Физика ядра-4 СПЕКТРЫ ЯДЕР Полный гамильтониан

Физика ядра-4

СПЕКТРЫ ЯДЕР

Полный гамильтониан ядерных состояний - Гамильтониан коллективных колебаний

Уровни колебательных квадрупольных возбуждений в ядрах 114 Cd

Коллективное вращательное движение • Вращение вокруг оси (R), перпендикулярной оси симметрии

Вращательная полоса

Анализ вращательного спектра 160 Dy Момент инерции твердого ротатора с той же массой:

Возбужденные состояния JP = 2+

РАДИОАКТИВНОСТЬ Радиоактивность – свойство атомных ядер самопроизвольно изменять свой состав в результате испускания частиц или ядерных фрагментов.

Условие спонтанного распада • Закон сохранения энергии для распада в системе X: Распад возможен, если

Вероятности распадов • Вероятности Активность = число распадов в 1 сек

Типы распадов 1. - распад 2. - распад 3. γ – переходы 4. спонтанное деление; 5. испускание нуклонов; 6. испускание кластеров (например, ядер 14 С и т. д. )

Цепочки радиоактивных распадов Большинство α- и β- распадов идет на возбужденные уровни ядер-продуктов и эти распады сопровождаются испусканием γ-квантов

РАДИОАКТИВНЫЕ РЯДЫ Вековое равновесие

Закон сохранения энергии в -распаде Законы сохранения энергии и импульса

Вероятность -распадa • Вероятность -распада λ равна произведению вероятности обнаружить -частицу на границе ядра f на вероятность ее прохождения через потенциальный барьер D

Квантовая физика α-распада

Законы сохранения момента и четности в -распаде Распад в основное состояние урана затруднен высоким центробежным барьером при l=3

Кластерная радиоактивность и спонтанный распад

-распад Три типа -распадов

Энергетические условия распадов: -

Ядра-изобары и β-распад

Ядра-изобары и β-распад • Изоспиновый дублет

-переходы в ядрах-изобарах

Энергетические условия распадов: +, e-захват + e-захват

e-захват возможен; + -распад невозможен.

Спектры продуктов -распадов - + e-захват

Фермиевские и Гамов-Теллеровские – переходы (Триплет А=14) переходы (

Фермиевские и Гамов. Теллеровские β-переходы • Закон сохранения момента

Вероятности распадов • - переход «разрешенный» - переход

Пространственная четность не сохраняется в β-распадах Опыт Ву (1957)

Разрешенные - переходы «Классическая» картина - перехода – переход соответствует орбитальному моменту лептонов 0 «Разрешенный»

Запрещенные - переходы

Запаздывающие протоны: 21 Na

Запаздывающие нейтроны деления (87 Kr)

ЧТО ОПРЕДЕЛЯЕТ ВЕРОЯТНОСТЬ РАСПАДА НЕСТАБИЛЬНОЙ ЧАСТИЦЫ или ЯДРА ? • 1. «Константа» взаимодействия, ответственного за процесс распада

ЧТО ОПРЕДЕЛЯЕТ ВЕРОЯТНОСТЬ РАСПАДА НЕСТАБИЛЬНОЙ ЧАСТИЦЫ или ЯДРА ? • 2. Энергия излучения • Например, для γ-излучения 3. Момент импульса, уносимого излучением Примеры: разрешенные и запрещенные β-распады, метастабильные состояния ядер. В этом случае

ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ И ИМПУЛЬСА В РАСПАДАХ И РЕАКЦИЯХ

Законы сохранения энергии и импульса в распадах

Электрические (EJ) и магнитные (MJ) γ- переходы

Вероятности электромагнитных переходов в ядрах • Для γ- переходов в ядрах мультипольность γ – кванта

Вероятности γ- переходов

Метастабильные возбужденные состояния ядер и изомерные γ-переходы • Период полураспада ядра 180 Та из этого состояния равен 1. 2·1015 лет! (Loewe M et al// Phys. Lett. B 551(2003)71)

γ- переходы в ядрах: 12 C*→ 12 C+γ Законы сохранения энергии и импульса Нет резонансного поглощения!

Резонансное поглощение -квантов Р. Мессбауэр открыл явление ядерного резонанса (эффект Мессбауэра) Nobel P. 1961 Для свободных ядер и ядер, связанных в кристаллической решётке, условия отдачи при испускании γ-квантов существенно различны.

Внутренняя конверсия γ-квантов 0 0 - переходы