Μέγεθος, πυκνότητα και σχήμα των πυρήνων. Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Σχετικά έγγραφα
Διάλεξη 1: Εισαγωγή, Ατομικός Πυρήνας

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

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

Μάθημα 4 Mέγεθος πυρήνα

Ο Πυρήνας του Ατόμου

Μάθημα 4 Mέγεθος πυρήνα

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

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:

Πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. πρωτόνιο 1 (1,67X10-24 g) +1 νετρόνιο 1 0 1,6X10-19 Cb ηλεκτρόνιο 1/1836 (9X10-28 g) -1

Μάθημα 2 Πείραμα Rutherford και μέγεθος πυρήνων, Πυρήνες-συμβολισμοί

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

Μ.Ζαµάνη

Διάλεξη 5: Αποδιέγερσεις α και β

Μάθημα 2 Σχετικιστική μηχανική, μoνάδες, εκτίμηση μεγέθους ατόμων και πυρήνων, πυρήνες-συμβολισμοί

ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Νουκλεόνια και ισχυρή αλληλεπίδραση

Πυρηνικές Δυνάμεις. Διάλεξη 4η Πετρίδου Χαρά

Μάθηµα 2 Πείραµα Rutherford και µέγεθος πυρήνων, Πυρήνες-συµβολισµοί

Διάλεξη 11-12: Ασκήσεις στην Πυρηνική Φυσική

Ξ. Ασλάνογλου Τμήμα Φυσικής Ακαδ. Έτος ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

Δευτερόνιο & ιδιότητες των πυρηνικών δυνάμεων μεταξύ δύο νουκλεονίων Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Το µοντέλο της υγρής σταγόνας

Κεφάλαιο 39 Κβαντική Μηχανική Ατόμων

Διάλεξη 6: Φυσική Ραδιενέργεια και πυρηνικές αντιδράσεις

ΔΙΑΛΕΞΗ 2 Νόμος Gauss, κίνηση σε ηλεκτρικό πεδίο. Ι. Γκιάλας Χίος, 28 Φεβρουαρίου 2014

Q 40 th International Physics Olympiad, Merida, Mexico, July 2009

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

Σημαντικό: Σε περίπτωση προβλήματος επικοινωνήστε με το διδάσκοντα

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

Μάθημα 1 α) Ύλη, τρόπος διαβάσματος και εξέτασης β) Εισαγωγή στο αντικείμενο γ) Πείραμα Rutherford, μονάδες, χρόνος ζωής ενεργός διατομή και ορισμοί

Σχάση. X (x, y i ) Y 1, Y 2 1.1

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

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

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

Πυρηνική Επιλογής. Τα νετρόνια κατανέμονται ως εξής;

Πυρηνική και Στοιχειώδη Ι (5ου εξαμήνου) Eπανάληψη μέσω ασκήσεων #1 μέγεθος πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, η μάζα ως μορφή ενέργειας

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 20 ΜΑΪΟΥ 2015 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : AΤΟΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ

Πυρηνική δύναμη Μεσόνια και θεωρία Yukawa Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Μάθημα 1 α) Ύλη, τρόπος διαβάσματος και εξέτασης β) Εισαγωγή στο αντικείμενο γ) Πείραμα Rutherford, μονάδες, χρόνος ζωής ενεργός διατομή και ορισμοί

Μάθημα 3α Ενεργός διατομή και μέση ελεύθερη διαδρομή

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.

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

Φυσικά ή τεχνητά ραδιονουκλίδια

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

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

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

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

Διάλεξη 7: Αλληλεπιδράσεις νετρονίων & πυρηνική σχάση

ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΘΕΩΡΙΑ

i. 3 ii. 4 iii. 16 Ε 1 = -13,6 ev. 1MeV= 1, J.

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

Σημαντικό: Σε περίπτωση προβλήματος επικοινωνήστε με το διδάσκοντα

Μάζα των πυρήνων. Α. Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Κεφάλαια (από το βιβλίο Serway-Jewett) και αναρτημένες παρουσιάσεις

Διάλεξη 3: Ενέργεια σύνδεσης και πυρηνικά πρότυπα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Δ. Σαμψωνίδης & Κ.Κορδάς. Ανιχνευτές : Μάθημα 1α Ενεργός διατομή αλληεπίδρασης σωματιδίων, μέση ελεύθερη διαδρομή σωματιδίου

Ενεργός διατοµή Χρυσός Κανόνας του Fermi

ΠΥΡΗΝΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ

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

Μάθημα 2-3 Σχετικιστική μηχανική, μoνάδες, εκτίμηση μεγέθους ατόμων και πυρήνων, πυρήνες-συμβολισμοί

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙΔΕΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΤΑΞΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2003

Το άτομο και η δομή του Ανακάλυψη του πυρήνα

1. Ηλεκτρικό Φορτίο. Ηλεκτρικό Φορτίο και Πεδίο 1

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Φυσική για Μηχανικούς

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

Πυρηνική Φυσική Θεόδωρος Μερτζιμέκης Ασκήσεις Παραδόσεων, Χειμ. Εξάμηνο

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΑΚΤΙΝΕΣ γ

Ηλεκτρισμός: Το φορτίο στο εσωτερικό του ατόμου

Φυσική ΙΙ (Ηλεκτρομαγνητισμός Οπτική)

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

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 08/11/2015 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ:

Από τι αποτελείται το Φως (1873)

ΕΠΑ.Λ. Β ΟΜΑ ΑΣ ΦΥΣΙΚΗ I ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΥΛΙΚΑ ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝ

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

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

1. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ):

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

Διάλεξη 2: Πυρηνική Σταθερότητα, σπιν & μαγνητική ροπή

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

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

Φυσική για Μηχανικούς

Ραδιενέργεια Ένα τρομακτικό όπλο ή ένα μέσον για την έρευνα και για καλλίτερη ποιότητα ζωής; Για πόσο μεγάλες ενέργειες μιλάμε; Κ.-Α. Θ.

1 p p a y. , όπου H 1,2. u l, όπου l r p και u τυχαίο μοναδιαίο διάνυσμα. Δείξτε ότι μπορούν να γραφούν σε διανυσματική μορφή ως εξής.

Α2. Στο πρότυπο του Bohr, ο λόγος της κινητικής προς τη δυναμική ενέργεια του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου είναι ίσος με: α. β. γ. δ.

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.

Αντιδράσεις των κοσμικών ακτίνων στην ατμόσφαιρα,

Φυσική για Μηχανικούς

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

Transcript:

Μέγεθος, πυκνότητα και σχήμα των πυρήνων Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Ποιο είναι το μέγεθος των πυρήνων; Τι πυκνότητα έχουν οι πυρήνες; Πως κατανέμεται η πυρηνική ύλη στον πυρήνα; Πώς κατανέμεται το ηλεκτρικό φορτίο στον πυρήνα; Τί σχήμα έχουν οι πυρήνες; (έκπληξη (?): Οι πυρήνες δεν είναι όλοι σφαιρικοί!)

Τι εννοούμε λέγοντας μέγεθος του πυρήνα ; Καλλιτεχνική απεικόνηση της κυματοσυνάρτησης ενός ηλεκτρονίου (Art by Blake Stacey.) ΑΤΟΜΑ: Η ηλεκτρονική πυκνότητα πιθανότητας για τα λίγα πρώτα τροχιακά του ατόμου υδρογόνου (δίνονται οι επίπεδες διατομές). Από την Ατομική Φυσική ξέρουμε ότι τα όρια των ατόμων δεν τελειώνουν απότομα δεδομένου ότι η κυματοσυνάρτηση των εξωτερικών ηλεκτρονίων εξασθενεί βαθμιαία. Κάτι παρόμοιο συμβαίνει και στην Πυρηνική Φυσική!

Σκέδαση Rutherford Η ύπαρξη των πυρήνων στα άτομα αλλά και η τάξη μεγέθους των πυρήνων αποκαλύφθηκε για πρώτη φορά με τη σκέδαση σωματιδίων άλφα σε στόχο λεπτού μεταλλικού φύλλου.

Σκέδαση σωματίων α σε πυρήνες Ο τύπος σκέδασης Rutherford (που θεωρεί μόνο την άπωση Coulomb και τον πυρήνα ως σημειακό σκεδαστή) παύει να ισχύει όταν η κιν. ενέργεια του σωματίου α ξεπεράσει μια τιμή, όταν δηλαδή πλησιάζει πολύ κοντά στον πυρήνα. Συμπέρασμα της σκέδασης Rutherford: Το μέγεθος των πυρήνων είναι γύρω στα 10-14 m Η απόκλιση της καμπύλης οφείλεται στο ότι σε πολύ κοντινές προσεγγίσεις των σωματίων α στους πυρήνες του στόχου, αρχίζει να μπαίνει στο παιχνίδι και η ισχυρή πυρηνική δύναμη.

Το είδωλο (και η πληροφορία που λαμβάνουμε) εξαρτάται από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας Η δυνατότητα απεικόνισης λεπτομερειών ενός αντικειμένου περιορίζεται λόγω της αναπόφευκτης περίθλασης του προσπίπτοντος κύματος και της δημιουργίας κροσσών περίθλασης. Η απεικόνιση δύο σημείων ενός αντικειμένου ως ξεχωριστών σημείων είναι δυνατή εάν τα δύο είδωλα απέχουν μεταξύ τους τουλάχιστον τόσο ώστε ο πρώτος σκοτεινός δακτύλιος του ενός να συμπίπτει με το κέντρο της φωτεινής περιοχής του άλλου. Προκύπτει ότι για να διακρίνουμε δύο σημειακές πηγές που βρίσκονται σε απόσταση d μεταξύ τους και τις φωτίζουμε με μήκος κύματος λ, θα πρέπει να ισχύει: λ d

Για μια πιο λεπτομερή μελέτη των πυρήνων απαιτείται να χρησιμοποιηθούν στη σκέδαση σωματίδια με μικρότερο μήκος κύματος de Broglie, συγκρίσιμο με το μελετούμενο μέγεθος, άρα μεγαλύτερης ορμής-ενέργειας. 12,4 kev 124 MeV 1,24 GeV 1,24 TeV h p p h E 2 c Μικρότερο μέγεθος Μεγαλύτερη ενέργεια

electron scattering Τα ηλεκτρόνια της β-διάσπασης δεν είναι κατάλληλα επειδή: 1 Δεν είναι μονοενεργειακά (έχουν συνεχές φάσμα) 2 Έχουν μικρές κινητικές ενέργειες Τυπικές τιμές μέγιστης ενέργειας από β-διάσπαση T e ~1 MeV p e ~1.42MeV/c de Broglie s wave length h p e 197.3 2 873fm 1.42 Πολύ μεγάλο!! Χρειαζόμαστε ηλεκτρόνια από επιταχυντή!

Μέγεθος των πυρήνων Διαπιστώνεται από τα πειράματα σκέδασης ότι η ακτίνα R των πυρήνων αυξάνει με τον αριθμό των νουκλεονίων A στον κάθε πυρήνα, και συγκεκριμένα η R είναι ανάλογη της κυβικής ρίζας του μαζικού αριθμού Α R = R 0 A 1/ 3 Το R 0 είναι μεταξύ 1,1 fm και 1,5 fm (κατανομή ηλεκτρικού φορτίου και πυρηνικής ύλης, αντίστοιχα).

Υποθέτοντας σφαιρικό πυρήνα: Πυρηνική πυκνότητα M V M 4 3 3 3 0 0 R 3 Am p 4 AR 3 m p 4 R 3 const. Θέτοντας τη μάζα πρωτονίου 1.67 10-27 kg και την R 0 =1.3 10-15 m, βρίσκουμε : ρ = 10 14 g/cm 3 ή ρ 0,2 νουκλεόνια/fm 3 Μακροσκοπικά αντικείμενα με πυρηνική πυκνότητα είναι οι αστέρες νετρονίων

Ηλεκτρικό φορτίο του πυρήνα Το φορτίο του πυρήνα είναι ακριβώς το άθροισμα των φορτίων των πρωτονίων. Το άτομο του υδρογόνου είναι ηλεκτρικά ακριβώς ουδέτερο. Το ίδιο συμβαίνει με το νετρόνιο. Παρά την ηλεκτρική ουδετερότητα, το νετρόνιο (όπως και το ουδέτερο άτομο Η), έχει κατανομή ηλεκτρικού φορτίου. Το ίδιο δείχνει και η ύπαρξη στο νετρόνιο μαγνητικής διπολικής ροπής, δηλαδή την κατανομή ηλεκτρικού φορτίου. Υπάρχουν δύο είδη κατανομής στον πυρήνα που μελετούμε: Κατανομή ηλεκτρικού φορτίου Κατανομή πυρηνικής μάζας

Με σκέδαση π.χ. ηλεκτρονίων βρίσκουμε την κατανομή φορτίου στους πυρήνες επειδή τα ηλεκτρόνια δεν αλληλεπιδρούν μέσω πυρηνικών δυνάμεων αλλά μόνο με δυνάμεις Coulomb. Με σκέδαση π.χ. νετρονίων βρίσκουμε την κατανομή πυρηνικής ύλης στους πυρήνες επειδή τα νετρόνια είναι ηλεκτρικώς ουδέτερα και αλληλεπιδρούν μόνο μέσω πυρηνικής δύναμης. Nuclear matter distribution Nuclear charge distribution

Πυρηνική σκέδαση και πυρηνικό μέγεθος Σκέδαση ηλεκτρονίων Σκέδαση νετρονίων Κατανομή ηλεκτρικού φορτίου στον πυρήνα Κατανομή πυρηνικής ύλης στον πυρήνα Σκέδαση και άλλων σωματιδίων 4 protons α-particles 2He deuterons 2 1H tritons 3 1H helions He 3 2

Κατανομή ηλεκτρικού φορτίου Nuclear charge distribution Δύο μοντέλα: Model I μία τετράγωνη κατανομή που τελειώνει απότομα. Model II κατανομή με ομαλή κάτάληξη που περιγράφεται από τη στατιστική Fermi-Dirac. Η κατανομή αυτή για τους πυρήνες περιγράφεται από τον τύπο Saxon-Woods.

Model I ρ(r) = ρ 0, r < R ρ(r) = 0, r > R Το συνολικό φορτίο του πυρήνα είναι Ze. Άρα, θα πρέπει να ισχύει η σχέση: 3 3 R 0 Ze 4 Για σφαιρικό πυρήνα

ρ/ρ 0 R 4.4α Model II Πυρήνες με: α) σταθερή πυκνότητα β) με εξωτερικό φλοιό όπου η πυκνότητα φθίνει εκθετικά r α ( r) 0 r 1 exp 1/ 3 R A R a Ze 3 0dr dr 4 0 1 exp[( r R) / a] 0 1 exp[( r R) / a] Συνολικό φορτίο του πυρήνα Για σφαιρικό πυρήνα

4.4α ρ/ρ 0 R ( r) 1 0 r exp R a r α Από τα πειράματα σκέδασης ηλεκτρονίων προκύπτει ότι, για πυρήνες με Α>40, καλή προσέγγιση για τις παραμέτρους μεγέθους αποτελούν οι τιμές: Πυκνότητα: ρ 0 = 0.165 νουκλ./fm 3 = 0.165 10 39 νουκλ./cm 3 Παράμετρος ακτίνας: R = (1.1 fm) Α 1/3 Παράμετρος πάχους «επιδερμίδας»: α = 0.5 fm 4.4 α = 2.2 fm

Στα πειράματα σκέδασης ηλεκτρονίων, τα ηλεκτρόνια μπορούν να θεωρηθούν κβαντομηχανικά κύματα με μήκος κύματος: Η κατανομή του ηλεκτρικού φορτίου του πυρήνα αποτελεί ένα οπτικό εμπόδιο για αυτά τα ηλεκτρονικά κύματα. Η διαφορική ενεργός διατομή σκέδασης σε διάφορες γωνίες μπορεί να θεωρηθεί ως το diffraction pattern που δίνει το πέρασμα του ηλεκτρονικού κύματος μέσα από την κατανομή φορτίου του πυρήνα. Εφόσον δεν έχουμε ένα σημειακό φορτίο, πρέπει να εισάγουμε στον τύπο σκέδασης έναν παράγοντα μορφής (form factor) F(θ) που να σχετίζεται με την κατανομή φορτίου. h p e

Σχήμα των πυρήνων d ( ) F( ) d A( ) 2 2 d ( ) d Mott Form factor F(θ) d d ( ) / ( ) d d 2 F( ) Mott Η διαφορική ενεργός διατομή σκέδασης Mott (Mott cross section) θεωρεί μόνο σημειακές ηλεκτρικές ή/και μαγνητικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ ηλεκτρονίου-βλήματος και του πυρήνα-στόχου.

Απωστικές δυνάμεις εντός των πυρήνων και ηλεκτροστατική ενέργεια Στον εκπληκτικά μικρό όγκο του πυρήνα βρίσκεται εγκλωβισμένος ένας μεγάλος αριθμός νουκλεονίων, πολλά από τα οποία είναι πρωτόνια που απωθούνται μεταξύ τους λόγω δύναμης Coulomb. ΑΣΚΗΣΗ α) Βρείτε ως χαρακτηριστική περίπτωση την απωστική ηλεκτροστατική δύναμη μεταξύ δύο πρωτονίων σε απόσταση 1 fm. b) Αποδείξτε ότι η ηλεκτροστατική ενέργεια που περιέχεται σε ένα σφαιρικό πυρήνα (Z, A) είναι ανάλογη του Ζ 2 /Α 1/3. c) Θεωρώντας ότι η ηλεκτροστατική ενέργεια δίνεται από τη σχέση E c (0.81MeV) Z A 2 1/ 3 δείξτε ότι για τον πυρήνα 120 Sn η ενέργεια αυτή είναι 500 MeV.