Nuklearna fizika Predavanje 2 Nuklearna sila dr sc

Nuklearna fizika Predavanje 2 Nuklearna sila dr. sc. Nikola Godinović

Dimenzije jezgre 2

Kako ispitujemo dimenzije jezgre 3

Standardni model 4

Kvarkovi – građevni blokovi hadrona 5

Barioni i mezoni 6

Deuteron - neutron + proton q 1913 Bohrov model atoma – začetak teorijske atomske fizike, riješen problem dvaju tijela proton+elektron. q Proton i elektron međusobno djeluje električnom Coulmbovom silom koja je bila poznata iz makroskoipskih mjerenja, ali mehanizam djelovanja na atomskoj skali je bio nepoznat. q 1926 Shrodiger i Heisenber uvode valnu mehaniku za opis prirode na atomskoj skali. q Primjena valne mehanike za opis nuklearnih fenomena daje za neke fenomene dobro slaganje s ekesperimentom. q Prirodno je započeti s opisom sistema od dva nukleona 7

Sistem od dva nukleona q Deuteron – ima samo jedno energijsko stanje. q Eksperimentalno izmjerena svojstva deuterona n n n Energija osnovnog stanja Moment količine gibanja Parnost Elekrični kvadrupolni moment Magnetski dipolni moment Dimenzije deuterona mjerene raspršenjem elektrona. treba bi reproducirati teorija q Raspršenje dva nukleona također omogućuju studiranje interakcije između dva nukleona, neutron-proton raspršenje, proton- proton raspršenje 8

Deuteron – eksperimentalni podaci q Energija vezanja deuterona je 2, 225 Me. V – srednja vrijednost preko velikog broja direktnih i indirektnih dobivenih mjerenjem masenim spektrometrom ili iz nuklearnih reakcija. q Mjerenje energije gama zraka koja se emitira kad se proton i neutron vežu u deuteron (n-p uhvat) q Mjerenje energije gama zraka koja izaziva razbijanje deuterona – fotodezintegracija q n-p uhvat , spori neutroni pogađaju metu od vodika, gama zraka se olovnim kolimatrima usmjerava na kristal te se mjeri kut refleksije od ravnina kritsla, 2 dsin =n q Moment količine gibanja deuterona J=1 (optičkim i radofrekventnim metodama) 9

Model potencijala nuklearne sile 10

Deuteron – eksperimentalni podaci q Parnost se određuje indirektno iz proces dezintegracije i reakcija q Magnetski dipolni moment d=0, 857393 nuklearnih magnetrona q Električni kvadrupolni moment Q=0, 00282 barna q Potencijal n-p uz sferno-simetričnu komponentu ima i tarnzorksu komponentu q Tenzorska komponenta – potencijal ovisi o kutu izmedju vektor aspina neutrona i protona i radijus vektora između neitrona i protona. 11

Semiemprijska masena (Weizsäcker's )formula q Semiemprijska formula se temelji na teoriju (modelu kapljice) i na eksperimenatlnim podacima i daje dosta dobru apsoksimaciju mase i energije veze jezgre. q Masa jezgre , EB – energija veze q Prema semisprijskoj formuli energija veze jezgere je: n n n a. V – volumni član a. S –površinski član a. C – Coulmbov član a. A – asimetrični član - član sparivanja 12

Volumni član & površinski član q Volimni član iskazuje činjenicu da je ukupna energija vezanja proporcionalna volumenu jezgre odnosno broju nukleona, A, u jezgri. q Ovo je u skladu s činjenicom da je r ~ A 1/3 q Površinski član as, iskazuje činjenicu da su nukleoni na površini privučeni samo nukleonima unutar jezgre. Jedan oblik površinske napetosti. Ovaj član je proprocionalan površini r 2~A 2/3 13

Columbov član q Elektrostatska potencijalna energija Z protona unutar sfere polumjera R=r. A 1/3. q Za sferni volumen uniformne gustoće naboja 14

Asimetrični član q Član sparivanja A-2 Z=Z+N-2 Z=N-Z q Zbog Paulijeva principa pri nejednakom broju protona i neutrona stanja više energije su popunjena za taj tip nukleona, te se energija veze smanjuje. 15

Član sparivanja q Član sparivanja dan je izrazom a iskazuje tendenciju da jezgra ima paran broj protona i neutrona. q Kvantificira spinsko vezanje. Ako je broj protona sa spinom up i spinom down jednak prema Paulijevi principu energija jezgre bit će manja. Isto vrijedi za neutrone. Samo kad je broj protona i neutrona paran onda imamo jednak broj nukleona sa spinom up i spinom down. q Samnjuje masu povećava energiju vezanja ako su Zi N parni a povećava ako su neparni 16

Vrijednosti parametara q Vrijednsoti parametar izraženi u Me. V u semiempirisjkoj masenoj formuli a dobiveni fitanjem eskperimentalnih podataka. e=even o=odd + 12 Me. V (e-e)) ap= 0 Me. V (o-e or e-o) - 12 Me. V (o-o)) av=15. 56 Me. V ac=0. 697 Me. V as=17. 23 Me. V aa=23. 285 Me. V q Semiemprijska formula se dobro slaže s mkerenjima za sve stabline jezgre osim onih s malim A < 4 17

Semiemprijska formula i eksperimentalni podaci q Izvrsno slaganje semiemprijske masene formule (SEMF) i eksperimentalnih podataka osim za neke jezgre, N=20, 28, 50, 81, 126 naznačene na slici, energija veze izmjerena je manja od izračunate po SEMF 18