8.Ядерная физика (1022109), страница 5
Текст из файла (страница 5)
ħ01Пионыбольшую, чем E : Eγ′ = E + E ЯМасса покоя,ед. meЛептонноечисло LЛептоныЗаряд, ед. e—1Фотонантичастицы1e+ν~eФотоны— при возбуждении ядра и переходе его из основного состояния ввозбужденное с энергией E γ -квант должен иметь энергию несколькоА.Н.Огурцов. Лекции по физике.0eνeНазваниечастицычем E , из-за отдачи ядра в процессе излучения: Eγ = E − E Я ;Таким образом, максимумы линий излучения и поглощения должны бытьсдвинуты друг относительно друга на величину 2E Я (см. рисунок), что делаетневозможным резонансное поглощение γ квантов для свободных ядер.Резонансное поглощение γ -излученияможет быть получено только при компенсациипотери энергии на отдачу ядра.
Такаяситуация реализуется в твердом теле, когдаатомы жестко связаны между собой и энергия иимпульс отдачи передается не одному атому, авсему кристаллу в целом. В этом случае потери энергии на отдачу становятсяисчезающе малыми, поскольку масса кристалла гораздо больше массы одногоатома и кинетическая энергия, которую приобретает весь кристалл, ничтожна.При достаточно низких температурах, когда вероятность возбуждения фононоввследствие отдачи атомов снижается, процессы излучения и поглощения γ излучения происходят практически без потерь энергии (идеально упруго) безизменения внутренней энергии тела.0ЭлектронЭлектронноенейтриноГруппачастицы14.
Эффект Мёссбауэра.Эффектом Мёссбауэра называется явление упругого испускания илипоглощения γ -квантов атомными ядрами, связанными в твердом теле, несопровождающееся изменением внутренней энергии тела (т.е. происходящеебез возбуждения квантов колебаний кристаллической решетки — фононов).При излучении или поглощении γ -кванта ядром свободного атома,вследствие закона сохранения импульса ядро атома приобретает импульс,равный импульсу излученного или поглощенного фотона, а значит икинетическую энергию — кинетическую энергию отдачи ядра ( E Я ) .Следствием этого является то, что:— при переходе ядра из возбужденного состояния с энергией E восновное, излучаемый γ -квант имеет энергию Eγ несколько меньшую,Сводная таблица элементарных частиц.СимволИзотопическийспин I4) "странный" (strange) — s5) "истинный" (true) — t6) "прелестный" (beauty) — b .У кварков имеются античастицы — антикварки.— Биологическая доза — величина, определяющая воздействие излученияна организм.Единица биологической дозы — биологический эквивалент рентгена(бэр): 1бэр — доза любого вида ионизирующего излучения,производящая такое же биологическое действие, как и дозарентгеновского или γ -излучения в 1Р (1бэр=10–2 Дж/кг).Мощность дозы излучения — величина, равная отношению дозыизлучения к времени облучения.
Различают:1) мощность поглощенной дозы (единица — грей на секунду (Гр/с));2) мощность экспозиционной дозы (единица — ампер на килограмм(А/кг)).pnΛ0Σ0Σ+Σ−Ξ0Ξ−Ω−−π~K0K−η0~p~n~Λ0~Σ0~+Σ~Σ−~Ξ0~Ξ−~Ω−125861/21/20+1132733/200+1Ядерная физика8–208–13взаимодействия.
Схематично, электромагнитноевзаимодействие двух заряженных частицпроисходитпутемобменамеждунимивиртуальным фотоном γ . В результатевозникает, например рассеяние электронапротоном, которое схематически изображаетсядиаграммойФейнмана(а).Аслабоевзаимодействие происходит путем обмена(W + ,W − , Z 0 ) — тяжелымипромежуточными векторными бозонами±частицами со спином 1.
При этом W -бозоны осуществляют взаимодействиепри котором изменяется знак заряда исходной частицы (например, бэта-распад1100~0 n→1 p + −1 e + 0 ν e0(диаграмма Фейнмана (б)), а Z -бозон — при котором знак неизменяется (например, рассеяние нейтрино на электроне 0ν~ + −1 e→ −1 e + 0 ν~e(диаграмма Фейнмана (в)). Таким образом, три промежуточных бозона ифотон являются квантами так называемых калибровочных векторныхполей электрослабого взаимодействия.000023. Элементарные частицы.У каждой элементарной частицы есть античастица, обозначается она темже символом, но с добавлением тильды над ним.00Античастицы фотона, π - и η -мезонов тождественны самим частицам.Эти частицы являются истинно нейтральными, они не способны каннигиляции,ноиспытываютвзаимные превращения, являющиесяфундаментальным свойством всех элементарных частиц.Элементарные частицы объединяются в три группы: фотоны, лептоны иадроны.Группа фотонов состоит из одной частицы — фотона — квантаэлектромагнитного взаимодействия.Группа лептонов состоит из электрона, мюона, электронного и мюонногонейтрино, тяжелого лептона — τ -лептона (таона), таонного нейтрино, а такжесоответствующих им античастиц.
Они участвуют только в электромагнитноми слабом взаимодействиях.К группе адронов относятся мезоны (пионы и каоны) и барионы (нуклоны(протон, нейтрон) и нестабильные частицы). При распаде бариона, наряду сдругими частицами, всегда образуется новый барион — закон сохранениябарионного заряда. Адроны обладают сильным взаимодействием, наряду сэлектромагнитным и слабым.Адроны состоят из кварков. Каждый мезон M строится из одного кваркаq и одного антикварка q~ , каждый барион B — из трех кварков q :M = qq~ ,B = qqqЧисло лептонов равно числу типов кварков — принцип кварк-лептоннойсимметрии.Имеются кварки шести типов, которые подобно лептонам образуют тридублета, или три поколения (u , d ) , (c, s ) , (t , b) :1) верхний (up) — u2) нижний (down) — d3) "очарованный" (charm) — cА.Н.Огурцов. Лекции по физике.15.
Приборы для регистрации радиоактивных излучений и частиц.Наблюдение и регистрация радиоактивных излучений (α , β , γ ) и частицоснованы на их способности производить ионизацию или возбуждение атомовсреды.Сцинтилляционный счетчик — детектор ядерных частиц, основнымиэлементамикоторогоявляютсясцинтиллятор(кристаллофосфор,излучающий вспышки света при попадании в него частиц) и фотоэлектронныйумножитель (ФЭУ), позволяющий преобразовать слабые световые вспышки вэлектрические импульсы, которые регистрируются электронной аппаратурой.Ионизационные счетчики — заполненные газом электрическиеконденсаторы — детекторы частиц, основанные на способности заряженныхчастиц вызывать ионизацию газа, с последующим разделением продуктовионизации в электрическом поле.
Если счетчик регистрирует только ионы,образовавшиеся непосредственно под действием частиц, то такой счетчикназываются импульсной ионизационной камерой. Счетчики, в которыхосновную роль играет вторичная ионизация обусловленная столкновениямипервичных ионов с атомами и молекулами газа, в результате чего возникаетразряд в газе, называются газоразрядными счетчиками. Примергазоразрядного счетчика — счетчик Гейгера-Мюллера.Полупроводниковыесчетчики—полупроводниковыедиоды,прохождение через которые регистрируемых частиц, приводит к появлениюэлектрического тока через диод.Камера Вильсона — цилиндр с плотно прилегающим поршнем,заполненный нейтральным газом.
При резком (адиабатическом) расширениигаз становится пересыщенным и на траекториях частиц, пролетевших черезкамеру, образуются треки из тумана, которые фотографируются.Пузырьковая камера — конструктивно похожая на камеру Вильсона изаполненная прозрачной перегретой жидкостью. Пролетающая через камерузаряженная частица вызывает резкое вскипание жидкости, и траекториячастицы оказывается обозначенной цепочкой пузырьков газа — образуя трек,который как и в камере Вильсона, фотографируется. Эффективный объемпузырьковой камере на 2—3 порядка больше, чем у камеры Вильсона, так какжидкости гораздо плотнее газов.Ядерные фотоэмульсии — толстослойные фотографические эмульсии,прохождение заряженных частиц через которые вызывает ионизацию,приводящую к образованию скрытого изображения в эмульсии.
Послепроявления следы заряженных частиц обнаруживаются в виде цепочки зеренметаллического серебра. Для исследований высокоэнергетичных частициспользуются стопы пластинок — большое число маркированныхфотоэмульсионных пластинок, помещаемых на пути частиц и после проявленияпромеряемых под микроскопом.16. Ядерные реакции и их основные типы.Ядерные реакции — это превращения атомных ядер при взаимодействиис элементарными частицами (в том числе и с γ -квантами) или друг с другом.Символически реакции записываются в виде:илиX + a →Y +b,X ( a , b) Yгде X и Y — исходное и конечное ядра, a и b — бомбардирующая ииспускаемая (или испускаемые) в ядерной реакции частицы.Ядерная физика8–148–19В любой ядерной реакции выполняются законы сохраненияэлектрических зарядов и массовых чисел: сумма зарядов (и массовых чисел)ядер и частиц, вступающих в ядерную реакцию, равна сумме зарядов (и суммемассовых чисел) конечных продуктов (ядер и частиц) реакции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
