Download
1 / 33
330 likes | 521 Views
Proseminarium fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych Rok akademicki 2004/2005. „Rozkłady kątowe promieniowania γ jako źródło informacji o własnościach stanów wzbudzonych jąder atomowych”. Marcin Paweł Sadowski Zakład Fizyki Jądra Atomowego. Plan wykładu. Promieniowanie γ jąder
E N D
Proseminarium fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych Rok akademicki 2004/2005 „Rozkłady kątowe promieniowania γ jako źródło informacji o własnościach stanów wzbudzonych jąder atomowych” Marcin Paweł Sadowski Zakład Fizyki Jądra Atomowego
Plan wykładu • Promieniowanie γ jąder • Emisja kwantów γ z jąder zorientowanych • Rozkłady kątowe • Korelacje kątowe Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Poznanie struktury jąder atomowych Wielkości niezbędne do poznania struktury jąder atomowych: • E energie stanów wzbudzonych; • Iπ spiny i parzystości; • B prawdopodobieństwa przejść; • l multipolowości; • δ współczynniki zmieszania; • μ momenty magnetyczne; • Q momenty kwadrupolowe Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Przejścia γ w jądrze Ei γ1 E’ γ3 γ γ2 E” γ4 Ef Eγ = ħω = Ei – Ef Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Reguły wyboru Ei Jiπi γ, l Ef Jfπf Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Reguły wyboru – cd. multipolowość Ei Jiπi ► ► promieniowanie 2l–polowe: l = 1 dipolowe l = 2 kwadrupolowe l = 3 oktupolowe … γ, l typ ► Ef Jfπf Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Promieniowanie elektryczne i magnetyczne Dla l = 1 mamy promieniowanie dipolowe: E1 oraz M1 Dipol elektryczny d Dipol magnetyczny μ B E E B d μ E B E B Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Reguły wyboru – przykład Co możemy powiedzieć o tym kwancie γ? 5/2+ ► γ ► Brak zmiany parzystości 3/2+ ► M1, E2, M3, E4 ► i coś jeszcze… Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Promieniowanie γ • Zasadniczo: mieszanka multipolowości i typów, o ile dozwolone przez reguły wyboru • Dowolne: multipolowość i typ • Kilka typów naraz • Zazwyczaj dominuje jeden typ:E1 lub M1 lub E2 lub M2 lub … Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Promieniowanie γ – prawdopodobieństwo emisji B Theo Mayer-Kuckuk „fizyka jądrowa” Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Promieniowanie γ – domieszki • Jeżeli dominujące jest promieniowanie Ml → domieszka promieniowania E(l + 1) • Najczęściej: M1 + E2 • Współczynnik zmieszania δ • δ definiujemy jako stosunek intensywności zmieszanych przejść Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Reguły wyboru – przykład jeszcze raz ► M1, E2, M3, E4 5/2+ γ 3/2+ Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Rozkłady kątowe • Spiny jąder w zwykłych warunkach zorientowane są losowo → rozkłady kątowe są izotropowe → orientacja spinów jąder • Rozkład kątowy • ma kształt charakterystyczny dla multipolowości promieniowania • może stanowić cenne źródło informacji o: • multipolowości promieniowania; • spinach stanów wzbudzonych jądra: Jf + l→ Ji Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
P(m) J l J j m m Orientacja spinów jąder Jądra można zorientować m.in. w wyniku reakcji. moment pędu pocisku spin jądra tarczy wiązka rzut wektora J na wybraną oś (najczęściej na oś wiązki – oś Z) Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Funkcja rozkładu kątowego • Intensywność promieniowania γ – funkcja rozkładu kątowego:gdzie: Pi(cosθ) – wielomiany Legendre’a;θ – kąt od kierunku wiązki • Postać wzorów na współczynniki ρx oraz Ax jest dość skomplikowana (patrz dalej). • Ogólnie mamy, że: ρx Ax = f(JiJfδ …) Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Wzory na współczynniki ρx i Ax Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Zasada pomiaru detektor γ γ wiązka γ γ Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Przykład doświadczalny: 144Ba 90° 175° Intensywności w jednostkach umownych E2112 E2850 E1260 E125 393,9 431,4 393,9 431,4 [keV] Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Inny przykład doświadczalny: 109Te E2 E1 Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Szukamy linii 380,0 keV z 146Ce Skala pionowa: do 40.000.000 zliczeń ? Widmo jakie otrzymujemy kiedy mamy pojedynczy detektor, lub wiele detektorów pojedynczych z tą samą kalibracją Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Koincydencje podwójne: γ1–γ2 γ1 Ei Jiπi θ γ2 γ1 układkoincydencyjny E’ J’ π’ γ2 1 Δt Ef Jfπf 2 t Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Bramkowanie – jeden warunek Skala pionowa: do 200.000 zliczeń 380 Widmo jakie dostajemy po postawieniu warunku, że w kaskadzie musi być linia 258 keV Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Koincydencje potrójne: γ1–γ2–γ3 γ1 γ1 γ2 γ2 γ3 γ3 Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Bramkowanie – dwa warunki 503 Skala pionowa: do 20.000 zliczeń 380 Widmo jakie dostajemy po postawieniu dwóch warunków na liniach 258 keV i 410 keV Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Zasada pomiaru wiązka Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Gammasphere Lawrence Berkeley National Laboratory Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Gammasphere – cd. Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Eurogam Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Ei Jiπi γ1, δ1, l1 E’ J’ π’ γ2, δ2 , l2 Ef Jfπf Korelacje kątowe w kaskadzie γ1 wiązka θ1 θ2 Δφ γ2 Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Ei Jiπi γ1, δ1, l1 E’ J’ π’ γ2, δ2 , l2 Ef Jfπf Funkcja korelacji kątowych • Funkcja korelacji kątowych W zależy od: • θ1, θ2, Δφ • Ji, Jf, J’, πi, πf, π’, δ1, δ2, l1 i l2 – wolne parametry • Porównanie • Minimalizacja χ2 Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Przykład korelacji kątowych: 117I ? Analizowane hipotezy: ► 23/2 → 23/2 ► 25/2 → 23/2 l = 1 ► 27/2 → 23/2 Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
Koincydencje γ–γ energie stanów wzbudzonych wzajemne usytuowanie stanów wzbudzonych Rozkłady kątowe multipolowości emitowanego promieniowania Korelacje kątowe multipolowości przejść w przypadku słabszych linii (Polaryzacja) typy emitowanego promieniowania Podsumowanie tylko dla silnych linii Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
http://www.fuw.edu.pl/~zfja/ Marcin P. Sadowski „Rozkłady kątowe…”
