γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης (17-12- 2010) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο



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

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

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

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

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

γ-διάσπαση Διάλεξη 18η Πετρίδου Χαρά Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

γ-διάσπαση Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου Διάλεξη 8η Πετρίδου Χαρά Friday, December 2, 2011

γ-διάσπαση Διάλεξη 17η Πετρίδου Χαρά Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Ασκήσεις #7 αποδιεγέρσεις γ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

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

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

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

P = E /c. p γ = E /c. (p) 2 = (p γ ) 2 + (p ) 2-2 p γ p cosθ E γ. (pc) (E γ ) (E ) 2E γ E cosθ E m c Eγ

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

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 15

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΑΚΤΙΝΕΣ γ

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

ΒΙΟΦΥΣΙΚΗ. Αλληλεπίδραση ιοντίζουσας ακτινοβολίας και ύλης.

ΕΠΑ.Λ. Β ΟΜΑ ΑΣ ΦΥΣΙΚΗ I ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

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

Γ' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

p T cosθ B Γ. Τσιπολίτης K - + p K - + p p slow high ionisation Κατά τον ιονισμό το εκπεμπόμενο μ e θα έχει κινητική ενέργεια : 0 T T max

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

Άσκηση 1. 1s 2s 2p (δ) 1s 3 2s 1. (ε) 1s 2 2s 1 2p 7 (στ) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Στις παρακάτω ερωτήσεις 1-4, να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα, το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

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

ΑΠΟΔΙΕΓΕΡΣΗ (ΔΙΑΣΠΑΣΗ)

Μοριακή Φασματοσκοπία I. Παραδόσεις μαθήματος Θ. Λαζαρίδης

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

Πρόοδος µαθήµατος «οµικής και Χηµικής Ανάλυσης Υλικών» Χρόνος εξέτασης: 3 ώρες

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Ανιχνευτές σωματιδίων

Πυρηνική Επιλογής. Τα νετρόνια κατανέμονται ως εξής;

Μια εισαγωγή στις Ακτίνες Χ. Πηγές ακτίνων Χ Φάσματα ακτίνων Χ O νόμος του Moseley Εξασθένηση ακτινοβολίας ακτίνων Χ

Κεφάλαιο 37 Αρχική Κβαντική Θεωρία και Μοντέλα για το Άτομο. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΕΜΒΕΛΕΙΑ ΦΟΡΤΙΣΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

Ο Πυρήνας του Ατόμου

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Στις παρακάτω ερωτήσεις 1-4, να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα, το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

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

λ Ε Πχ. Ένα σωματίδιο α έχει φορτίο +2 όταν επιταχυνθεί από μια διαφορά Για ακτίνες Χ ή ακτινοβολία γ έχουμε συχνότητα

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

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2013

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Πυρηνικές Δυνάμεις. Διάλεξη 4η Πετρίδου Χαρά

Δx

p T cosθ B Γ. Τσιπολίτης K - + p K - + p p slow high ionisation Κατά τον ιονισμό το εκπεμπόμενο μ e θα έχει κινητική ενέργεια : 0 T T max

δ-ray με κινητική ενέργεια T e και ορμή p e παράγεται σε μια γωνία Θ q, p

Κεφάλαιο 39 Κβαντική Μηχανική Ατόμων

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Διάλεξη 5: Αποδιέγερσεις α και β

Διάλεξη 11-12: Ασκήσεις στην Πυρηνική Φυσική

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

ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

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

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

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

Διάλεξη 4: Ραδιενέργεια

ιστοσελίδα μαθήματος

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΥΛΗ

Μάθημα 12, 13, 14 Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Α

ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΚΤΙΝΩΝ Χ ΚΑΙ ΥΛΗΣ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΤΡΙΤΗ 22 MAIΟΥ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ eclass: MED808 Π. Παπαγιάννης

1. ΦΥΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ IONTIZOYΣΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ (ΑΚΤΙΝΕΣ Χ γ) Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής Παν/μιο Αθηνών

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

Μάθημα 10 & 11 Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Επιµέλεια: Οµάδα Φυσικών της Ώθησης

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

Ανακλώμενο ηλεκτρόνιο KE = E γ - E γ = E mc 2

ΑΡΧΗ 2ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΤΑΞΗ

ETY-202. Εκπομπή και απορρόφηση ακτινοβολίας ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 12. ΎΛΗ & ΦΩΣ. Στέλιος Τζωρτζάκης 21/12/2012

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Μάθημα 4 Mέγεθος πυρήνα

( E) max 1/ 2

Η απορρόφηση των φωτονίων από την ύλη βασίζεται σε τρεις µηχανισµούς:

Διάλεξη 7: Αλληλεπιδράσεις νετρονίων & πυρηνική σχάση

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Νουκλεόνια και ισχυρή αλληλεπίδραση

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

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 30/3/2017

ΑΡΧΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

Μάθημα 5 α) β-διάσπαση β) Ασκήσεις

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

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

Ξ. Ασλάνογλου Τμήμα Φυσικής Ακαδ. Έτος ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

Υπό Γεωργίου Κολλίντζα

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΚΑΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΤΗΣ ΡΑ ΙΟΧΗΜΕΙΑΣ

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

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

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

Transcript:

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης (17-12- 2010) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο 1

γ - διάσπαση Τύποι διασπάσεων Ενεργειακά Ακτινοβολία πολυπόλων Κανόνες επιλογής Εσωτερικές μετατροπές Πυρηνικός συντονισμός Φαινόμενο Möessbauer Φωτόνια στην ύλη Σηµειώσεις C&G 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 13.3 2

γ - διάσπαση Κατά την γ- διάσπαση ασταθής πυρήνας αποβάλλει την περίσσεια ενέργειας με αυθόρμητη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Η γ- διάσπαση περιλαμβάνει δύο ακόμη διαδικασίες, εσωτερική μετατροπή και εσωτερική δημιουργία ζεύγους (e + e - ). 3

γ - διάσπαση Πότε συμβαίνει μια γ- διάσπαση; Οταν δεν υπάρχει δια9έσιμη αρκετή ενέργεια Ε για να εκπεμφθεί ένα σωμάτιο (νουκλεόνιο) με ισχυρή αλληλεπίδραση ΗΜ αλληλεπίδραση << Ισχυρή αλληλεπίδραση Καταστάσεις Ε<6 MeV δεν μπορούν να διασπαστούν με Ισχυρή ΗΜ Συνήθως μετά από άλλες διασπάσεις (α, β, σχάση) Ο ποιό κοινός τρόπος αποδιέγερσης των διεγερμένων πυρηνικών καταστάσεων. Οι χρόνοι ζωής κυμαίνονται από 10-12 s - πάνω από 100 χρόνια. τ ~10-12...10 9 s 4

Ενεργειακές στάθμες του πυρήνα Κάθε διεγερμένη ενεργειακή στάθμη έχει ένα φυσικό πλάτος Γ όπως και κάθε κβαντική κατάσταση και ένα μέσο χρόνο ζωής τ, που σχετίζονται μεσω της αρχής της απροσδιοριστίας: τγ ħ Ε 0 τ ~10-12...10 9 5

Ενεργειακές στάθμες του πυρήνα Σκέδαση πρωτονίων σε πυρήνα (στόχο) Πρωτόνιο αρχικής ορμής p i, σκεδάζεται με ορμή p f, καθώς ο πυρήνας ανακρούεται. Θεωρώντας ότι ο πυρήνας στόχος απορροφά ενέργεια ΔΕ διεγείρεται σε υψηλότερη στάθμη υπολογίζουμε την ενέργεια του σκεδαζόμενου πρωτονίου Ε f. π.χ. σκέδαση p 10.02 ΜeV σε 10 B ΔΕ ΔΕ Ενέργεια ανάκρουσης Μετράμε την ενέργεια των σκεδαζόμενων πρωτονίων σε συγκεκριμένη γωνία θ. Γραμμικό φάσμα η ΔΕ παίρνει διακριτές τιμές. 6

Ενεργειακές στάθμες του πυρήνα 17 O 7

Ενεργειακές στάθμες του πυρήνα Οσο βαρύτερος ο πυρήνας τόσο περισσότερες στάθμες Οι ισχυρές δυνάμεις είναι ανεξάρτητες του φορτίου 8

στροφορμή spin του πυρήνα m=j m=(j-1) J=ħ J(J+1) m=0 m=-(j-1) m=-j J z =mħ όπου m=+j.. -J 9

Ενεργειακά Σε μια γ- μετάπτωση από μια αρχική διεγερμένη ενεργειακή στάθμη E i σε μια τελική E f, η ενέργεια του εκπεμπόμενου φωτονίου καθορίζεται απο τη διατήρηση της ενέργειας και της ορμής, E i = E f +E x. H ενέργεια της μετάπτωσης E x μοιράζεται μεταξύ του φωτονίου γ και της ενέργειας ανάκρουσης του τελικού πυρήνα, E x = E γ +Τ. p Διατήρηση ορμής : γ = E γ c = hv c = Mυ E 2 = p 2 c 2 + (mc 2 ) 2 Διατήρηση ενέργεια: T = E γ + E R = hv + 1 2 Mυ 2 = hv + 1 2M Ενέργεια ανακρουόμενου: E R = E 2 γ 2Mc << E 2 γ π.χ. Α=50, E γ = 2 ΜeV, E R 4x10 12 /2x50x10 9 40eV (<< 2 x10 6 ev) hv c 2 = hv + E 2 γ 2Mc 2 Η ενέργεια της μετάπτωσης απάγεται από το φωτόνιο 10

Ακτινοβολία πολυπόλων Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που εκπέμπεται από ένα ταλαντούμενο ηλεκτρικό ή μαγνητικό πολύπολο, και αποτελείται από φωτόνια συγκεκριμένης στροφορμής και ομοτιμίας (parity). Κατανομή φορτίου ηλεκτική ροπή Κατανομή ρεύματος μαγνητική ροπή Ταλάντωση εκπομπή φωτονίων 11

Ακτινοβολία πολυπόλων Αφού η γ ακτινοβολία προκύπτει από ηλεκτρομαγνητικές διαδικασίες, μπορεί να θεωρηθεί ως μεταβολή κατανομής φορτίου (Ε) ή μεταβολή κατανομής ρεύματος (Μ). Η εκπομπή φωτονίου κατά τη γ- μετάπτωση μπορεί να θεωρηθεί ως διαδικασία εκπομπής ακτινοβολίας πολυπόλου H εκπομπή- γ αντιστοιχεί ή σε μαγνητική (Μ) ή ηλεκτρική (Ε) ακτινοβολία πολυπόλου Ε και Μ ακτινοβολίες πολυπόλου διαφέρουν σε ομοτιμία H μεταπτώσεις γ μπορούν να χαρακτηριστούν από την στροφορμή l που απάγεται από το φωτόνιο. Η πιθανότητα μετάπτωσης μειώνεται δραματικά με την αύξηση της μεταβολής της στοφορμής 12

Ακτινοβολία πολυπόλων Kάθε πολύπολο τάξης L 2 L -πολο (1=δίπολο, 2=τετράπολο, 3=οκτάπολο...) φέρει στροφορµή L=1,2,3, (ħ) Συµβολισµός ακτινοβολίας ηλεκτρικού (ή µαγνητικού) πολυπόλου Ε1 ή Μ1,... π.χ. Ε2 : ηλεκτρικό τετράπολο (2 2 ) Μ3: µαγνητικό οκτάπολο Η οµοτιµία για την κάθε περίπτωση π γ = (-1) L ηλεκτρικό πολύπολο π γ = - (-1) L µαγνητικό πολύπολο 13

Ακτινοβολία πολυπόλων Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία θα είναι το άθροισμα των συνεισφορών των πολυπόλων (αν και συνήθως 1-2 πολύπολα προεξάρχουν) Ενα φωτόνιο (είναι ένα διανυσματικό σωμάτιο) πρέπει να φέρει τουλάχιστον μια μονάδα τροχιακής στροφορμής, (άρα δεν επιτρέπονται Ε0 και Μ0 ακτινοβολίες) Η μεταβολή της πάρυτι σε μια μετάπτωση καθορίζεται από την τάξη της αντίστοιχης ακτινοβολίας και τον τύπο του πολυπόλου Για μεταπτώσεις Ε: π i π f (E) = (- 1) L Για μεταπτώσεις M: π i π f (E) = - (- 1) L Η διατήρηση της στροφορμής και της ομοτιμίας οδηγούν σε ένα σύνολο κανόνων επιλογής οι οποίοι καθορίζουν τις επιτρεπτές μεταπτώσεις. 14

Ακτινοβολία πολυπόλων 15

Κανόνες επιλογής γ- διάσπασης Διατήρηση της στροφορµής : I in I in I f = L I f l I in + I f Αν I in =3 και I f =2, η l μπορεί να έχει τιμές 1,2,3,4,5. Αν I in =7/2 και I f =3/2, η l μπορεί να έχει τιμές 2,3,4,5. H μετάπτωση 0->0 είναι απαγορευμένη αφού j φωτονίου 0. (με εκπομπή ενός φωτονίου) προσοχή διανύσµατα και η διατήρηση της πάριτυ απαιτεί π i = π f π γ Αν I in =3 + και I f =0 +, η l μπορεί να έχει τιμές 3 και π γ =+1 Αν I in =5/2 - και I f =1/2 +, η l μπορεί να έχει τιμές 2,3 και π γ =-1 16

ενέργεια- χρόνος ζωής λ(l) = 1 τ γ = 8π(l +1) 1 l [(2l +1)!! ] 2 E γ 2L +1 2l α B(l) ( c) Β (l) είναι η ανοιγμένη πιθανότητα μετάπτωσης O Weisskopf χρησιμοποιώντας το μοντέλο των φλοιών ενός απλού σωματιδίου κατέληξε σε σχέσεις που εκφράζουν τις σταθερές διάσπασης σα συνάρτηση της Ε και Α. 17

ενέργεια- χρόνος ζωής Για Α=100, ηλεκτρικές πολυπολικές 18

γ - διάσπαση Τι γίνεται όταν ένας πυρήνας με J=0 χρειάζεται να αποδιεγερθεί; ΔΕΝ μπορεί μέσω εκπομπής γ Μπορεί να κάνει εσωτερική μετατροπή (a la Auger στο άτομο) γ e - nucl. e - Θα μπορούσε μέσω δημιουργίας ζεύγους αν E>2m e (virtual γ δεν είναι απαραίτητο να έχει S=1 και μεταρέπεται σε ζεύγος σε μια J=0 κατάσταση) γ e - nucl. e + 19

Εσωτερικές Μετατροπές 0- >0 απαγορευμένη Τι γίνεται σε μια 0 + διεγερμένη Διασπάται με Εσωτερική μετατροπή Ο πυρήνας εκπέμπει ένα δυνητικό φωτόνιο το οποίο διώχνει ένα ατομικό ηλεκτρόνιο. Η τροχιά του e περνάει μέσα από τον πυρήνα. Πιθανότητα να βρεθεί στον πυρήνα αυξάνει με τη Ζ 3. Για Ζ>> ανταγωνιζεται τις γ διασπάσεις. Εσωτερική μετατροπή ζεύγους e + e -. Ο πυρήνας εκπέμπει ένα δυνητικό φωτόνιο το οποίο διώχνει μετατρέπεται σε ζεύγος e + e -. 20

Εσωτερικές Μετατροπές Προσοχή: Δεν µπορεί να είναι Φωτοηλεκτρικό Φαινόµενο λόγω διατήρησης της στροφορµής. 21

άσκηση Δίνονται οι στάθµες του 16 Ο µε τα αντίστοιχα σπιν, πάριτυ και ενέργεια. Τί είδους µετάπτωση είναι η κάθε αποδιέγερση και πόση η ενέργεια σε κάθε περίπτωση (1,2,3,4,5). Δώστε τους δυνατούς τρόπους αποδιέγερσης της στάθµης 6.0 MeV. J i J f ΔJ l ΣJ Δπ τύπος E γ 1 3 0 3-1 E3 6.1 2 2 3 1,2,3,4,5-1 E1+M2+E3+M4+E5 0.9 3 1 3 2,3,4 +1 E2+E4+M3 1.0 4 2 0 2 +1 E2 1.0 5 1 0 1-1 E1 7.1 22

Πυρηνικός συντονισμός Resonance fluorescence Φωτόνιο απο αποδιέγερση γ απορροφάται από όμοιο πυρήνα (απορρόφηση συντονισμού), ο οποίος στη συνέχεια αποδιεγείρεται επανεκπέμποντας φωτόνιο (φθορισμός συντονισμού) (1929 Kuhn). Πολλές προσπάθειες αποδείχθηκαν άκαρπες ( - 1951). 23

Πυρηνικός συντονισμός Ανάκρουση πυρήνα κατά την εκποµή :Ε γ =Ε 0 - Ε R κατά την απορρόφηση:ε γ =Ε 0 +Ε R πλάτος της στάθµης τ Γ ħ 24

Πυρηνικός συντονισμός Πειραµατική διάταξη για τη µέτρηση φθορισµό συντονισµού ή/και απορρόφηση συντονισµού 25

Πυρηνικός συντονισμός Γιατί δεν παρατηρείτε ο πυρηνικός συντονισµός?? Διότι η γραµµή εκποµπής δεν επικαλύπτεται µε τη γραµµή απορρόφησης Αν οι δύο γραµµές επικαλύπτονται έχουµε συντονισµό. ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ Μπορεί να ξεπεραστεί το πρόβληµα µε 2 τρόπους, 1. Μειώνοντας την ενεργειακή διαφορά των δύο γραµµών (πείραµα Moon). 2. Διευρύνοντας το πλάτος των γραµµών ώστε να αλληλεπικαλυφθούν (πείραµα Malmfors, µε θερµική κίνηση). 26

1950s, Philip Moon in Birmingham Πείραμα Μoon Χρησιμοποίησε το φαινόμενο Doppler για να αντισταθμίσει το έλειμα ενέργειας μεταξύ πηγής και σκεδαστή προσθέτοντας ενέργεια : Κατέγραψε µικρή αύξηση στην ένταση της σκεδαζόµενης ακτινοβολίας. 27

Πείραμα Μoon Επιλογή ισοτόπου Σε φυσική αυθονία για σκεδαστής Να έχει διεγερμένες καταστάσεις για να χρησιμοποιηθεί ως πηγή γ. Αποδιέγερση στη βασική στάθμη Μεγάλο εύρος Γ. Απαιτούμενη ταχύτητα 32Ε/Α μέχρι 5 cm/s (εφικτή τεχνολογικά) Πηγή 198 Au (β) 198 Hg 198 Hg γ- 411 kev Σκεδαστής Hg Επιτάχυνση Επιβράδυνση Κατέγραψε µικρή αύξηση στην ένταση της σκεδαζόµενης ακτινοβολίας. 28

Rudolf L. Mössbauer Ο Mössbauer ανακάλυψε ότι σε χαµηλές θερµοκρασίες, όταν ένας πυρήνας που βρίσκεται στο πλέγµα ενός κρυστάλλου και εκπέµπει ένα γ-φωτόνιο, η ενέργεια ανάκρουσης γίνεται ελάχιστη και σε κάποιες περιπτώσεις ο κρύσταλος δεν µπορεί να απορροφήσει ενέργεια και άρα η ενέργεια ανάκρουσης µηδενίζεται. 29

Φαινόμενο Mössbauer 30

Φαινόμενο Mössbauer Δεν χρειάζεται το φαινόµενο Doppler για να έχουµε απορρόφηση συντονισµού 31

Φαινόμενο Mössbauer 32

Φαινόμενο Mössbauer 33

Αλληλεπίδραση γ - ύλης 34

Φωτόνια στην ύλη Σκέδαση Rayleigh Σύµφωνη ελαστική σκέδαση φωτονίου στο άτοµο γ + atom γ + atom Προεξάρχει για λ γ >size of atoms Σκέδαση Compton Μή σύµφωνη σκέδαση σε ατοµικό ηλεκτρόνιο (θεωρούµε σχεδόν ελεύθερο το e) γ + e - bound γ + e- free Πιθανό για E γ > min(e bind ) Φωτοηλεκτρικό φαινόµενο Απορρόφηση του φωτονίου και εκποµπή ενός ηλεκτρονίου γ + atom γ + e - free + ion Πιθανό E γ > max(e bind ) + de (E atomic-recoil, εύρος γραµµής) Δύδιµη γέννηση Απορρόφηση του γ από το άτοµο και εκποµπή ζεύγους e + e -. γ + nucleus e + + e - + nucleus recoil Απαιτείται: Eγ>2m e c 2 + E recoil (µεγάλο M recoil µικρότερο κατώφλι E recoil = P recoil2 /2M recoil ) Ο πυρήνας πρέπει να ανακρουσθεί για τη διατήρηση της ορµής, απαιτείται η παρουσία πυρήνα/ατόµου ισχυρή εξάρτηση ενεργού διατοµής από το φορτίο (αυξάνεται µε το Z) 35

Αλληλεπίδραση γ - ύλης Υλικό πυκνότητας ρ, επιφάνειας S, αποτελείται από άτομα μάζας m a, περιέχει (ρ/m a )Sdx άτομα Μαζικός συντελεστής εξασθένισης (ή απορρόφησης) συνολική ενεργός διατομή 36

Αλληλεπίδραση γ - ύλης Pb Μαζικός συντελεστής απορρόφησης ως συνάρτηση της ενέργειας του φωτονίου και οι συνεισφορές των διαφόρων φαινοµένων. 37

Φωτόνια στην ύλη Lead Carbon R Rayleigh PE Photoeffect C Compton PP Pair Produc on on nucleus PPE Pair Produc on on atomic electrons PN Giant Photo- Nuclear dipole resonance 38

ασκηση Η βασική κατάσταση του 73 Br έχει J P =½ - και οι δύο πρώτες καταστάσεις έχουν J P =⁵/₂ - (26.92 kev) και J P =³/₂ - (178.1 kev). Δώστε τις πιθανές µεταπτώσεις γ ανάµεσα σ αυτές τις στάθµες και εκτιµίστε το µέσου χρόνο ζωής της κατάστασης ³/₂ -. ( χρησιµοποιείστε τις σχέσεις του Weisskopf : Γ γ (Ε1)= 0.07Ε 3 Α 2/3, Γ γ (Μ1)= 0.0021Ε 3, Γ γ (Ε2)= 4.9 10-8 Ε 5 Α 4/3. J i J f ΔJ l ΣJ Δπ τύπος E γ (kev) 1 5/2 1/2 2,3 +1 M3+E2 26.92 2 3/2 1/2 1,2 +1 Μ1+E2 178.1 3 3/2 5/2 1,2,3,4 +1 M1+E2+M3+E4 151.18 Γ= Γ γ (Μ1)+ Γ γ (Ε2)= 0.0021Ε 3 + 4.9 10-8 Ε 5 Α 4/3 = 1.187x10-5 MeV τ=h/2πγ=5.55x10-17 s 39