ФИЗИКА ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ 46 ЧАСОВ ЛЕКЦИЙ

ФИЗИКА ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ 46 ЧАСОВ ЛЕКЦИЙ 16 СЕМИНАРЫ 50 ЧАСОВ ЛАБОРАТОРНЫЕ Литература 1. Ишханов Б. С. , Капитонов И. М. , Юдин Н. П. «Частицы и атомные ядра» , 2007. 2. Капитонов И. М. «Введение в физику ядра и частиц» , 2002. 3. Мухин К. Н. «Экспериментальная ядерная физика» , тт. 1, 2, 3, 1993. 4. Сивухин Д. В. «Атомная и ядерная физика» , 2002. 5. Окунь Л. Б. «Физика элементарных частиц» , 1988. 6. Любимов А. , Киш Д. «Введение в экспериментальную физику частиц» , 2001. Дополнительная 1. К. Готтфрид, В. Вайскопф “Концепции физики элементарных частиц” 1988 2. Л. Б. Окунь “Физика элементарных частиц” 1991 3. Г. Фраунфельдер, Э. Хунли “Субатомная физика” 1979

• • МАСШТАБЫ ЯДЕРНЫХ ВЕЛИЧИН. Естественная система единиц : ћ = 1 и с = 1. : В системе ћ = 1 = с энергия, импульс и масса измеряются в одних и тех же энергетических единицах - Мэ. В(Me. V) или Гэ. В(Ge. V Масса электрона me = 0. 511 Мэ. В/с2 Масса протона mp = 938. 27 Мэ. В/с2 Единицы субатомной физики Энергия - 1 Мэ. В = 106 э. В = 10 -3 Гэ. В = 10 -6 Тэ. В = 1. 6 10 -13 Дж Масса - 1 Мэ. В/с2, Длина - 1 Фм =1 fm = 10 -13 см =10 -15 м. • • • Принцип неопределенности: Δx·Δpx ћ, Δy·Δpy ћ, Δz·Δpz ћ, ΔE·Δt ћ, где Δq – неопределенность величины q; • E = hν = ћω, p = ћk, λ = h / p, ω = 2πν, k = 2π / λ. • • Массы ядер измеряется в атомных единицах массы (а. е. м). 1 а. е. м = 1. 6606 10 -27 кг. 1 а. е. м = 1. 510 -3 эрг = 1. 510 -10 Дж = 931. 49 Мэ. В Переходная константа ћс = 197. 3 Мэ. В·Фм • • •

1896 – Беккерель – Радиоактивность 1901 – Ж. Перрен – «Ядерно-планетарная структура ядра» 1903 – Дж. Томсон – «пудинг с изюмом» 1906 -1911 –Резерфорд – опыты по рассеянию -частиц на ядрах – Планетарная модель атома 1914 -1919 –Резерфорд – первая ядерная реакция 1930 –Боте- Беккер – нейтральное излучение в реакции 1932 – Чедвик – открытие нейтрона 1932 – Гейзенберг- Иваненко – протон-нейтронная модель ядра 1933 –Андерсон – открытие позитрона 1931 -1956 –Паули – открытие нейтрино 1934 – 1947 – Юкава – мезонная теория ядерных сил 1963 –Гелл-Манн – гипотеза кварков 1965 -1969 – Вайнберг-Глэшоу-Салам- электрослабая теория 1974 – открытие с-кварка 1977 - b-кварк 1983 – открытие - бозонов 1995 – t-кварк Восьмидесятые годы- создание «стандартной модели»

Формула Резерфорда Мэ. В

Известно около 3000 нуклидов макс=118 285 – стабильных и долгоживущих 2700 -радиоактивных

Основные характеристики протона и нейтрона p n е 9398, 3 939, 6 0, 511 Спин 1/2 1/2 Заряд, (4, 8· 10 -10 CGSE) +1± 10 -7 0± 10 -12 -1 Магнитный момент, +2, 79 -1, 91 Период полураспада >1032 лет 887± 2 с Масса, Мэ. В измеряется в единицах ядерного магнетона -1·mp/me >1024 лет

1. 2. 3. 4. Z, A Механические – Есв, мя, спин, четность Размер и форма ядра – R, ΔR/R Электромагнитные характеристики – Rэл, магнитный дипольный момент, электрический квадрупольный момент 5. Статистика 6. Изотопический спин Основсное состояние – состояние с минимальной энергией - Е 0 Е*-Е 0 – энергия возбуждения ядра

Распределение заряда в ядре измеряется при рассеянии e- на ядре Рассеяние на точечном центре – формула Мотта 1. 2. Электрон – релятивистская частица, V c; Электрон имеет спин ½. При конечном размере ядра с плотностьюраспределения заряда сечение может быть представлено в виде: Кулоновский формфактор F(q) связан с ρ(r)

Сравнение

- Для легких ядер

Распределение протонов и нейтронов в ядре

Распределение заряда в нуклоне и размер нуклона

- Удельная энергия связи Мэ. В

Слагаемые, учитывающее кулоновское взаимодействие между протонами в ядре, а также симметрию между протонами и нейтронами

Статистика ядер

Магнитный момент ядра

Четность состояния ядра Инвариантность гамильтониана системы H относительно пространственного отражения приводит к закону сохранения четности и квантовому числу - четность

z y x 180º 1. Зеркальное отражение 2. Поворот на 180º Действие оператора пространственной инверсии 1. Полярные векторы – меняют знак 2. Аксиальные векторы – не меняют свой знак пл. =акс. , пл. акс. =пл.

Квадрупольный момент ядра Для систем с аксиальной симметрией Q- наблюдаемый квадрупольный момент Q 0 - собственный квадрупольный момент

В основном состоянии В возбужденном состоянии с Ώ 0 и J К

Изотопический спин ядра n n p p n p I=1/2 Мэ. В при r=1, 9 Фм радиоактивен стабилен

4 n+4 p+(n-p) 4 n+4 p+(n-n) I=1 4 n+4 p+(p-p) - проекция в зарядовом пространстве +1/2 -протон - нейтрон I=1/2 – нуклон - изодублет