Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Jaderná fyzika 10 -10 m, eV - keV 10 -15 m, MeV - GeV.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Jaderná fyzika 10 -10 m, eV - keV 10 -15 m, MeV - GeV."— Transkript prezentace:

1

2 Jaderná fyzika

3 m, eV - keV m, MeV - GeV

4 Objevení jádra E. Rutherford, H. Geiger, E. Marsden ( )

5 + Ze + 2e θ důležit é

6 + 2e, 5,3 MeV Velikost jádra + Ze

7 Chadwick (1932) hmotnost klidová energie střední doba života spin elektrický náboj g-faktor 1,836 m e 1,839 m e 938,272 MeV939,565 MeV > let896 s 1/2 + e0 + 5,58- 3,82

8 Spin a vlastní magnetický moment nukleonů 2 elektron jaderný magneton + ½, - ½

9 Základní charakteristiky atomových jader Jaderná terminologie AXZAXZ hmotnostní číslo atomové číslo počet nukleonů (A) = = počet protonů (Z) + počet neutronů (N) Nuklidy a isotopy

10 Klasifikace nuklidů

11 Atomové hmotnosti Hmotnostní spektrometr filtr rychlostí Separace isotopů

12 Atomové hmotnosti Jednotka atomové hmotnosti hmotnost atomu 12 C je přesně 12 u 1 u  1,661  kg = 931,5 MeV m p = 1, u m n = 1, u

13 Vliv atomového jádra na atomová spektra I Izotopický efekt pohyb jádra redukovaná hmotnost

14 Velikost a tvar jádra R = R 0 A 1/3 R 0 = 1,2 fm

15 Jaderný spin a magnetismus velikost spinu prostorové kvantování spinu magnetický moment jádra

16 Jaderná magnetická rezonance hf = 2µ z ( B v + B l ). Jaderný spin a magnetismus

17 Vliv atomového jádra na atomová spektra II Hyperjemná struktura spektrálních čar jemná struktura hyperjemná struktura

18 Jaderná síla

19 Jaderné energiové hladiny  - záření

20 Hmotnost a energie jádra Q =  m c 2 vazební energie jádra  m = součet hmotností oddělených částic - hmotnost vázané soustavy energie rozpadu (hmotnostní úbytek)  m = hmotnost vázané soustavy před rozpadem - součet hmotností vzniklých produktů

21 Jaderná vazební energie

22

23

24 Data, lidé, události 1896 H. Becquerel – přirozená radioaktivita 1911 E. Rutherford – model jádra atomu 1934 E. Fermi – ostřelování tepelnými neutrony objev transuranů 1938 L. Meitnerová, O. Hahn, F. Strassmann – štěpení uranu 1899 E. Rutherford - záření  a  1919 E. Rutherford – jaderná reakce 1928 G. Gamow – teorie rozpadu  1932 J. Chadwick – objev neutronu první urychlovače 1942 E. Fermi – řízená řetězová reakce (první jaderný reaktor)

25 Přeměny jádra Radioaktivní rozpad Jaderné reakce Zákony zachování energie hybnost moment hybnosti elektrický náboj počet nukleonů...

26 Radioaktivní rozpad 4 He e-e- foton

27 Statistika radioaktivního rozpadu poločas rozpaduaktivita vzorku 1 becquerel = 1 rozpad za s

28 Rozpad  238 U Th He 2, Q = 4,25 MeV 238 U 92  = 4,47  10 9 roku 228 U 92  = 9,1 min

29 Rozpad radonu

30 Rozpad  Zákon zachování náboje náboje (+15e) = (+16e) + (-1e) + (0e) počtu nukleonů počtu nukleonů (32) = (32) + (0) + (0) Uvnitř jádra se neutron změní na proton nebo proton na neutron p n + e n p + e Cu Ni 28 + e + + (  = 12,3 h) ? ? 32 P S 16 + e - + (  = 14,3 d) ---- ++++

31 Rozpad  Energie emitovaného elektronu nemá přesnou hodnotu, část energie uvolněné při beta rozpadu odnáší neutrino (W. Pauli, 1930) Neutrino : lepton, nulový elektrický náboj, spin ½, detekováno 1953, střední volná dráha několik ly

32 Rozpad  12 C 6 * 12 C 6 +  12 B 5 12 C 6 * + e - +

33 Detailní pohled na emisi a absorpci záření (i) (f) A * (E 1 )A (E 2 ) , k v Zákon zachování energie hybnosti

34 atomové přechody jaderné přechody emise absorpce Změna energie fotonu vlivem zpětného rázu

35 Rezonanční absorpce E rec <  E  E.  t  h šíře spektrální čáry atomové přechodyjaderné přechody  t  10 –8 s   E  10 –7 eV  t  10 –14 s   E  10 –1 eV E rec  eVE rec  10 1 eV

36 Mössbauerův jev Zpětný ráz se eliminuje vbudováním jádra do krystalu Mössbauerova spektroskopie m/s Doppler

37 Jaderné reakce s alfa částicemi 4 He N 7 [ 18 F 9 ] * 17 O 8 + p (E. Rutherford, 1919) 4 He B 4 [ 13 C 6 ] * 12 C 6 + n (J. Chadwick, 1932) s protony p + 7 Li 3 [ 8 Be 4 ] * 4 He He 2 (J. D. Cockcroft & E. T. S Walton, 1932) s neutrony (E. Fermi, 1934) n Cd Cd 48 +  ……. tepelné neutrony s energií kT  10 meV n + 59 Co Co Ni 28 + e  1 +  2

38 Jaderné štěpení I Q   2(8,5 MeV)(120) – (7,6 MeV)(240)   200MeV Jaká energie se uvolní? ( O. Hahn, F. Strassmann, 1939, & L. Meitner, O. Frisch) n U 92 [ 236 U 92 ] * X + Y + neutrony

39 n U 92 [ 236 U 92 ] * 140 Xe Sr n 140 Ce Zr  rozpady n U 92 [ 236 U 92 ] * 144 Ba Kr n 144 La 144 Ce 144 Pr 144 Nd 89 Rb 89 Sr 89 Y   y Jaderné štěpení II

40 Jaderné štěpení - řetězová reakce (E. Fermi, 1942) problém úniku neutronů problém energie neutronů problém záchytu neutronů

41 Termojaderná fúze

42

43 magnetická past

44 tokamak Termojaderná fúze

45 částice, částice … lekce pět a půltá

46 Částice a antičástice Diracova rovnice (1929) elektron e - C. Anderson (1932) positron e +  e - + e + e - + e +  +  m e = 0,511 MeV

47 Pozitronová emisní tomografie

48 proton - anitproton neutron - antineutron Čím se liší částice a antičástice ? hmota a antihmota Čím se liší antičástice a částice ? neutrino - antineutrino... nebo elektron - positron

49  je kvantum elektromagnetického pole emise/absorpce záření atomem fotoelektrický jev Comptonův jev (dvoufotonový proces) tvorba párů  má nulovou (klidovou) hmotnost  rodí se (kreace fotonu) a zaniká (anihilace fotonu)  interaguje s hmotou (atomy, elektrony, …) a antihmotou

50 elektron, positron a foton kalibrační pole

51 Feynmanovy diagramy kiki kfkf pipi pfpf t Comptomův roztyl

52 Feynmanovy diagramy k1k1 k2k2 p-p- - p + t Elektron-positronová anihilace Tvorba párů

53 Feynmanovy diagramy Elektron-elektronový rozptyl

54 Cyklotron těžké částice – protony, deutrony B  1 T f c  10 MHz R  1 m E  100 MeVv  10 8 m/s synchrotron Urychlovače částic

55 1 km

56 1 eV = 1, J proton 1 TeV  v ? 1 GeV

57 Urychlovače částic Betatron elektrony Magnetické pole udržuje elektron na kruhové dráze proměnné v čase indukuje elektrické pole, které elektron urychluje o energii 100 MeV(v = c)

58 indukované napětí po jednom oběhu B max = 0.8 T 4,2 ms 84 cm výsledná kinetická energie elektronu 100 MeV = (430 eV).(? oběhů) průměrná rychlost elektronu 100 MeV = (430 eV).( oběhů)


Stáhnout ppt "Jaderná fyzika 10 -10 m, eV - keV 10 -15 m, MeV - GeV."

Podobné prezentace


Reklamy Google