slides12fact (1181142)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Лекция 12.Применения радиоактивных распадов:Изотопная датировка, ПЭТ.Синтез лёгких ядер.Сечение реакции.В.Н.Глазков, МФТИ 2019Изотопная датировкаРадиоуглеродный анализ (до ~10,000 лет)Геологическая датировка (до ~10,000,000,000 лет):гелиевый и аргоновый методырубидий-стронциевая датировкаЛибби(химия,1960)“Аксиоматика” радиоуглеродногометода10141n+ 14N→C+761 p7.5 кг/годвсего: 75 тонн C-14образование углерода-14 в атмосферепод действием космических лучейУглерод-14 распадается с периодомполураспада 5730 летИдеальная ситуация:( )N 14 N 14=N 12 N 12t =0146214−C → 7 N +e + ν̃ e−t /T 1/2Поправки и калибровкиАнтропогенный фактор:wikipedia.org, Radiocarbon dating, http://en.wikipedia.org/wiki/Radiocarbon_dating1) Сжигание “старого” углерода2) Ядерные испытанияПриродные факторы:1) Изменения природногофона (скорости образованияуглерода-14)2) особенности локальногораспределения (широта,близость моря итд.)ДендрохронологияUniversity of Arizona, Laboratory of Tree-Ring Research, http://tree.ltrr.arizona.edu; http://tree.ltrr.arizona.edu/skeletonplot/exampleapplication.htmГеологическая датировкаШкала времен – миллионы и миллиардырадиоуглеродный метод – слишком “быстрый”!лет,Геологическая датировкаШкала времен – миллионы и миллиарды лет,радиоуглеродный метод – слишком “быстрый”!Простейшее:накоплениегелия(Резерфорд) и аргона-40 в минералах.Практическииспользуетсякалийаргоновый метод, в том числе намарсоходе(https://mars.nasa.gov/news/nasa-curiosityfirst-mars-age-measurement-and-humanexploration-help/, результат: возраст породот 3.9 до 4.6 млрд.лет0.12%http://antropogenez.ru/interview/557/http://antropogenez.ru/quote/103/40K→{40Ar (11%, K-захват)40Ca (89%, электронный)Геологическая датировкаd NK=−λ Ar N K −λ CaиN K миллиарды лет,Шкала времен – миллионыd t – слишком “быстрый”!радиоуглеродный методλCa 89ln 2Простейшее:накоплениегелия= (Резерфорд), T 1 / 2=≈1.3 млрд.лети аргона-40в минералах.λ Ar 11λ Ar +λCa{N Ar +ПрактическиN Ca =N (0)K ( 1−exp (−(λAr + λCa )t) )используетсякалийчисле нааргоновыйметод, в томN K =N (0)K exp(−(λ Ar +λ Ca ) t)марсоходеN Arλ Ar11==(https://mars.nasa.gov/news/nasa-curiosityλ+λN Ar + N Ca100ArCafirst-mars-age-measurement-and-humanexploration-help/, результат: возраст породот 3.9 до 4.6 млрд.лет0.12%http://antropogenez.ru/interview/557/http://antropogenez.ru/quote/103/40K→{40Ar (11%, K-захват)40Ca (89%, электронный)Геологическая датировкаd NK=−λ Ar N K −λ CaиN K миллиарды лет,Шкала времен – миллионыd t – слишком “быстрый”!радиоуглеродный методλCa 89Простейшее:ln 2накоплениегелия, T 1 / 2= λ +λ≈1.3 млрд.лет(Резерфорд)иаргона-40в минералах.λ Ar = 11ArCa{N Ar +ПрактическиN Ca =N (0)K ( 1−exp (−(λAr + λ Ca )t) )используетсякалий(0)аргоновыйметод,в том числе наN K =N K exp(−(λAr +λ Ca ) t)марсоходеN Arλ Ar11==(https://mars.nasa.gov/news/nasa-curiosityλ+λN Ar + N Ca100ArCafirst-mars-age-measurement-and-humanexploration-help/, результат: возраст породот 3.9 до 4.6 млрд.лет0.12%http://antropogenez.ru/interview/557/http://antropogenez.ru/quote/103/40K→{40Ar (11%, K-захват)40Ca (89%, электронный)Геологическая датировкаd NK=−λ Ar N K −λ CaиN K миллиарды лет,Шкала времен – миллионыd t – слишком “быстрый”!радиоуглеродный методλCa 89Простейшее:ln 2накоплениегелия, T 1 / 2= λ +λ≈1.3 млрд.лет(Резерфорд)иаргона-40в минералах.λ Ar = 11ArCa{N Ar +ПрактическиN Ca =N (0)K ( 1−exp (−(λAr + λ Ca )t) )используетсякалий(0)аргоновыйметод,в том числе наN K =N K exp(−(λAr +λ Ca ) t)марсоходеN Arλ Ar11==(https://mars.nasa.gov/news/nasa-curiosityλ+λN Ar + N Ca100ArCafirst-mars-age-measurement-and-humanN Ar результат: возраст породexploration-help/,=0.11 ( exp (ln (2) t /T 1 /2 )−1 )от 3.9 до 4.6 млрд.летNK0.12%http://antropogenez.ru/interview/557/http://antropogenez.ru/quote/103/40{[T 1 / 2 K-захват)N ArAr(11%,K → 40 t =ln 1+ln 2электронный)0.11 N KCa (89%,40]Рубидий-стронциевый методRb 87Sr (48.81 млрд.лет).Стронций-87 и стронций-86 стабильные изотопы.87На времени формирования горной породы из расплавапроявляетсякристаллизационноефракционирование(рубидиевыесоединениякристаллизуютсянесколькодольше), изотопное фракционирование для стронция несущественно.87(0)87Sr= Sr +878787(0)Rb(0 ) −t /T 1/2Rb= Rb 2( 1−2−t /T )1/2Рубидий-стронциевый методRb 87Sr (48.81 млрд.лет).Стронций-87 и стронций-86 стабильные изотопы.87На времени формирования горной породы из расплавапроявляетсякристаллизационноефракционирование(рубидиевыесоединениякристаллизуютсянесколькоИсходныеконцентрациинеизвестны, нодляотношениедольше),изотопноефракционированиестронция нерубидия и стронция в разных частях формирующейсясущественно.породы было разное87(0)87Sr= Sr +878787(0)Rb(0 ) −t /T 1/2Rb= Rb 2( 1−2−t /T )1/287Рубидий-стронциевыйSrSrRb t / T метод= 86+ 86 ( 2−1 )8687( )(0)87Sr1 /2SrSrRb 87Sr (48.81млрд.лет).постояннов серииСтронций-87 и стронций-86 стабильныеизотопы.образцов из-заизмеряемотсутствия изотопногосейчасНа времени формирования горнойпороды из расплавафракционированияпроявляетсякристаллизационноефракционирование(рубидиевыесоединениякристаллизуютсянесколькоИсходныеконцентрациинеизвестны, нодляотношениедольше),изотопноефракционированиестронция нерубидия и стронция в разных частях формирующейсясущественно.породы было разное8787(0)87Sr= Sr +878787(0)Rb(0 ) −t /T 1/2Rb= Rb 2( 1−2−t /T )1/287Рубидий-стронциевыйSrSrRb t / T метод= 86+ 86 ( 2−1 )8687( )(0)87Sr1 /2SrSrRb 87Sr (48.81млрд.лет).постояннов серииСтронций-87 и стронций-86 стабильныеизотопы.образцов из-заизмеряемотсутствия изотопногосейчасНа времени формирования горнойпороды из расплавафракционированияпроявляетсякристаллизационноефракционирование(рубидиевыесоединениякристаллизуютсянесколькоИсходныеконцентрациинеизвестны,понодляотношениеПостроеннаясериидольше),изотопноефракционированиестронция нерубидия и стронцияв разныхчастях составомформирующейся(с разнымстартовымрубидия исущественно.породы былоразноестронция)зависимоcтьдолжна бытьпрямой!!!8787(0)87Sr= Sr +878787(0)Rb(0 ) −t /T 1/2Rb= Rb 2( 1−2−t /T )1/2Примеры примененияMoorbath S., Allaart J.H., Bridgwater D.

and McGregor V.R. , Rb-Sr ages of early Archaean supracrustal rocks and Amitsoq gneisses at Isua, Nature, 270, 43 (1977)Ещё примеры (Sm-Nd)Ю.А.Костицын, Геохимия изотопов и геохронология.,http://wiki.web.ru/wiki/Геологический_факультет_МГУ:Геохимия_изотопов_ и_ геохронологияJacobsen S.B., Wasserburg G.J., Sm-Nd isotopic evolution ofchondrites, Earth and Planetary Science Letters, 50, 139 (1980)Позитронная томографияwikipedia.org, Positroon emission tomography, http://en.wikipedia.org/wiki/Positron_emission_tomographyСинтез лёгких ядерAZ1A+1X + 1 H → Z ' Y + smth.Aε( A , Z )<( A+1)ε( A+1, Z ' )−δ m c 2синтезДвижение в сторонумаксимума удельной энергиисвязи выгодно!wikipedia.org, Nuclear binding energies, http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_binding_energyделениеРеакции синтеза в звёздахp-p chain112+H+H→D+e+ ν e +0.42 МэВ111213D+H→112 He+ γ+5.49 МэВ323411He+ 2 He→ 2 He+ 1 H + 1 HРеакции синтеза в звёздахp-p chain112+H+H→D+e+ ν e +0.42 МэВ111213D+H→112 He+ γ+5.49 МэВ32He+ 32 He→ 42 He+ 11 H + 11 HНеобходимо преодолетькулоновское отталкиваниепротонов! Нужна высокаятемпература.Реакции H+H по каналуслабого взаимодействия!Нужны высокие плотностивеществаДальнейший звёздный нуклеосинтез“одним глазком”428448He+ 2 He → 4 Be−0.092 МэВ412Be+ 2 He → 6 C + 7.367 МэВ201020102010211024124Ne+ γ → 168 O+ 2 HeNe+ 42 He → 2412 Mg + γ121Ne+ 0 n → 10 Ne+ γ1Ne+ 24 He → 24Mg+120n428Mg + 2 He → 14 Si222228143216361840204422482452261261261262312126204C → 10 Ne+ 2 He+ 4.617 МэВ1C → 23Na+111 H + 2.241 МэВ1C → 23Mg+120 n−2.599 МэВ23+Mg → 11 Na+ e + ν e + 8.51МэВ24C → 12 Mg + γ+ 13.933 МэВ24125Mg+H→12113 Al+ γ32Si + 42 He → 16SS+ 42 He → 3618 ArAr+ 24 He → 4020 Ca444Ca+ 2 He → 22 TiTi + 42 He → 4824 Cr452Cr+ 2 He → 26 FeFe+ 42 He → 5628 Nihttps://en.wikipedia.org/wiki/SupernovaКурьёз: мюонный катализL.Alvarez, Nobel lectureКурьёз: мюонный катализэлектронвлетающий мюонвЫлетающиймюон112H +1 Hмолекула pμdи синтезКурьёз: мюонный катализЭнергетический «бюджет»:●электрон●выигрыш ~20 МэВпроизводство мюона ~10 ГэВвлетающий мюонвЫлетающиймюон112H +1 HКонечность временижизни+удержание мюона = 100150 реакций maxмолекула pμdи синтезСечение реакцииСечение реакцииСечение реакцииреакций всекунду,dN/dtпоток частиц j,1/(см2 с)Сечение реакцииdN= j (n S dx) σdtпоток частиц j,1/(см2 с)реакций всекунду,dN/dtСечение реакцииСечение реакцииNNANBСечение реакцииNNBNAN A ×N BN=σAСечение реакции – фактическиизмеряемая величина в экспериментеΔEMc2Образование промежуточнойчастицы = “резонанс” сечениярассеянияШирина этого резонансаобратно пропорциональнавремени жизни частицыhttps://arxiv.org/pdf/1002.0274.pdfПолное сечение электронпозитронных реакцийОбщая тенденция:уменьшение сеченияс ростом энергииИногда:резонансыssccbbГэВСоставное ядроядро-мишеньПродукты реакцииtЗакон Бете2σ≃π ( ƛ+ R ) D ( E )ядромишеньПродукты реакцииtЗакон Бете2σ≃π ( ƛ+ R ) D ( E )ядромишень4k K√kED=≃4 ≃42KU0(k + K )Продукты реакцииtЗакон Бете2σ≃π ( ƛ+ R ) D ( E )ядромишень4k K√√kED=≃4 ≃42KU0(k + K )σ≃4 π ƛ2√2ℏE=4 π 2U0pПродукты реакции22π ℏE=U0m11∝√ E U t0 VОсновное на лекции87( )Sr=86Sr87Sr86Sr(0)+87Rb t / T( 2 −1 )86Sr1 /2dN= j ( n S dx) σdt.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций