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

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

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

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

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

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Τμήμα T3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου. Μάθημα 15

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

Aσκήσεις. 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 6

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

ΑΠΟΔΙΕΓΕΡΣΗ (ΔΙΑΣΠΑΣΗ)

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

β - 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

Μάθημα 10 & 11 Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

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

Μάθημα 12, 13, 14 Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

Πυρηνική Επιλογής. Τα νετρόνια κατανέμονται ως εξής;

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

Μάθημα 5 α) β-διάσπαση β) Ασκήσεις

Μάθημα 14 β-διάσπαση B' μέρος

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

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Μάθημα 7 & 8 Κβαντικοί αριθμοί και ομοτιμία (parity) ουσιαστικά σημεία με βάση το άτομο του υδρογόνου ΔΕΝ είναι προς εξέταση

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

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

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

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

Διάλεξη 11-12: Ασκήσεις στην Πυρηνική Φυσική

Μάθημα 9 Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό Yukawa Δευτέριο Βάθος πηγαδιού δυναμικού νουλεονίνων Ενέργεια Fermi

Ξ. Ασλάνογλου Τμήμα Φυσικής Ακαδ. Έτος ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

Διάλεξη 5: Αποδιέγερσεις α και β

ΠΥΡΗΝΙΚΗ. 12 διευκρινήσεις και σημαντικά σημεία (όχι σ' όλη την ύλη, αλλά τα βασικότερα είναι εδώ) Κ. Κορδάς

Ασκήσεις #1 επιστροφή 11/11/2011

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

Ασκήσεις #1 επιστροφή 11/11/2011

ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

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

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Διάλεξη 4: Ραδιενέργεια

Πυρηνική Φυσική Θεόδωρος Μερτζιμέκης Ασκήσεις Παραδόσεων, Χειμ. Εξάμηνο

Γ' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

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

Νουκλεόνια και ισχυρή αλληλεπίδραση

Ασκήσεις #7 αποδιεγέρσεις γ

Ο Πυρήνας του Ατόμου

Μάθημα 5 α) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό β) Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

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

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Μελέτη και ιδιότητες της βήτα διάσπασης. Βασιλική Μπέτα Α.Ε.Μ.: Επιβλέπων Καθηγητής: Χαράλαμπος Μουστακίδης

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

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

ΕΠΑ.Λ. Β ΟΜΑ ΑΣ ΦΥΣΙΚΗ I ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

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

Πυρηνικές Δυνάμεις. Διάλεξη 4η Πετρίδου Χαρά

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

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 20η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

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

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

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

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

Διάλεξη 3: Ενέργεια σύνδεσης και πυρηνικά πρότυπα

Η ενέργεια σύνδεσης των νουκλεονίων χαρακτηρίζεται από τα εξής χαρακτηριστικά:

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΤΡΙΤΗ 22 MAIΟΥ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

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

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

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.

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

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΑΚΤΙΝΕΣ γ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Από τις σημειώσεις του καθηγητή Stewart McKenzie c.uk/teaching.html. Μοριακά ενεργειακά επίπεδα. τυπικά

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΥΡΙΑΚΗ 15 ΜΑΡΤΙΟΥ 2015

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

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Ενότητα 5

Μάθημα 4 Mέγεθος πυρήνα

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

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

Σημαντικό: Σε περίπτωση προβλήματος επικοινωνήστε με το διδάσκοντα

Ασκήσεις #1 επιστροφή 15/10/2012

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

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

Niels Bohr ( ) ΘΕΜΑ Α

Φερμιόνια & Μποζόνια

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 27/3/2014

Μάθημα 4 Mέγεθος πυρήνα

Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήµιο Ενδεικτικές Λύσεις Θεµάτων Τελικών εξετάσεων στη Θεµατική Ενότητα ΦΥΕ34

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.

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.

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 2η Πετρίδου Χαρά

ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ κβαντισμένη h.f h = J s f = c/λ h.c/λ

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. 1.

Μάθημα 4 α) Άλφα διάσπαση β) Σχάση και σύντηξη

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 30/3/2017

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 25η Πετρίδου Χαρά

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

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

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

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ. Ομοτιμία Κβαντικοί Αριθμοί Συμμετρίες και Νόμοι Διατήρησης

Transcript:

β διάσπαση II Δήμος Σαμψωνίδης (30-11- 2016) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο 1

Fermi- Kurie plot (μάζα ν) Διάγραμμα της ρίζας του αριθμού των σωματίων β με ορμή (ή ενέργεια) μέσα σε μια στενή περιοχή, διά μιας συνάρτησης Fermi ως συνάρτηση της ενέργειας των β. Είναι ευθεία για επιτρεπτές μεταπτώσεις (και για μερικές απαγορευμένες). Με fiwng των σημείων μπορεί να βρεθεί η E max των β- σωματιδίων 2

Fermi- Kurie plot 3

4

Fermi- Kurie plot 5

Μάζα ν (ταλαντώσεις ν) Μάζα ν ǂ 0 (παρατηρήσαµε ταλαντώσεις ν) : ένα είδος νετρίνο µετατρέπεται σε ένα άλλο à γίνεται µόνο αν τα νετρίνα έχουν µάζα: άρα έχουν µάζα... MINOS experiment 6

Spin και πάριτυ ενός πυρήνα (J και πάριτυ: J p ) l Σπιν πυρήνα, J = ολικό τροχιακό σπίν των νουκλεονίων + το άθροισμα των σπιν τους. l Parity = +1 ή - 1 l Parity πυρήνα=( 1) l, όπου l=τροχιακή στροφορμή του πυρήνα l Οπότε για κάθε πυρήνα δίνουμε σπιν (J) και parity (π): J π π.χ., 2 + 7

Κβάντωση στροφορμής L = l( l +1)! óπoυ : l = 0, 1,..., n 1 Άθροισµα στροφορµών: l z( 1+2) = l z( 1) +l z( 2) l 1 l 2 l 1+2 l 1 +l 2 8

Ομοτιμία (parity) l l Κάθε ιδιοκατάσταση της ενέργειας, στροφορμής και σπιν στο άτομο χαρακτηρίζεται από κβαντικούς αριθμούς {n, l, s, m l, m s }. Ο τρόπος που συμπεριφέρεται η αντίστοιχη κυματοσυνάρτηση σε αναστροφή του χώρου (που είναι το αποτέλεσμα της εφαρμογής του τελεστή της ομοτιμίας/parny, P, πάνω της) μπορεί να ορίσει κι άλλον έναν κβαντικό αριθμό: την ομοτιμία ή parity l Κι έτσι γράφουμε το σπίν και την ομοτιμία ως J π π.χ. 9

Parity: η αναστροφή του χώρου και η Αρχή του Pauli l Όλα τα σωµατίδια µε ακέραιο σπιν (s=0, 1, 2, ) - τα αποκαλούµενα µποζόνια περιγράφονται από συµµετρικές κυµατοσυναρτήσεις (Parity = +1), ενώ όλα τα σωµατίδια µε ηµι-ακέραιο σπιν (s=1/2, 3/2, ) - τα αποκαλούµενα φερµιόνια περιγράφονται από αντισυµµετρικές κυµατοσυναρτήσεις (Parity = -1) ως προς την εναλλαγή των µεταβλητών τους (=αναστροφή του χώρου) 10

Σπιν και πάριτυ (J π ) - μοντέλο των φλοιών l Σπιν πυρήνα, J = ολικό τροχιακό σπίν των νουκλεονίων + το άθροισμα των σπιν τους.! J πυρηνα! L! νουκλ. + νουκλ S ( )!! = νουκλ L + S l To ολικό σπίν (J) άρτιων- άρτιων πυρήνων έχει βρεθεί ότι είναι 0 και η πάριτυ + : J π = 0 + άρα, υπάρχει ισχυρό ζευγάρωμα των σπιν που δίνει άθροισμα 0 l Για περιττό αριθμό νουκλεονίων, το ασύζευκτο νουκλεόνιο καθορίζει σπίν και parity του πυρήνα π.χ., 17 8 Ο : Jπ = 5/2 +,σελ. 87 βιβλίου σας. Parity = (- 1) l l Για περιττούς-περιττούς πυρήνες, το κάθε αζευγάρωτο πρωτόνιο και νετρόνιο συνεισφέρουν το δικό τους J π. Το ολικό σπίν είναι το άθροισµα των επι µέρους σπίν σύµφωνα µε τους κανόνες άθροισης σπιν, αλλά αν έχουµε πολλες επιλογές δεν έχουµε κάποιον γενικό κανόνα για το ποιό αποτέλεσµα προτιµάται. Η ολική πάρτυ είναι το γινόµενο των επι µέρους πάριτυ. 11

Σπιν και πάριτυ (J π ) - μοντέλο των φλοιών Παράδειγµα - Εξηγείστε τα J π του πίνακα 4.2, µε τον πίνακα 5.1 του βιβλίου σας l π.χ., 17 8 Ο : α) τα 8 πρωτόνια συνεισφέρουν Jπ = 0 + β) από τα 9 νετρόνια, τα 8 συνεισφέρουν J π = 0 +, κι έτσι το ένατο (το αζευγάρωτο) καθορίζει το J π. Όµως, το ένατο νετρόνιο είναι στον φλοιό 1d 5/2 : το d µας λέει ότι l=2 παριτυ = (-1)^l = (-1)^2 = +1 και το 5/2 µας λέει ότι j=5/2, οπότε αυτό το ασύζευκτο νετρόνιο δίνει: J π = 5/2 + για το 17 8 Ο 12

β- διασπάσεις: Επιτρεπτές και απαγορευμένες Οι αποδιεγέρσεις β κατηγοριοποιούνται σε επιτρεπτές ή απαγορευµένες όσον αφορά τη διατήρηση του σπίν κατά τη διάσπαση: l Επιτρεπτές σηµαίνει ότι έχουν πολύ µεγαλύτερη πιθανότητα να γίνουν, σε σχέση µε άλλες που είναι πιό σπάνιες και λέγονται απαγορευµένες. l Όσο µεγαλύτερου βαθµού απαγόρευση έχει µια διάσπαση, τόσο πιό σπάνιο είναι να γίνει. 13

Διατήρηση στροφορμής (σπιν) Γενικά, με διατήρηση του σπίν, γράφουμε για τη β- διάσπαση: Όπου: και είναι το ολικό σπίν του αρχικού και του τελικού πυρήνα, αντίστοιχα,!! J i S ev J f είναι το ολικό σπίν του συστήματος ηλεκτρονίου- αντινετρίνο πού μπορεί να είναι 0 ή 1 (αφού συνδυάζω το ηλεκτρόνιο και το αντινετρίνο που έχουν σπίν 1/2 το καθένα), και! l ev είναι η σχετική στροφορμή ηλεκτρονίου- αντινετρίνο. 14

Στροφορμή λεπτονίων Θεωρούµε µια διάσπαση µε στροφορµή L=1ħ Εστω ότι η διάσπαση συµβαίνει στην επιφάνεια τουπυρήνα σε απόσταση r=5fm Ποια η επίδραση στην ενέργεια των λεπτονίων? Για τη µέγιστη στροφορµή για την εκποµπή σε απόστση 5fm : Αυτό συνεπάγεται ότι τα λεπτόνια εκπέµπονται µε σχεδόν µηδενική στροφορµή 15

Στροφορμή λεπτονίων (ΙΙ) Τα λεπτόνια (e και νετρίνο) είναι ελαφρά Η στροφορµή των λεπτονίων µπορεί L 0 αν: Εκπέµπονται µε µεγάλη ενέργεια, αλλά η µέγιστη ενέργεια εκποµπής = Q Εκπέµπονται από µεγάλη απόσταση (ακτίνα r), είναι πιθανό καθώς η κατανοµή της πυκνότητας του πυρήνα επεκτείνεται πέρα από την ακτίνα r, αλλα µε µικρή πιθανότητα. Οι β διασπάσεις µε µεγάλους ρυθµούς (µικρούς τ) είναι διαδικασίες µε L=0, ενώ οι διαδικασίες µε L=1, L=2 και L=3 είναι πιθανές αλλά µε µεγάλους χρόνους ζωής. 16

Μεταβολή σπιν μεταξύ αρχικού και τελικού πυρήνα και σχετική τροχιακή στροφορμή ηλεκτρονίου- νετρίνο 17

Επιτρεπτές μεταπτώσεις: Fermi ή Gamow- Teller ανάλογα με S eν =0 ή 1 18

Επιτρεπτές μεταπτώσεις: μεταβολή της parnty π p =π d (-1) l è Δπ = π p π d = (-1) l Όπου l η στροφορµή του συστήµατος ηλεκτρονίου-αντινετρινο 19

Επιτρεπτές μεταπτώσεις: μεταβολή της parnty 20

Απαγορευμένες β- διασπάσεις Όταν δεν έχουµε ΔJ = 0 ή 1 και Δπάριτυ = Δπ = +1, τότε η β-διάσπαση είναι απαγορευµένη. Ερώτηση: Μια απαγορευµένη µετάπτωση (δηλαδή που δεν είναι ΔJ Δπ = 1 + ή ΔJ Δπ = 0 + ), τι τάξης απαγορευµένη είναι; Απάντηση: όση η ελάχιστη τιµή της l ev που µας χρειάζεται για να εξηγήσουµε τη µετάπτωση που µας δίνεται. Βρίσκουµε την τιµή αυτή δοκιµάζοντας: 1) ποιό l ev χρειάζεται (άρτιο ή περιττό) για να εξηγήσει την Δπάριτυ, και 2) πόσο να είναι αυτό το l ev για να µας δώσει το ΔJ (σε συνδυσαµό µε το S ev = 0 ή 1) 21

Τάξη β- διάσπασης Οπότε: ΚΑΝΟΝΑΣ #3: l η τάξη της β- διαπασης είναι το μικρότερο l eν που εξηγεί και την μεταβολή της παριτυ [ Δπάριτυ = (- 1) l ] και τη μεταβολή του σπιν ΔJ μεταξύ αρχικού και τελικού πυρήνα. l Αν αυτό το l είναι το l=0, τότε η β- διάσπαση ονομάζεται επιτρεπτή, l αλλιώς ονομάζεται απαγορευμένη τάξης l. ( απαγορευμένη λέγεται γιατί έχει πολύ μικρότερη πιθανότητα να γίνει, σε σχέση με την επιτρπτή ) 22

β διασπαση 23

Άσκηση: αντιδράσεις β- διάσπασης: Q- values, επιτρεπτές, τάξη απαγόρευσης Για να βρίσκετε τις ατομικές μάζες των στοιχείων που σας χρειάζονται, χρησιμοποιείτε: Μ(Α,Ζ) = 931.478 * Α + Δ (MeV), Όπου το Δ το βρίσκεται για κάθε στοιχείο και τα ισότοπά του στο: h p://skiathos.physics.auth.gr/atlas/nuclear_physics/wallarge.pdf l l Δ( 66 Ga) = 63.724 MeV, Δ( 66 Zn) = 68.899 MeV Δ( 72 As) = 68.230 MeV, Δ( 72 Ge) = 72.586 MeV l m(e) = 0.511 ΜeV, m(ν) = 0 24

Άσκηση σημείωση για επιτρεπτή ή όχι με ΔJ Δπ = 2+ έχουμε αναγκαστικά l=άρτιο γιατί (- 1) l = +1. Αφού το S ev γίνεται το πολύ S ev =1, δεν μπορεί να γίνει η μετάβαση με l=0. Άρα δεν είναι επιτρεπτή η μετάβαση. * Η επόμενη άρτια τιμή είναι l=2. Με S=0, δίνουν ΔJ=2. Με S=1, δίνουν από ΔJ = 2-1 =1 μέχρι και 2+1=3, οπότε το l=2 (και με S=0 και με S=1) μπορεί να εξηγήσει το ΔJ=2+ απαγορευμένη 2ης τάξης 25

β- διάσπαση Enrico Fermi: θεωρία της β- διάσασης. Θεωρεί ότι τα σωμάτια που αλληλεπιδρούν ότι βρίσκονται στο ίδιοσημείο Σύγχρονη εικόνα. Η β- διάσπαση προκαλείται από την ασθενή δύναμη, που σημαίνει αλληλεπίδραση μέσω ανταλλαγής ένοςσωματιδίου W Αλληλεπίδραση επαφής Αλληλεπίδραση με ανταλλαγή W 26

Θεωρία Fermi Fermi (1934) : απλή θεωρία, περιγράφει τα φάσματα, εξηγεί ποιοτικά τους μέσους χρόνους ζωής τ, αλλά δεν επιτρέπει την παραβίαση της ομοτιμίας Αρχική κατάσταση Τελική κατάσταση O ρυθμός μεταπτώσεων Όπου Η f0 το στοιχείο πίνακα της αλληλεπίδρασης και Η η χαμιλτονιανή για τη μετάπτωση από την κατάσταση 0- >f Θεωρεί ότι τα σωμάτια που αλληλεπιδρούν βρίσκονται στο ίδιο σημείο n f (E 0 )=dn/de: πυκνότητα των τελικών καταστάσεων οπου G W η σταθερά Fermi, μέτρο της ισχύος της ασθενούς αλληλεπίδρασης 27

Θεωρία Fermi Αναπτύσοντας σε σειρά Taylor Επιτρεπτές μεταπτώσεις: ο πρώτος όρος 0 Απαγορευμένη α τάξης : ο πρώτος όρος =0, δεύτερος 0 Απαγορευμένη β τάξης : ο πρώτος όρος = δεύτερο=0, τρίτος 0... Οι ρυθμοί διάσπασης των καταστάσεων εξαρτώνται από την τάξη απαγόρευσης, (η οποία εξαρτάται από τη μεταβολή του spin) 28

Θεωρία Fermi (φάσματα e +, e - ) Έστω β- διάσπαση όπου το e με ενέργεια Ε e (σχετικιστική). Ε 0 =Ε e + Ε ν Ο ρυθμός μεταπτώσεων που καταλήγουν σε ενέργειες από Ε e μέχρι Ε e +dε e Η σχετικιστική πυκνότητα καταστάσεων ενός σωματίου μάζας m Τελικά όπου Ο ρυθμός μεταπτώσεων εξαρτάται από την ενέργεια του e - (e + ). Αν λάβουμε υπόψη την αλληλεπίδραση με το πεδίο Coulomb του θυγατρικού (Ζ d ), όπου 29

Θεωρία Fermi(φάσματα e +, e - ) Η σχέση προσεγγίζεται ως όπου η=±ζ d e 2 /4πε 0 ħυ (-για e -, +για e + ) è Για e - υ- >0 F(Z,E e )- >2πη, το S c 0 πεδίο Coulomb ελκτικό Για e + πεδίο Coulomb απωστικό 30

Σύλληψη ηλεκτρονίου Θεωρώντας ότι η μετάπτωση είναι επιτρεπτή καταλήγουμε : Αγνοώντας την ανάκρουση του πυρήνα και θεωρώντας m ν =0 παίρνουμε και ρυθμό διασπάσεων σύλληψης Για μεγάλα Ζ η σύλληψη ηλεκτρονίου προεξάρχει 31

Άσκηση 1 Το ισότοπο του άνθρακα 14 C παράγεται από πυρηνικές αντιδράσεις των 6 κοσµικών ακτίνων στην ατµόσφαιρα. Διασπάται δίνοντας 14 N. 7 α) Τί είδους διάσπαση είναι; Δώστε την αντίδραση της διάσπασης. β) Αν οι ατοµικές µάζες 14 C και 14 Ν είναι 13044,00 MeV/c 2 και 13043,85 MeV/c 2 αντίστοιχα, πόση είναι η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την αντίδραση; γ) Σχεδιάστε το ενεργειακό φάσµα των ηλεκτρονίων. Δίνονται οι µάζες: M(n) = 939.6 MeV/c 2, M(p)=938,3 MeV/c 2, M(e)=0,511 MeV/c 2 32

Άσκηση 1 Λύση (α,β) l α) 14 C -> 14 N + e- + v 6 7 e ; Q = M( 14 C) 6 M(14 N) = 0.15 MeV 7 l β) Ατοµικές µάζες (M): δίνονται πάντα για άτοµα µε ίσο αριθµό ηλεκτρονίων και πρωτονίων 6e 6p 6e 7p + e - + v Βασική ιδέα: Τα ατοµικά ηλεκτρόνια βρίσκονται από τη µιά στιγµή στην άλλη µε περισσότερα πρωτόνια στον πυρήνα. Μάζα ατόµου µε: Ζ+1 πρωτόνια και Ζ+1 ηλεκτρόνια l ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Αν θέλουµε, µπορούµε να δουλεύουµε µε πυρηνικές µάζεςm (m πυρ ): m πυρ ( 14 6 C) = m πυρ (14 7 N) + m e + Q όπου: m πυρ ( Α Ζ Χ) = Μ ατόµου (Α Ζ Χ) Ζ*m e = Μ(Α Ζ Χ) Ζ*m e M( 14 6 C) 6*Μ(e) = M(14 7 N) 7 *M(e) + M(e) + Q ==> Q = M(14 6 C) M(14 7 N) 33

Άσκηση 1 Λύση (α,β) l α) 14 C -> 14 N + e- + v 6 7 e ; Q = M( 14 C) 6 M(14 N) = 0.15 MeV 7 l β) Ατοµικές µάζες (M): δίνονται πάντα για άτοµα µε ίσο αριθµό ηλεκτρονίων και πρωτονίων 6e 6p 6e 7p + e - + v Βασική ιδέα: Τα ατοµικά ηλεκτρόνια βρίσκονται από τη µιά στιγµή στην άλλη µε περισσότερα πρωτόνια στον πυρήνα. Μάζα ατόµου µε: Ζ+1 πρωτόνια και Ζ+1 ηλεκτρόνια l γ) Ενεργειακό φάσµα ηλεκτρονίων = κατανοµή των ενεργειών ηλεκτρονίων = πληθυσµός ηλεκτρονίων (άξονας y) σαν συνάρτηση της ενέργειας του ηλεκτρονίου (άξονας x) Αριθµός ηλεκτρονίων / MeV T(e) = E(e) m(e) c 2 34

ΠΡΟΣΟΧΗ #1) αν όχι από βασική σε βασική κατάσταση: l l Oι τιμές του Q που δίνονται στα προηγούμενα είναι για β- διασπάσεις από - Τη βασική στάθμη του πατρικού πυρήνα - Στη βασική σταθμη του θυγατρικού πυρήνα Αν πάμε σε διεγερμένη κατάσταση του θυγατρικού (με ενέρεια ΔΕ πάνω από τη βασική του), τότε το Q είναι μικρότερο κατά ΔΕ. Αυτό το Q' είναι που μοιράζονται ως κινητική ενέργεια τα προϊόντα. Πατρικός Q' = Q - ΔΕ Q ΔΕ Θυγατρικός 35

Ασκηση Διάσπαση του 14 Ο απο την κατάσταση 0 + σε 14 Ν. Δπ = + συνεπάγεται οτι η στροφορµή l ειναι άρτια l=0, l=2, Aν l=2 και S=0 ή S=1 το άθποισµα S+l δεν µπορεί να είναι 0 Αρα ο µόνος επιτρεπτός συνδιασµός είναι l=0 και S=0 Επιτρεπτή µετάπτωση Fermi. 36

Μπορει όµως να έχουµε διάσπαση του 14 Ο σε άλες καταστάσεις του 14 Ν. Fermi διάσπαση 0+ à 1+ είναι απαγορευµένη λόγω διατήρησης στροφορµής Δπ= + à l = άρτιος Αν l=0 και S=0, l+s = 0 και δεν ταιριάζει µε τη µετάπτωση 0 à 1 Ο συνδιασµός l=0 και S=1, l+s = 1 ειναι η επιτρεπτή µετάπτωση G-T 37

38