρασης. Κοιλάδα σταθερότητας.

Διάλεξη 5: Αποδιέγερσεις α και β

Εισαγωγή στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωμάτια Θεόδωρος Μερτζιμέκης, July 15, Προβλήματα διαλέξεων

Σχάση. X (x, y i ) Y 1, Y 2 1.1

Μάθημα 4 α) QUIZ στην τάξη β) Κοιλάδα β-σταθερότητας γ) Άλφα διάσπαση δ) Σχάση και σύντηξη

Μάζα των πυρήνων. Α. Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Μάθημα 12 α-διάσπαση

Διάλεξη 11-12: Ασκήσεις στην Πυρηνική Φυσική

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

AΠO ΤΑ ΠΡΩΤΟΝΙΑ & ΤΑ ΝΕΤΡΟΝΙΑ ΣΤΟΥΣ ΠΥΡΗΝΕΣ

ΑΠΟΔΙΕΓΕΡΣΗ (ΔΙΑΣΠΑΣΗ)

Ασκήσεις #1 επιστροφή 11/11/2011

ΑΠΟ ΤΑ ΝΟΥΚΛΕΟΝΙΑ ΣΤΟΥΣ ΠΥΡΗΝΕΣ

Ασκήσεις #1 επιστροφή 11/11/2011

Ο Πυρήνας του Ατόμου

Η ενέργεια σύνδεσης των νουκλεονίων χαρακτηρίζεται από τα εξής χαρακτηριστικά:

Ε ι σ α γ ω γ ή στo Εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 11/04/16

Πυρηνική Επιλογής. Τα νετρόνια κατανέμονται ως εξής;

ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Διάλεξη 7: Αλληλεπιδράσεις νετρονίων & πυρηνική σχάση

Ξ. Ασλάνογλου Τμήμα Φυσικής Ακαδ. Έτος ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΚΑΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΤΗΣ ΡΑ ΙΟΧΗΜΕΙΑΣ

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Χ. Πετρίδου. Μάθημα 6

Μάθημα 6 α) β-διάσπαση β) Χαρακτηριστικά πυρήνων, πέρα από μέγεθος και μάζα

Η Ψ = Ε Ψ. Ψ = f(x, y, z, t, λ)

ΦΥΣΙΚΗ ΙΑΛΕΞΗ 4: Ο ΑΤΟΜΙΚΟΣ ΠΥΡΗΝΑΣ. ιδάσκων Ευθύµιος Τάγαρης Φυσικός, ρ Περιβαλλοντικών Επιστηµών. ρ Ευθύµιος Α. Τάγαρης

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Βασικές Γνώσεις γιατοεργαστήριοπυρηνικήςφυσικής

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου. Μάθημα 8

Μάθημα 5 α) β-διάσπαση β) Ασκήσεις

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ - ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ

( E) max 1/ 2

β διάσπαση II Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

β - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΔΕΙΓΜΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΤΩΝ ΧΙΛΙΑΔΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΓΝΩΣΤΙΚΟΥ ΦΥΣΙΚΩΝ (ΒΑΣΙΚΟ+ΣΥΝΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ) ΠΟΥ ΔΙΑΘΕΤΟΥΜΕ ΚΑΙ ΠΟΥ ΑΝΟΙΓΟΥΝ ΤΟ ΔΡΟΜΟ ΓΙΑ ΤΟΝ

Πυρηνική Φυσική Θεόδωρος Μερτζιμέκης Ασκήσεις Παραδόσεων, Χειμ. Εξάμηνο

Διάλεξη 4: Ραδιενέργεια

Ασκήσεις #1 επιστροφή 15/10/2012

Γενικές Πληροφορίες - I. Εισαγωγή στo Εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής. Γενικές Πληροφορίες - II. Εργαστήριο Κορμού ΙΙ. ιστοσελίδα μαθήματος

α) Θα χρησιμοποιήσουμε το μοντέλο του Bohr καθώς για την ενέργεια δίνει καλά αποτελέσματα:

ΕΠΑ.Λ. Β ΟΜΑ ΑΣ ΦΥΣΙΚΗ I ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ. «Πυρηνική Φυσική & Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων» (5ο εξάμηνο)

Niels Bohr ( ) ΘΕΜΑ Α

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Μάθημα 2 α) Μέγεθος του πυρήνα β) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας γ) Ασκήσεις σετ #2 - εκφωνήσεις

Μάθημα 7 α) QUIZ β-διάσπαση β) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό γ) Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Χ. Πετρίδου. Μάθημα 9

2. Η ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΟΣ ΔΙΑΣΠΑΣΗ

Περιεχόµενα Παρουσίασης 2.1

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 11/04/16

Μάθημα 5 α) QUIZ στην τάξη β) Σχάση και σύντηξη γ) Πρώτο σετ ασκήσεων δ) β-διάσπαση (μέρος Α')

Μάθημα 5 Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας

Μάθημα 4 Mέγεθος πυρήνα

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΙΣΤΙΚΗΣ ΥΝΑΜΙΚΗΣ Έλλειµµα µάζας και ενέργεια σύνδεσης του πυρήνα του ατόµου A

Μάθημα 12, 13, 14 Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

Μάζες Πυρήνων. Διάλεξη 3η Πετρίδου Χαρά

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 29 ΜΑΙΟΥ 2004

Μάθημα 5 Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας

ΑΓ.ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΥ ΠΕΙΡΑΙΑΣ ΤΗΛ , ΟΔΗΓΙΕΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ. Φως

ΠΥΡΗΝΙΚΗ 5ου εξαμήνου. 10 διευκρινήσεις και σημαντικά σημεία (όχι σ' όλη την ύλη) Κ. Κορδάς, ακ. έτος

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου. Μάθημα 6

Σχάση - Σύντηξη. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Aσκήσεις. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Μελέτη των χαρακτηριστικών της β - ραδιενεργού εκποµπής

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

Μάθημα 15 β-διάσπαση B' μέρος (διατήρηση σπίν, επιτρεπτές και απαγορευμένες

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου. Μάθημα 6β

Μάθημα 2 α) QUIZ στην τάξη. Ενεργός διατομή β) Μέγεθος του πυρήνα γ) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας

ΡΑΔΙΟΧΗΜΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. ΝΟΥΚΛΙΔΙΑ 2. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΩΝ ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΩΝ

β διάσπαση II Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Μάθημα 5 - Πυρηνική 1) Ειδη διασπάσεων και Νόμος ραδιενεργών διασπάσεων 2) αλφα, 3) βητα, 4) γαμμα

Μάθημα 5 α) Μέγεθος του πυρήνα β) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας γ) Ασκήσεις σετ #2 - εκφωνήσεις

Μάθημα 4 Mέγεθος πυρήνα

Με διεθνή σύμβαση το 1961, καθιερώθηκε ότι 1 amu (atomic mass unit) είναι το 1/12 της μάζας του ουδέτερου ατόμου του άνθρακα 12 C, επομένως:

Spin του πυρήνα Μαγνητική διπολική ροπή Ηλεκτρική τετραπολική ροπή. Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Μάθημα 15 β-διάσπαση Α' μέρος (νετρίνα και ενεργειακές συνθήκες)

Εργαστηριακή ή Άσκηση η 3

Κομβικές επιφάνειες. Από τη γνωστή σχέση: Ψ(r, θ, φ) = R(r).Θ(θ).Φ(φ) για Ψ = 0 θα πρέπει είτε R(r) = 0 ή Θ(θ).Φ(φ) = 0

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Ακήσεις #1 Μήκος κύματος σωματιδίων, χρόνος ζωής και ραδιοχρονολόγηση, ενεργός διατομή, μέγεθος πυρήνων

16/12/2013 ETY-202 ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 09. ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ. 1396; office Δ013 ΙΤΕ. Στέλιος Τζωρτζάκης ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ

Γ' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

α - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Διάλεξη 6: Φυσική Ραδιενέργεια και πυρηνικές αντιδράσεις

Απορρόφηση ακτινοβολίας-β από την ύλη

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΕΧΝΗΤΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

Transcript:

Εισαγωγή στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωμάτια Κ. Ν. Παπανικόλας, Ε. Στυλιάρης, Πανεπιστήμιο Αθηνών Εαρινό Εξάμηνο 2010-2011 Περιεχόμενα Ενέργεια κατά την α-διάσπαση Θεωρία της α-διάσπασης Χρόνοι ημιζωής α-ραδιενεργών ΚΝΠ, ΕΣ Εισαγωγή Εισαγωγή στην Πυρηνική / Στοιχειώδη 9 Μαΐου 2010 1

Χάρτης Νουκλιδίων Τι περιορίζει τον αριθμό των σταθερών πυρήνων; Η φύση των πυρηνικών δυνάμεων Ημεταλλάξειςτων νουκλιδίων που επιφέρουν οι «διασπάσεις» Είδη διάσπασης: Σχάση α-διάσπαση β-διάσπαση 2

Κοιλάδα β-σταθερότητας 3

Τι περιορίζει τον αριθμό των σταθερών πυρήνων; β-διάσπαση α-διάσπαση Αυθόρμητη Σχάση Διασπάσεις (A,Z) (A,Z+1) + e - + ν e (A,Z) (A,Z-1) + e + + ν e (A,Z) (Α-4, Z-2) Z + 4 He Τεμαχισμός βαρέων πυρήνων σε δύο περίπου ίσες μάζες (A,Z) (Α/2, Z/2) + (Α/2,( Z/2) 4

Σχάση & α-διάσπαση Η σταδιακή μείωση της Ενέργειας Σύνδεσης ανά νουκλεόνιο για A>60 επιτρέπει τη σχάση σε δύο μικρότερους πυρήνες Πρέπει να ισχύει: BE(A,Z) < BE(A1, Z1) + BE(A-A1, A1, Z-Z1) Z Z1) Δεδομένης της μεγάλης ενέργειας σύνδεσης του σωματιδίου-a, BE(4,2)=28.3 MeV, συνήθως ένα από τα προϊόντα θα είναι σωμάτιο-a. 5

α-διάσπαση Ενέργεια κατά την a-διάσπαση (εύκολο στη κατανόηση) Χρόνοι ημιζωής a ραδιενεργών πυρήνων (φαίνεται δύσκολο στη κατανόηση: νόμος Geiger -Nuttall ) Θεωρία της a -διάσπασης (Θεωρία κβαντικού φαινομένου «σύραγγας» - tunnelling) 6

α-διάσπαση (A,Z) (A-4, Z-2) Z + 4 He Για να είναι επιτρεπτή ενεργειακά πρέπει: m(a,z) > m(a-4, Z-2) Z + m ( 4 He) BE(A,Z) < BE(A-4, Z-2) Z + 28.3 MeV Q= BE(A-4, Z-2) Z + 28.3 MeV - BE(A,Z) 7

Ενέργειες α-διάσπασης Οι πειραματικές και θεωρητικές τιμές Q σαν συνάρτηση του Z του μητρικού πυρήνα. Η καμπύλη είναι η πρόβλεψη του ημιεμπειρικού τύπου μάζας Q= BE(A-4, Z-2) Z + 28.3 MeV - BE(A,Z) 8

Ενέργεια σύνδεσης α-σωματίου 9

a-διάσπαση: Κανόνας του Geiger- Nuttall Προσοχή, η κλίμακα είναι λογαριθμική! 10

209 Bi Θεωρία της α-διάσπασης Bi 205 Tl + 4 He + 3.11 MeV Ηλεκτροστατική παρεμπόδιση της α-διάσπασης ακόμα και σε περίπτωση θετικού Q(ενεργειακά εφικτής αντίδρασης). r s = Ro (A 1 1/3 + A 2 1/3 ) = 1.1 (205 1/3 + 4 1/3 ) = 8.23 fm Q = 2Z d e 2 /(4πε o )r c r c = 2Z d e 2 /(4πε o )Q = 2*81*1.44/3.11 = 75 fm 11

Εξίσωση Schroedinger για α-σωμάτιο Ενώ κλασικά το σωματίδιο-α δεν μπορεί να περάσει από το φράγμα δυναμικού, αυτό είναι εφικτό στη κβαντομηχανική. Η κβαντομηχανική λύση σε αυτό το πρόβλημα ερμηνεύει τα φαινόμενα που παρατηρούνται. 12

Εξίσωση Schroedinger για α-σωμάτιο 13

Εξίσωση Schroedinger για α-σωμάτιο Στην απλή περίπτωση l=0 και για r>r s (εκτός εμβέλειας της ισχυρής αλληλεπίδρασης) ισχύει: Το Z d είναι ο ατομικός αριθμός του θυγατρικού πυρήνα και m ηανηγμένημάζα, δηλαδή: 14

Εξίσωση Schroedinger για α-σωμάτιο Αναζητείται λύση της μορφής f(r) = e φ(r) Αντικαθιστώντας βρίσκουμε για την φ(r): 15

Εξίσωση Schroedinger για α-σωμάτιο Για αργά μεταβαλλόμενο δυναμικό Coulomb ισχύει d 2 φ/dr 2 = 0 οπότε η εξίσωση γίνεται: 16

Για r > r ισχύει c Λύσεις της εξίσωσης Schroedinger Για r < s r < r ισχύει c 17

Προσδιορισμός λύσης της εξίσωσης Ηλύσηγια r > r c αναπαριστά εισερχόμενο και εξερχόμενο κύμα. Στο πρόβλημα της α-διάσπασης υπάρχει μόνο το εξερχόμενο κύμα, οπότε Β = 0. 0 είναι αμελητέος, Ο δεύτερος όρος της λύσης για r < s r < r c οπότε D = 0. Η ακτινική πυκνότητα πιθανότητας δίνεται από τη σχέση 4πr 2 u(r) 2 H πιθανότητα διείσδυσης στο φράγμα Coulomb e -G είναι: 18

Προσδιορισμός λύσης της εξίσωσης ΟεκθέτηςG μπορεί λοιπόν να προσδιοριστεί από τη σχέση: 19

Υπολογισμός μέσου χρόνος ζωής α-ραδιενεργών Ο παράγοντας G (Gamow Factor) ισούται με: G = π hc Z α Z d 4πε e 0 2 2mc Q 2 F r r s c r s : απόσταση σχηματισμού α-σωματίου μέσα στον πυρήνα r c : απόσταση όπου Q = V Coulomb 20

Η συνάρτηση F(x) 2 F( x) = x π [ a cos( x ) x(1 )] F(0) = 1 F(1) = 0 21

Υπολογισμός μέσου χρόνος ζωής α-ραδιενεργών τ =τ G 23 0 e = 7 10 e G Ο παράγοντας G (Gamow Factor) εξαρτάται από: Την εκλυόμενη από την διάσπαση ενέργεια Q (Q-Value) Το φορτίο του θυγατρικού πυρήνα Z d Την ανηγμένη μάζα του συστήματος m (m -1 = m d -1 + m a -1 ) Από τη συνάρτηση F(r s /r c ) (αποτέλεσμα της ολοκλήρωσης στο φαινόμενο σήραγγος) 22

Μέσος χρόνος α-διάσπασης Ο μέσος χρόνος για α-διάσπαση δίνεται από τη σχέση τ = τ 0 e G Όπου το τ 0 = 7.0 * 10 23 sec επιλέγεται έτσι ώστε να δίνει μια ικανοποιητική προσαρμογή στη σειρά των παρατηρουμένων χρόνων ζωής. 23

Μέσος χρόνος α-διάσπασης 24

238 Υπολογισμός μέσου χρόνος ζωής α-ραδιενεργών 38 U 234 Tl + 4 He + 4.27 MeV Υπολογισμός των χαρακτηριστικών αποστάσεων r s και r c : r s = Ro (A 1 1/3 + A 2 1/3 ) = 1.1 (234 1/3 + 4 1/3 ) = 8.52 fm Q = 2Z d e 2 /(4πε o )r c r c = 2Z d e 2 /(4πε o )Q = 2*90*1.44/4.27 = 60.7 fm 25

Υπολογισμός μέσου χρόνος ζωής α-ραδιενεργών 38 U 234 Tl + 4 He + 4.27 MeV 238 F r r s c = 8.52 F = 60.7 F(0.14) = 0.534 π G = hc Zα Zde 4πε 0 2 2mc Q 2 F r r s c = π 197 2 3.93 931 4.27 ( 1.44 2 90) 0. 534 G = 91.5 τ = 7 10 23 e 91.5 = 3.8 10 17 sec Σε πολύ καλή συμφωνία με την πειραματική τιμή 2 10 17 sec 26

Σειρές Αποσύνθεσης Συνήθως η αποσύνθεση ασταθών πυρήνων οδηγεί σε άλλους ασταθείς πυρήνες. Μετά από πολλές τέτοιες αποσυνθέσεις (όλων των ειδών) που καταλήγουμε σε κάποιο σταθερό πυρήνα. Η σειρά 238 U οδηγεί τελικά στο σταθερό πυρήνα του 208 Pb, όπως παρουσιάζεται στο διάγραμμα Segre. 27

Αυθόρμητη Σχάση Σχάση: Διαδικασία τεμαχισμού ενός βαρέως πυρήνα σε δύο περίπου ίσες μάζες Ενεργειακή διερεύνηση με βάση τον ημιεμπειρικό τύπο μάζας: Συμμετρική σχάση ενός άρτιου-άρτιου (A,Z) πυρήνα σε δύο ίδιους πυρήνες (A/2, Z/2) Αγνοούμε τις ενέργειες ζευγαρώματος Για καθορισμένο λόγο Z/N δεν έχουμε συνεισφορά από τον όρο της ενέργειας ασυμμετρίας και τον όρο της ενέργειας συνοχής (όγκου). 28

Αυθόρμητη Σχάση Στη διαφορά ενέργειας σύνδεσης συνεισφέρουν λοιπόν μόνο οι ενέργειες επιφάνειας και Coulomb. ΔB= 2*B(A/2, Z/2) B(A,Z) = = -b A 2/3 { 2(1/2) 1/3 1 } d Z 2 /A 1/3 {2 (1/2) 5/3 1 } Αν ΔB > 0 τότε η σχάση είναι ενεργειακά δυνατή και τα θραύσματα αποκτούν κινητική ενέργεια ΔΒ. Η συνθήκη αυτή ικανοποιείται για Z 2 /A > 18 /A > 18 πυρήνες (βαρύτερους του 98 Mo) 29

Αυθόρμητη Σχάση Η ενέργεια από τη σχάση είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή της α-διάσπασης! Συμμετρική Σχάση of 238 U απελευθερώνει ~180 MeV Η διαδικασία της σχάσης δεν είναι εύκολα υπολογίσιμη με το φαινόμενο σήραγγας. Το θραύσμα δεν δημιουργείται στην επιφάνεια. Δύσκολος υπολογισμός του φράγματος δυναμικού. 30

Σχηματική Αναπαράσταση Συμμετρικής Σχάσης Εισάγοντας την παράμετρο παραμόρφωσης ε, είναι: a = (1+ε) R b = R/(1+ ε) 1/2 V = 4/3 π a b 2 παραμένει σταθερός 31

Ημιεμπειρικός Τύπος Μάζας Συνεισφορές στο Β/Α των επιμέρους όρων του ημιεμπειρικού τύπου μάζας Β/Α = α b / A 1/3 - s (N-Z) 2 / A 2 - d Z 2 / A 4/3 - δ / A 3/2 32

Συμμετρική Σχάση Οσυντελεστήςτουόρουε 2 είναι αρνητικός όταν: Z 2 / A > 2b/d 2 = 51 Όταν ικανοποιείται η συνθήκη αυτή τότε η σχάση προχωράει ανεμπόδιστη από οποιοδήποτε φράγμα δυναμικού! Υπάρχει ένα απόλυτο άνω όριο στη σταθερότητα των νουκλιδίων : Z=144 33

Μέσος Χρόνος Ζωής στην Αυθόρμητη Σχάση Μεταξύ του λογαρίθμου τουμέσουχρόνουζωής και του Z 2 /A υπάρχει μια εμπειρική σχέση προσεγγιστικά γραμμική. American Institute of Physics Handbook, 1972, New York: Mc Graw-Hill. 34