Теория, государственный экзамен (1161595), страница 19
Текст из файла (страница 19)
переходов по сравн с электрическими переходами при Jγ = const.158ws :)oalexandr•Правила отбора по моменту и чётности = правила отбора по изоспину∆J = 0, ±1.Эффект МессбауэраНепределённость энергии возбужденных состояний (из-за соотношения неопределённости) приводит к немонохроматическому спектру γ излучения, испускаемого при переходе ядра из возбужденного в основноесостояние. Эта немонохроматичность –естеств.
ширина Γ линии испускания γ -излучения, Γ ∼ 10−6эВ .Резонансное возбуждение атомных уровней фотонами от источника изтого же вещества легко наблюдается. Иначе обстоит дело для атомныхядер. Это связано главным образом с тем, что естественная ширина Γ ядерных уровней мала по сравнению с энергией отдачи R ядра-излучателя (источника) или ядра-поглотителя (мишени). Например, естественная ширинаΓ первого возбужденного уровня ядра 57 F е , расположенного при энергиивозбуждения E = 14.4 кэВ , равна ~/τ = 4.6 · 10−9 эВ (измеренное среднеевремя жизни τ = 98 н c), тогда как при испускании и при поглощении γ квантов это ядро приобретает энергию отдачи R ∼ Е 2/(2Мс 2) ∼ 0.02 эВ(гдеМ - масса атома 57F е ).Ширина линии√испускания(поглощения) определяется допплероскимуширением D = 2 TR kT ◦, D ≈ TR ∼ 0.07 эВ .
Резонансное поглощениеможет иметь место только в том случае, когда энергия отдачи ядра Rменьше ширины ядерного уровня Γ.Мессбауэр предположил, что при малой энергии перехода и низкойтемпературе (по сравнению с дебаевской темпю кристалла), импульс иэнергия отдачи идут не на выбивание атома из узла решётки, и не наизменение энергетического состояния кристалла, а передаются упругимобразом всему кристаллу в целом.
При этом исчезает корреляция между импульсом и энергией, и энергия отдачи практически равна нулю, т.е.исчезает сдвиг между линией испускания и поглощения. Одновременнодля этих актов излучения и поглощения должно исчезнуть и доплеровскоеуширение D, которое теперь будет меньше естественной ширины линии Γ.За открытие излучения, рассеяния и поглощения без отдачи Мессбауэрубыла присуждена Нобелевская премия в 1961 году.159ws :)oalexandr160ws :)oalexandrЯдро-6. Механизмы ядерных реакций.Ядерная реакция - это процесс столкновения элементарной частицы с ядром или ядра с ядром.Более лёгкая частица - снаряд, тяжёлая - мишень.
При столкновении могут происходить различные процессы (каналы реакции). При упругом рассеянии снаряд и мишень не претерпевают никаких внутреннихизменений, не появляется новых частиц. Для количественного описанияdσ) и полноеиспользуетсяэффективное сечение - дифференциальное ( dΩR dσ(σ = dΩ dΩ). Ядерное время τ = 2R/v - время пролёта частицы черезядро.Классификация реакций:Если время реакции t ≈ τ , то это прямая реакция.
Частица передаётэнергию одному или нескольким нуклонам и они сразу покидают ядро.Характерное ядерное время τ ≈ 10−22 с . Прямые процессы идут на всехядрах при любых энергиях снаряда.Рассмотрим процессы однонуклонной передачи (d, p) - реакция срываи (p, d) - реакция подхвата. Они обычно идут на поверхности ядра.В реакции срыва дейтрон одним из своих нуклонов задевает ядрои распадается. Один нуклон захватывается ядром, а другой продолжаетдвижение в направлении своего первоначального импульса, не взаимодействуя с ядром.
Вероятность того, что остов ядра при этом не возбудится,велика.В реакции подхвата нейтрон подхватывается с поверхности ядра пролетающим мимо протоном, оставляя вакансию (дырку) на том уровне, который он занимал. К прямым реакциям относятся также реакции (p, 2p),(e, ep), (e, en) при больших энергиях налетающих частиц.Если время реакции t τ , то реакция идёт через составное ядро. Частица a и нуклон, которому она передала энергию, запутываются в ядре.Энергия делится среди многих нуклонов.
Через значительный промежутоквремени энергия случайным образом в достаточном кол-ве концентрируется на одном нуклоне (или объекте из нескольких связанных нуклонов) и онпокидает ядро. Т.о. реакция идёт в 2 этапа: a + A → C ∗ → B + b. Энергиявозбуждения ядра E ∗ ≈ Ta + Ba (в пренебрежении отдачей), где Ba - энергия отделения частицы a от ядраP C . Сечение реакции через составное ядро:σab = σa+A→B+b = σaC Wb , где σab = σaC - сечение образования составногоbPядра, а Wb - вероятность его распада по каналу b. Очевидно, b Wb = 1.161ws :)oalexandrЯдро-7. Ядерные силы и их свойства.Удельная энергия связи.W (A, Z) тем больше, чем больше A.
Удобно иметьдело с так называемой удельной энергией связи (энергией связи на один. Для разрыва химической связи (электромагнитные силы)нуклон) ε = ∆WAнужна энергия в 106 раз меньше. Максимум εmax ≈ 8.8 МэВ (A ≈ 60 —58F e . . . 62 N i)Свойства ядерного взаимодействия:1. Из положительности значений ∆W и ε для всех ядер следует, чтоядерные силы имеют характер притяжения, которое с избытком компенсирует кулоновское расталкивание протонов.2. Из большого значения удельной энергии ε̄ = 8 МэВ следует большаяинтенсивность ядерного взаимодействия (Vкул .расталк . ∼ 0.7 МэВ ), онопревосходит и электромагнитное в 103 раз на расстояниях 10−13 см .3.
Из пропорционости ∆W и ε следует свйство насыщения ядерных сил.Способность нуклона взаимодействовать не со всеми, а только с ограниченным числом нуклонов, также это связано с короткодействием.4. Из существования 21H следует зависимость ядерных сил от спина.5. Масса β -стабильных ядер на 99.9% совпадает с массовым числом A6. Зарядовая независимость ядерных сил, зарядовая симметрия ядерных сил.7. Удельная энергия связи нуклонов является мерой прочности ядра.Большие удельные энергии у четно-четных ядер, указывает на добавочное парное взаимодействие между 2 однотипными нуклонами(разная проекция), имеющие одинаковые энергии и квантовые числа.8.
Ещё более высокие ε для ядер, содержащих протонов и (или) нейтронов 2,8,20,28,50. Эти числа называются магическими. Ядро содержащее магическое число протонов и нейтронов называются дважды магическимим. В модели ядерных оболочек объясняется образованиеммагических ядер при заполнении оболочки.162ws :)oalexandr9. Для достаточно тяжелых ядер энергетически выгоден процесс αраспада (A ≈ 220) (A, Z) → (A − 4, Z − 2) + 42He10. Для тяжелых ядер энергетически выгоден процесс деления на 2 одинаковых по массе ядра (A1, Z1), (A2, Z2) - осколки деления. А =A1 + A2 , Z = Z1 + Z2 . Qдел = A(ε̄ − ε) > 0 - энергия освобождается при делении.
Аналогично для синтеза легких ядер имеемQсинт = A(ε − ε̄) > 011. Энергия деления уменьшается с ростом, что позволяет допустить существование радиоактивных процессов с вылетом 4He (кластерныйраспад).163ws :)oalexandrЯдро-8. Частицы и взаимодействия. Взаимодействиекак обмен квантами калибровочного поля (калибровочными бозонами). Фундаментальные частицы - лептоныи кварки. Античастицы.Ядра (10−12 см) → нуклоны [и вообще адроны] (1 Фм) → кварки и лептоны(< 10−16 см). Адроны состоят из 2х (мезоны) или 3х (барионы) кварков,участвуют во всех видах вз-й. Лептоны не участвуют в сильных вз-ях.Известно около 500 элементарных частиц (включая античастицы).
Но всёэто многообразие сводится к 12ти фундаментальным частицам (без учётаантичастиц.) Кварки никогда не находятся в свободном состоянии, но ихсуществование доказано.Частица (элементарная):• Объект размером 6 1 Фм (10−13 см)• Объект, который нельзя расщепить на составляющие его элементы (!при распаде частицы рождаются новые. Они не явл.
её составнымичастями)Фундаментальные частицы (< 10−16 см). Спин = 1/2ЛептоныКваркизаряженные (Q = −е ) e, µ, τ верхние (Q = +(2/3)е ) u, c, tнейтрино (Q = 0) νe, νµ, ντ нижние (Q = −(1/3)е ) d, s, bТ.о. всё многообразие мира сводится к фундаментальным фермионам,которые взаимодействуют посредством фундаментальных (калибр.) бозонов.Взаимодействие αЧастицыКвантыТеорияСильное1кварки (адроны) g (8 шт.)КХДЭМ1/137заряж. частицыγКЭД, ЭСМ−6±0Слабое10лептоны и кварки W , ZЭСМГрав.10−38все частицыGОТОPCБозон I(J ) M , ГэВτвз , секrвз , смглюон0(1− )010−21 - 10−23 ≈ 10−13−−−26фотон 0, 1(1 ) < 6 · 10≈ 10−18∞±−10WJ =180≈ 10≈ 10−16Z0J =191≈ 10−10≈ 10−16гравитон J = 20∞∞164ws :)oalexandrТеории взаимодействий: КХД - квантовая хромодинамика, КЭД - квантовая электродинамика (наиболее совершенная из всех), ЭСМ - электрослабая модель (объединяет электормагнитное и слабое взаимодействия,включает в себя КЭД, подтверждена экспериментально).
Всё вместе - стандартная модель.Все фундаментальные бозоны, кроме гравитона, обнаружены.xe−1Ae−1γe−2Be−2tВзаимодействие частиц осуществляется так называемым квантом поля (калибровочным бозоном). Рассмотрим фотон. е1− (электрон) испускаетфотон, е2− поглощает. Энергия не сохраняется (это очевидно при испускании фотона первоначально покоившимся электроном). Это не обычный(свободный) фотон, а виртуальный.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
