Введение в ядерную физику / Лекции / Введение в ядерную физику_10_2_2023
.pdfВведение в ядерную физику
Лекция 10 /21.04.2023
-излучение ядер
Внутренняя конверсия Эффект Мессбауэра
Формула Брейта-Вигнера
•-излучение ядер – это самопроизвольное испускание ядромквантов.
•Энергия квантов заключена в пределах от 10 кэВ до 5 МэВ
(10-8> >2·10-11 см)
•>> Rя
2
Пример: >> Rя
= 5МэВ
Радиус ядра : = ,2 ∙ / Фм 7Фм.
= |
|
= |
, ∙ МэВ ∙ Фм |
≈ Фм, |
|
|
|
МэВ |
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
-излучение ядер и электроны внутренней конверсии
• Это два пути потери энергии возбужденным ядром: А* А+
А* А+e
• Возбуждение возникает при
1)В результате бомбардировки частицами
2)При радиоактивном распаде ядра с образованием нового
3)При поглощении фотона
• Это -электромагнитные переходы в ядрах
Времена жизни γ-радиоактивных ядер обычно изменяются от 10-17 с до 10-8 с, т. е. в среднем они значительно меньше времен жизни по отношению к α- и β-распадам.
4
• А* А+ : |
= − яд , |
p=p , где Е– энергия возбуждения ядра |
|||||||||||
|
|
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
|
2 |
|
||
• |
= |
|
= |
|
= |
|
|
≈ |
|
|
|||
2 |
2 |
2 2 |
2 2 |
||||||||||
яд |
|
|
|
|
|||||||||
• Пусть A~100, E~0.1 1МэВ, тогда яд~0.1 10эВ~ (10 6 10 5)E
1)уносит практически всю энергию возбуждения
2)спектр квантов дискретный
5
•После распада энергия квантов E <0.5МэВ из-за резкой (exp) энергетической зависимости проникновения через барьер (Лек.7)
|
|
|
1 |
= = |
|
− ( |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
• После распада энергия квантов E ~2 МэВ, т.к. |
0 |
= , |
||||||||||
|
|
~ 5 (Лек.8) менее резкая зависимость, чем exp для |
||||||||||
|
0 |
0 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
распада |
, = |
|
|
|
|
|
|
|||||
2 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
||
|
|
Z |
|
|
|
|
Z |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z+1 |
|
|
Z-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Переходы в сильно возбужденное состояние менее вероятны из-за малой проницаемости
барьера для частиц малой энергии |
6 |
|
• Своеобразие -излучения связано с нулевой массой фотонов m =0 Ijp -это состояние со спином I и четностью P
Ijp
If’p’
• Фотон -это частица со спином 1 |
I 0 («минимальный уносимый момент называют |
спином фотона») |
|
Состояние I=0 отвечает симметричному невозбужденному состоянию ядра, не излучает.
Mомент импульса I сохраняется + в электро-магнитных взаимодействиях выполнятся закон сохранения четности P
Время жизни γ-радиоактивных ядер зависит от различия спинов и четностей начального и конечного состояний, между которыми происходит γ-переход.
7
f
i
Законы
четности
γ-переходы в ядрах
|
IPf f |
Ef |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Квантовые числа фотона |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
1 |
lP |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IiPi |
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
сохранения |
|
энергии E , момента импульса I и |
||||||||
P в электромагнитных переходах: |
|
|||||||||
I f Ii l |
или |
|
Ii |
If |
|
l Ii If , |
||||
|
|
|||||||||
P P P |
или |
|
P P P , |
|
||||||
f |
i |
|
|
|
|
i |
|
|
f |
|
Ef Ei E TЯ .
TЯ - энергия ядра отдачи.
Опр.:
•Уносимый квантом момент импульса l называется
мультипольностью
•Классификация переходов по мультипольности:
l =1 диполь
l =2 квадруполь
l =3 октуполь и.т.д.
•По соотношению мультипольности и четности все электромагнитные переходы делят на два типа: электрические
(Еl) и магнитные (Мl)
Тип перехода |
Еl |
Мl |
|
|
|
Р-четность |
(-1) l |
(-1) l+1 |
9
•Названия переходов : электрические (Еl) и магнитные (Мl)
связано с колебаниями ядерной жидкости:
1.При электрических переходах происходит перераспределение электрических зарядов в ядре
2.При магнитных переходах происходит перераспределение спиновых и орбитальных моментов в ядре
Сравните с классификацией гигантских резонансов (Лекция 3 ) – различие в числе возбужденных нуклонов
10
Рис 6.29 и 6.32 . из Б.Ишханов, И.Капитонов ,Н. Юдин, Частицы и атомные ядра. М.2002