Physics | Higher education » Az atommag fizikája

AZ ATOMMAG FIZIKÁJA Az atommag szerkezete • Az atommag komponensei • Tömeghiány, kötési energia • Magerők • Magmodellek • Az atommag stabilitása Radioaktivitás • A radioaktív bomlás törvényszerűségei, egysége • A radioaktív sugárzások módjai • A radioaktív bomlási sorok • Az atomenergia hasznosítása Az atommag szerkezete Az atommag komponensei Tömegspektrométer elve ATE = atomi tömeg egység, 12C protonok és neutronok száma rendszám (Z) és tömegszám (A) Vq = ½ mv2 (mv2)/r = qvB m = (r2B2q) /(2V) TÖMEGSPEKTROMÉTER SÉMÁJA Az atommag komponensei A proton tömege 1%-al kisebb mint a neutroné Izotóp atommagok (protonszám) Izobár atommagok (tömegszám) Izotón atommagok (neutronszám) Néhány ismertebb izotóp, izotópeffektus fogalma Tömeghiány, kötési energia ΔE= mc2 ΔE= [Zmp+(A-Z)mn-M(A,Z)]c2 Egy nukleonra eső kötési energia a tömegszám függvényében Magerők tulajdonságai (“erős

kölcsönhatás” П mezon ) Vonzó erők (meghaladja a Coulomb erőket) Töltés függetlenek Hatótávolságuk kb. egy nukleonnyi Átmenet a centrális erők és a tenzor erők (pl. mágneses erő) között Magmodellek, az atommag stabilitása Folyadékcsepp-modell az atommag sűrűsége a nukleonok számától független - Eköt ~ A (térfogat) - Eköt ~ 1/A2/3 (felületi feszültség) - Eköt ~ 1/Coulomb - Eköt ~ 1/Pauli (A-Z) Héjmodell α,γ és ( β+ ν) : mind kvantált! protonok és neutronok külön töltődnek mágikus számoknál stabilitás (lezárt héjak) (neutron- vagy protonszám: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126) Az atommag stabilitása N/Z arány növekszik Több páros Z mint páratlan Több páros neutronszám mint páratlan Több páros A mint páratlan Proton szám Neutronszám Stabil izotópok száma Páros Páros 141 Páratlan Páros 45 Páros Páratlan 51 Páratlan Páratlan 5 Radioaktivitás • A radioaktív bomlás

törvényszerűségei, egysége N/N0=e-λt λeff = λf + λb Felezési idő T1/2= ln2/λ 1/Teff = 1/Tfiz+ 1/Tbiol Radioaktivitás • A radioaktív sugárzások módjai α: (He mag), tömegszámváltozás: -4, rendszámváltozás: -2 vonalas spektrum β: tömegszámváltozás: 0, rendszámváltozás: -1 vagy +1 folytonos spektrum 1. 2. 3. β+ (pÆn, ν) Æ 2 γ foton β - (nÆp, ν) K-befogás (pÆn, ν, rtg/Auger elektron) γ: tömegszámváltozás: 0, rendszámváltozás: 0, α, β-hoz társulva elektromágneses sugárzás, vonalas spektrum α: (He mag), tömegszámváltozás: -4, rendszámváltozás: -2 β: tömegszámváltozás: 0, rendszámváltozás: -1 vagy +1 1. 2. 3. β+ (pÆn, ν) Æ 2 γ foton β - (nÆp, ν) K-befogás (pÆn, ν, rtg/Auger elektron) A K befogás kísérő jelenségei β - részecske és anti-neutrino energiájának összege állandó β részecske energia spektruma • A radioaktív bomlási sorok Urán-rádium

(4n+2) 238U –> 206Pb, T =4.5x109 év 1/2 Tórium (4n) 232Th –> 208Pb, T =1.41x1010 év 1/2 Urán – aktínium (4n+3) 235U –> 207Pb, T =0.71x109 év 1/2 Neptúnium (4n+1) 237Np –> 209Bi, T =2.14x106 év 1/2 Természetben nem fordul elő! Radioaktív egyensúly λ1N1 = λ2N2 Radioaktív bomlás iránya stabil atommagok felé Atomenergia hasznosítása Tömeghiány, kötési energia ΔE= mc2 ΔE= [Zmp+(A-Z)mn-M(A,Z)]c2 Egy nukleonra eső kötési energia a tömegszám függvényében Nukleáris hasadás termikus neutronokkal A reakció lehet: - szubkritikus (kevesebb mint egy új n keletkezik az új reakcióban) - kritikus (egy új n keletkezik átlagosan az új reakcióban) - szuperkritikus (több mint egy n minden egyes reakcióból új reakciót vált ki)--> atom bomba LÁNCREAKCIÓ ATOMERŐMŰ AZ ATOMMAG FIZIKÁJA Az atommag szerkezete • Az atommag komponensei • Tömeghiány, kötési energia • Magerők • Magmodellek • Az

atommag stabilitása Radioaktivitás • A radioaktív bomlás törvényszerűségei, egysége • A radioaktív sugárzások módjai • A radioaktív bomlási sorok • Az atomenergia hasznosítása Maghasadás termikus neutronokkal Maghasadási termékek Az alfa-bomlás magyarázata FUNDAMENTAL FORCES