Διάσπαση σωµατιδίων. = m C 2 + p 2 = m C 2 + E B 2! m B E C = (E B = (E C. p B. , p), p C. ,- p) = (m A , 0) p A = E B. + m C 2 + E B 2! m B.

Σχετικά έγγραφα

( E σε GeV) m m. E E mc E E. m c

# αλλ/σεων με e # αλλ/σεων με πυρήνες

Γ. Τσιπολίτης.

Ανιχνευτές σωματιδίων

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

ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΥΛΗ

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 4 Mέγεθος πυρήνα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 : AΤΟΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ

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

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

( E σε GeV) m e. E E mc. m c

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

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

Διάλεξη 6: Φυσική Ραδιενέργεια και πυρηνικές αντιδράσεις

Φυσικά ή τεχνητά ραδιονουκλίδια

( ) ( 0 ) ( e. ( t) ( ) ( ) λ ( ) λ N λ λ. ln λ / λ. dt = = λ λ. Ιδανική ισορροπία! t, ο λόγος των ενεργοτήτων Β/Α: N b. c b b.

ΑλληλεπίδρασηΦορτισµένων ΣωµατιδίωνκαιΎλης. ηµήτρηςεµφιετζόγλου Εργ. ΙατρικήςΦυσικής Παν/µιοΙωαννίνων

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

Διάλεξη 1: Εισαγωγή, Ατομικός Πυρήνας

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

Μάθημα 3α Ενεργός διατομή και μέση ελεύθερη διαδρομή

ΕΜΒΕΛΕΙΑ ΦΟΡΤΙΣΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ

Μάθημα 4 Mέγεθος πυρήνα

Αλληλεπίδραση των σωματιδίων με την ύλη

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Ιατρική Φυσική. Π. Παπαγιάννης Επίκ. Καθηγητής, Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής, Ιατρική Σχολή Αθηνών Γραφείο

Αντιδράσεις των κοσμικών ακτίνων στην ατμόσφαιρα, Καταιονισμοί.

ΒΙΟΦΥΣΙΚΗ. Αλληλεπίδραση ιοντίζουσας ακτινοβολίας και ύλης.

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 20 ΜΑΪΟΥ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

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

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

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Α1. Πράσινο και κίτρινο φως προσπίπτουν ταυτόχρονα και µε την ίδια γωνία πρόσπτωσης σε γυάλινο πρίσµα. Ποιά από τις ακόλουθες προτάσεις είναι σωστή:

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

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΤΑΞΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2003

Ενεργός διατοµή Χρυσός Κανόνας του Fermi

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 10/11/2013

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

Αντιδράσεις των κοσμικών ακτίνων στην ατμόσφαιρα,

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Απώλεια Ενέργειας λόγω Ιονισμού

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

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΤΡΙΤΗ 22 MAIΟΥ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

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

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ:

ΗΜΕΡΗΣΙΑ ΓΕΝΙΚΑ ΛΥΚΕΙΑ ΠΕΜΠΤΗ 22 ΜΑΪΟΥ 2008 ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

Ιατρική Φυσική. Π. Παπαγιάννης Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής, Ιατρική Σχολή Αθηνών Γραφείο

Φυσικό Τμήμα Παν/μιο Ιωαννίνων - Σύγχρονη Φυσική ΙΙ. Κεφάλαιο 1 Τα Μοντέλα των J.J. Thompson και E. Rutherford Σκέδαση Rutherford

Μάθημα 3 Αυθόρητη διάσπαση και χρόνος ζωής, Σκεδάσεις και Ενεργός διατομή

Αλληλεπίδρασηφορτισµένων σωµατιδίωνµετηνύληκαιεφαρµογές

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ. 3. Ισότοποι ονοµάζονται οι πυρήνες που ανήκουν στο ίδιο χηµικό στοιχείο και έχουν τον ίδιο: α. µαζικό αριθµό β.

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:

dx A β δ: παράμετρος πυκνότητας, πόλωση του μέσου, ενέργεια πλάσματος τι περιμένουμε 1/ 2 πτώση Ένα ελάχιστο: minimum ionizing particle: MIP

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΥΤΕΡΑ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2006 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

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

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

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

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

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

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

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.

Μονάδες Η υπεριώδης ακτινοβολία. α. με πολύ μικρό μήκος κύματος δεν προκαλεί βλάβες στα κύτταρα του δέρματος. β. δεν προκαλεί φθορισμό.

3. ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ KAI ΥΛΗ

Συμπέρασμα: η Η/Μ ακτινοβολία έχει διπλή φύση, κυματική και σωματιδιακή.

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β )

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

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Απορρόφηση ακτινοβολίας-β από την ύλη

ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΛΑ Β) ΔΕΥΤΕΡΑ 20 ΜΑΙΟΥ 2013 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Μάθημα 2c Ενεργός διατομή, μέση ελεύθερη διαδρομή και ρυθμός διασπάσεων

Πηγές Πηγές Ταχέων Ηλεκτρονίων internal conversion internal conversion

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΚΑΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΤΗΣ ΡΑ ΙΟΧΗΜΕΙΑΣ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 4 ΙΟΥΝΙΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΕΞΙ

Η ακτινοβολία γ παράγεται από διεγερμένους πυρήνες κατά τη μετάπτωσή τους σε χαμηλότερα ενεργειακά επίπεδα.

Μονάδες Η υπεριώδης ακτινοβολία. α. με πολύ μικρό μήκος κύματος δεν προκαλεί βλάβες στα κύτταρα του δέρματος. β. δεν προκαλεί φθορισμό.

Yukawa: στην προσπάθεια να εξηγήσει τις δυνάμεις μεταξύ n-p στον πυρήνα

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Ηµεροµηνία: Κυριακή 1 Απριλίου 2012 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ιστοσελίδα μαθήματος

Ο Πυρήνας του Ατόμου

Ιατρική Φυσική. Π. Παπαγιάννης Επίκ. Καθηγητής, Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής, Ιατρική Σχολή Αθηνών Γραφείο

3. Ισότοποι ονοµάζονται οι πυρήνες που ανήκουν στο ίδιο χηµικό στοιχείο και έχουν τον ίδιο: α. µαζικό αριθµό β. ατοµικό αριθµό

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

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

Μάθημα 3 Αυθόρητη διάσπαση και χρόνος ζωής, Σκεδάσεις και Ενεργός διατομή

Μάθηµα 2 Πείραµα Rutherford και µέγεθος πυρήνων, Πυρήνες-συµβολισµοί

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.

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

Μιόνιο μ ±. Mass m = ± MeV Mean life τ = ( ± ) 10 6 s τμ+/τ μ = ± cτ = 658.

ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΚΤΙΝΩΝ Χ ΚΑΙ ΥΛΗΣ

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

Μάθημα 18 Αλληλεπίδραση ακτινοβολίας με την ύλη.

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙ ΕΣ

A3. Δίνονται οι πυρήνες

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

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

Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

Transcript:

πριν: µετά: Διάσπαση σωµατιδίων p A = (m A, 0) p B = (E B, p), p C = (E C,- p) E C = m C + p = m C + E B! m B m A = E B + m C + E B! m B " ( m A! E ) B = m C + E B! m B " m A! m A E B = m C! m B " E B = m A + m B! m C m A

!! µ + " διάσπαση σε σωµατίδια στο σύστηµα CM τα σωµατίδια βγαίνουν r σε 180 r ο r τα 4-διανύσµατα είναι p =(m,0), p =(E,p) p =(E,-p) διατήρηση 4-ορµής p! =p µ +p " π π µ µ v v p µ =p! -p " p µ = ( p! -p ) " m µ =p! +p " -p! #p " m µ =m! +0-m! E " $ E " = m! -m µ m!

!! µ + " µε τον ιδιο τρόπο διάσπαση σε σωµατίδια p! =p " -p µ p! = ( p " -p ) µ 0=p " +p µ -p " #p µ 0=m " +m µ -m " E µ $ E µ = m +m " µ m " E! +E µ = m " -m µ m " + m " +m µ m " = m "

K = Κινητική Ενέργεια! F dx =! dp dt dx =! dp "u =! ( dm "u + m "du)"u =! u dm +! mu du όµως: m = m o 1! u / c " m c! m u = m o c " mdm #c! mdm #u! m # udu = 0 " u dm + mudu = c dm άρα η κινητική ενέργεια γίνεται: K =! c dm = mc " m o c = E " E o # E = E 0 + K $c m c = m o c + m u # m c 4 = m o c 4 + m u c # # E = m o c 4 + p c # E = p c + m o c 4 ( K + m o c ) = m o c 4 + p c

Παράδειγµα: ποια η ταχύτητα e µε Κ= MeV K = E! E o = mc! m o c = " K + m o c m o c = m o c 1! u / c! m o c 1 " 1! u 1! u / c c = # m o c % $ K + m o c & ( ' " u c = 1! # m o c % $ K + m o c & ( ' " u = c ) 1! # % $ m o c K + m o c & ( ' # u = c! 1" $ % 0.511 & + 0.511' ( # c! 1" 0.5 & $ %.5 ' ( u 0.98c = c! 1" 1 5 = c 4 5 )

Παράδειγµα: ισοδύναµη µάζα φωτονίου 5000 Å mc = E = hv = h! c " # m = hc "c # m = 6.63 $ 10 %34 Js ( 5 $ 10 3 $ 10 %10 m)! 3 $ 10 8 m/s ( ) 4.4 $ 10%36 kg

Ενεργός Διατοµή (σ) Ενεργός Διατοµή (σ) για σκέδαση από στόχο ενός σωµατιδίου: σκεδαζόµενη ροή σωµατιδίων! = = I S προσπίπτουσα ροή σωµατιδίων ανά επιφάνεια I 0 Για Ν = σωµατίδια στόχου, τότε:! = I S I 0 N Η σ έχει διαστάσεις επιφάνειας (cm ) εκφράζει την επιφάνεια των κέντρων του στόχου την κάθετη στην προσπίπτουσα δέσµη 1 barn = 10!8 m = 10!4 cm = 100 fm

Ενεργός Διατοµή (σ) Για πυκνότητα σωµατιδίων στόχου n (σωµατίδια /cm 3 ) για πάχος υλικού dx έχουµε ndx σωµατίδια στόχου Η πιθανότητα αλληλεπίδρασης σε ένα πάχος dx είναι I o στόχος S dp = I S =!(I /S) 0 (Sndx) =!ndx I o I o dx ενεργός διατοµή στην πυρηνική ~1 barn (10-4 cm )! "#$µ =!R =! % 10 &6 A /3 cm, "'( R = 1.07A 1/3 fm=10-13 A 1/3 cm στόχος dx! =! (R 1 + R ) R 1 R R 1 +R εξαρτάται και από το στόχο και από το σωµατίδιο

Διαφορική Ενεργός Διατοµή (dσ/dω) στόχος I o d! θ dω sinθdθd! = dx * d! = σκεδαζόµενη ροή σωµατιδίων στη dω σε γωνίες θ,φ προσπίπτουσα ροή σωµατιδίων ανά επιφάνεια!!! " d! % # $ d! & ' d! = " d! % # $ d! & ' sin(d(d) =! " d! % * * * # $ d! & ' sin(d( 0 0 Αν µετά τη σκέδαση τα σωµατίδια εξέρχονται µε ενέργεια που εξαρτάται από θ και φ dσ( θφe,, ) ροή σε de, για ενέργεια E, στη dω dωde προπτίπτουσα ροή σωµατιδίων ανά επιφάνεια 0 $ d!(",#,e) % de = d!(",#) d!de d! 0

Εξασθένηση Δέσµης I o I(x) I(x)+dI I(x) ροή σωµατιδίων σε απόσταση x µέσα στο υλικό και έχουµε n = σωµατίδια /όγκο I 0 I(x)!ndx I dp dx = I(x)dP = "di(x) x # $ di = - $!ndx # I(x) = I I 0 e -!nx 0

Εξασθένηση Δέσµης I(x) = I 0 e! x/" "! = xp(x)dx " P(x)dx Αν x=λ τότε Ι(x)=I o /e, λ = απόσταση για την οποία η δέσµη ελαττώνεται κατά e. Συνήθως η πυκνότητα του στόχου δίνεται σε n = ρν ο /Α για στόχο από πυρήνες n = ρν ο Ζ/Α για στόχο από ηλεκτρόνια n = ρν ο για στόχο από πρωτόνια ή νετρόνια N o = 6, 03! 10 3 σταθερά του Avogadro, ρ πυκνότητα του υλικού σε gr/cm 3 A, Z µαζικός και ατοµικός αριθµός

Κύριοι µέθοδοι των ανιχνευτών ακτινοβολιών Ανίχνευση και ταυτοποίηση σωµατιδίων µάζας m και φορτίου z Συνήθως z=+-1 στη ΦΥΕ αλλά όχι στην Πυρηνική Φυσική, Βαριά ιόντα και κοσµικές ακτίνες Μετράµε την ακτίνα καµπυλότητας σ ένα µαγνητικό πεδίο B ( p! B) mv Η ταχύτητα σωµατιδίου προσδιορίζεται µε τη µέθοδο µέτρησης του χρόνου πτήσης (TOF):! = zevb "! = p zeb # $m %c o z Η κινητική ενέργεια προσδιορίζεται µε την θερµιδοµετρική µέθοδο:! " 1 # E kin = E! E o = ("! 1)m o c προσδιορισµός m o /z Για τον προσδιορισµό του z χρειαζόµαστε την απώλεια ενέργειας που εξαρτάται από το z: ( )! de dx " z ln $#% # εξαρτάται από το υλικό

Ανίχνευση Διέλευση ακτινοβολίας Αλληλεπίδραση Ανίχνευση Απώλεια Ενέργειας Απόκλιση τροχιάς σωµατιδίου Απορρόφηση σωµατιδίου πριν ανιχνευθεί Πειραµατική Σχεδίαση Διόρθωση Δεδοµένων Αλληλεπιδράσεις εξαρτάται από: το είδος της ακτινοβολίας την ενέργεια το είδος του υλικού αλληλεπίδραση µε τους πυρήνες αλληλεπίδραση µε άτοµα αλληλεπίδραση µε δοµικούς λίθους α Αu (λεπτό φύλλο χρυσού) Ελαστική σκέδαση από πυρήνα Η-Μ «κρούση» µε ατοµικά ηλεκτρόνια Απορρόφηση σε πυρηνική αντίδραση (ισχυρή αλληλεπίδραση)

Φορτισµένα Σωµατίδια Είδος Αλλ/σης ισχυρή ηλεκτροµαγνητική Διαδικασία Απώλειας Ενέργειας σκέδαση ιονισµό διέγερση ακτινοβολία πέδησης ακτινοβολία Cherenkov ακτινοβολία Transition (µετάπτωσης) Τεχνική Ανίχνευση Αδρονικά καλορίµετρα Nuclear emulsion Ανιχνευτές Αερίου, υγροί & στερεοί κρύστ. Ανιχνευτές φθορισµού ΗΜ καλορίµετρα Ανιχνευτές Κατωφλίου Cherenkov Ανιχνευτές TRD

Aφόρτιστα Σωµατίδια Τύπος σωµατιδίου Νετρόνια Φωτόνια Νετρίνα Περιοχή ενέργειας Τύπος Αλλ/σης µικρή µεγάλη µικρή µεσαία µεγάλη σκέδαση Rayleigh σκέδαση Thomson Φωτοηλεκτρικό φαινόµενο σκέδαση Compton Ασθενή αλ/ση Δίδυµη γέννεση Τεχνική ανίχνευσης BF 3 καλορίµετρα Φωτοπολλαπλασιαστές Ανιχνευτές Στερεάς κατάστασης ΗΜ καλορίµετρα V-ανιχνευτές

Figure 1 Σκέδαση Rutherford P M S F D R B M microscope S scintillation screen F scattering foil D diaphragm R radioactive source B vacuum chamber body C T Ze L ze ˆr F = zeze r r r r x b Impact parameter p r

Μεταφερόµενη ορµή στο Ζ e Σκέδαση Rutherford p b = p b = +" F b # dt =!" +" F b!" +" #!" z 1 Z e r # dt = z Z e 1 $c p b = z 1 Z e $cb +" b r dx $c bdx # = z Z 1 e $cb x + b (!" )3 (!" = r e m e c $cb z 1 Z µ% r e = e m e c +" # d(x / b) 1+ (x / b) )3 Κλασσική ακτίνα e

Γωνία σκέδασης! = p b p = zze bc" 1 p Σκέδαση Rutherford dn d! = N 0 1 nt 56!! "# $ % Z 1 Z e 4 1 0 m v 1 0 ( ) 1 sin 4 & CM p r p b! p b N 0 number of beam particles n target material in atoms/volume t target thickness and b is the impact parameter

Πολλαπλές σκεδάσεις Από τη σχέση του Rutherford προκύπτει ότι <θ>=0 Χρησιµοποιούµε τη µέση γωνία σκέδασης! plane = <! > = 13.6MeV "cp x ) + # 1+ 0.038ln x & -+ * X % o $ X (.,+ o ' /+ µε p σε [MeV/c] και Χ 0 : radiation length (η απόσταση που διανύει ένα ηλεκτρόνιο στην ύλη όταν η ενέργειά του έχει µειωθεί κατά 1/e) To µήκος ακτινοβολίας είναι σχεδόν ανεξάρτητο από το τύπο του υλικού όταν το πάχος του υλικού εκφράζεται σε Χ ο. Μια πολύ χρήσιµη ποσότητα όταν σχεδιάζουµε θερµιδόµετρα x θ plan e

Πολλαπλές σκεδάσεις! space =! plane =! 0 Η γωνιακή κατανοµή στην περίπτωση των πολλαπλών σκεδάσεων είναι: P(!)d! = 1!! o e "!! o d! 15.7 MeV e σε Au <5 o κυρίως πολλαπλές σκεδάσεις >5 o κυρίως µια σκέδαση

Απώλεια ενέργειας φορτισµένων σωµατιδίων Όταν ένα φορτισµένο σωµατίδιο κινείται µέσα στην ύλη αλληλεπιδρά ΗΜ µε τα αρνητικά e και τους θετικούς πυρήνες ανταλλάσσοντας φωτόνια. Το αποτέλεσµα αυτών των αλλ/σεων για το φορτισµένο σωµατίδιο είναι: Να χάσει ενέργεια, Να αλλάξει κατεύθυνση η τροχιά του, Τελικά να σταµατήσει και να απορροφηθεί διανύοντας συνολικά µια απόσταση που ονοµάζεται διάστηµα εµβέλειας (range). Οι µηχανισµοί δια των οποίων χάνει ενέργεια το σωµατίδιο είναι: Αλλ/ση Coulomb µε τα e και πυρήνες Ατοµικές διεγέρσεις Ιονισµό ατόµων ΗΜ ακτινοβολία πέδησης (ακτινοβολείται όταν το σωµατίδιο επιβραδύνεται σ ένα πεδίο Coulomb) Πυρηνικές Αλλ/σεις Ακτινοβολία Cherenkov (όταν ξεπεράσει ένα κατώφλι & αν τα υλικό είναι διαφανές) ΗΜ ακτινοβολία µετάπτωσης (transition radiation) (ακτινοβολείται όταν το σωµατίδιο κινείται σε υλικό µε ασυνεχή διηλεκτρική σταθερά)

Απώλεια ενέργειας φορτισµένων σωµατιδίων ακτίνα του πυρήνα είναι της τάξης R 1 =1 fm, ενώ η ακτίνα του ατόµου είναι R =1 τότε # αλλ/σεων µε e - # αλλ/σεων µε πυρήνες = R R = 1010 1 αλλ/σεις µε τα e είναι πιο πιθανές από τις αλλ/σεις µε πυρήνες Διέγερση ατόµου: τα e των ατόµων του υλικού λαµβάνουν αρκετή ενέργεια για να µετακινηθούν σε µια µεγαλύτερη τροχιά και αλλάζει από Ε 1 στην Ε, διεγερµένο άτοµο. Το e πέφτει πίσω στην αρχική του τροχιά και εκπέµπει µια χαρακτηριστική ακτίνα Χ µε ενέργεια Ε -Ε 1 Ιονισµός ατόµου: Το e του ατόµου λαµβάνει αρκετή ενέργεια ώστε να αποδεσµευτεί από το άτοµο και να αποκτήσει κινητική ενέργεια: Κ = Ε(λαµβάνει από το σωµατίδιο) Ι(ενέργεια Ιονισµού). τα ελεύθερα ηλεκτρόνια συµπεριφέρονται ως ανεξάρτητα σωµατίδια τα οποία µε τη σειρά τους αν αποκτήσουν αρκετή ενέργεια µπορούν να δηµιουργήσουν ιονισµό, κλπ. Αυτά τα ηλεκτρόνια ονοµάζονται ηλεκτρόνια δ.

Πιθανότητα Αλληλεπίδρασης σε πάχος x Ποια η πιθανότητα για ένα σωµατίδιο να ΜΗΝ αλληλεπιδράσει σε πάχος x της ύλης;

Πιθανότητα Αλληλεπίδρασης σε πάχος x Η µέση ελεύθερη διαδροµή του σωµατιδίου χωρίς αλλ/ση: "! = xp(x)dx " P(x)dx " = xe#wx dx " e#wx dx = 1 w Η πιθανότητα αλλ/σης σε dx: Νσdx Για µικρό dx N!dx = P int = 1" (1" wdx +...) = 1 # $ # = 1 N!