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M. Spurio “Prima Lezione PLS”- 1/2/2006

Stima delle dimensioni del nucleo: un “gedankenexperiment” per aiutarvi a capire il 1 o anno di Fisica e (forse) comprendere il mestiere del Fisico. M. Spurio “Prima Lezione PLS”- 1/2/2006. 1. L’idea che c’e’ dietro. Le dimensioni di nuclei << delle dimensioni degli atomi

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M. Spurio “Prima Lezione PLS”- 1/2/2006

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  1. Stima delle dimensioni del nucleo:un “gedankenexperiment”per aiutarvi a capire il 1o anno di Fisica e (forse) comprendere il mestiere del Fisico M. Spurio “Prima Lezione PLS”- 1/2/2006

  2. 1. L’idea che c’e’ dietro • Le dimensioni di nuclei << delle dimensioni degli atomi • Il cammino di un nucleo che si propaga in un mezzo è influenzato dal mezzo stesso, e dipende dalle dimensioni del nucleo.

  3. 2. Una tecnica sperimentale: rivelatori nucleari a traccia (RNT) La particella che attraversa danneggia i legami chimici delle catene molecolari del RNT

  4. I rivelatori nucleari a traccia “registrano” un segnale che dipende dello Z2 del nucleo. • Le tracce vengono misurate da un sistema automatico. Dalla geometria del cono si risale (previa opportuna calibrazione) alla carica del nucleo

  5. L’apparato sperimentale • 50 lastrine (2 mm, r=0.9 gcm-3) di CR39 (O12C7H17) ed emulsioni nucleari • Un fascio di Ossigeno (Z=8) di alta energia O8+ O8+

  6. Il sistema automatico di misura Corsi, laboratori ed esercitazioni di programmazione

  7. 3. Le misure sperimentali • Numero di “frammenti” (nuclei di carica Z<8) prodotti dall’interazione di nuclei O coi nuclei delle diverse lastrine-rivelatore • File di dati sperimentali Z=5 Z=2 Z=8

  8. 4. Costruzione del modello matematico • Osservazione: il rapporto “f” tra numero di frammenti prodotti in uno spessore Dx ed il numero di nuclei O entranti in una lastrina è costante!

  9. Discussione di questa punto fondamentale. Questa equazione è gran parte del lavoro qualificante di un fisico: osservazioni sperimentali  modello matematico del fenomeno! Il corso di Analisi I serve ad imparare a risolvere il problema matematico:

  10. Cosa sono quelle sbarrette??

  11. La stessa figura, con la curva teorica adattata ai dati sperimentali (FIT)

  12. La legge matematica trovata… • … si adatta ai dati sperimentali ? SI ! y = 313,38e-0,1565x • f = probabilità di frammentazione • l= libero cammino medio dei nuclei.

  13. La legge matematica e interpolazione dei dati sperimentali • I metodi per “interpolare” i dati sperimentali e verificare l’adattamento con le leggi ipotizzate sono oggetto dei corsi di Laboratorio di Fisica I. • Anche gli errori sui dati sperimentali. Che significano quelli di p.10?

  14. 5. Gli errori sperimentali! • Altro punto qualificante del “mestiere del fisico”: saper valutare gli errori sperimentali. • Esempio: quelli della fig. di p.10.

  15. 6. Dalla lunghezza di interazione al raggio del nucleo. • Dai nostri dati sperimentali, abbiamo ricavato: • Il parametro l ha un significato fisico profondo (significato che occorre scoprire), aiutandosi con lo strumento più formidabile (e segreto!) a disposizione dei Fisici: l’analisi dimensionale!

  16. Il “raggio” del nucleo dall’analisi dimensionale • Dobbiamo introdurre nella formula un parametro (s) che ha le dimensioni di un’area: s =pR2. • R rappresenta “il raggio” nel nostro nucleo

  17. …quindi, serve anche la Chimica • Sì, per determinare il numero di nuclei presenti in un grammo di dato materiale: • Nel nostro caso: A = 7 g, r=0.9 g/cm3 . • Abbiamo tutto per ricavare R: • NA = numero di Avogadro= numero di molecole in una grammomolecola = 6x10-23 • A= massa atomica (espressa in grammi)

  18. 8. R (Fine!)

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