1 / 37

FIZYKA III MEL

FIZYKA III MEL. Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych. Wykład 7 – Akceleratory. Akceleratory. Akceleratory. urządzenia wytwarzające strumienie naładowanych cząstek o (odpowiednio) dużej energii izotopy radioaktywne ź ródła naturalne promieniowanie kosmiczne reaktory jądrowe

xander-hebert
Download Presentation

FIZYKA III MEL

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. FIZYKA IIIMEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych Wykład 7 – Akceleratory

  2. Akceleratory

  3. Akceleratory urządzenia wytwarzające strumienie naładowanych cząstek o (odpowiednio) dużej energii izotopy radioaktywne źródła naturalne promieniowanie kosmiczne reaktory jądrowe źródła sztuczne akceleratory

  4. system transportu źródło cząstek akcelerator dst target trigger detektor daq Akceleratory przyspieszane cząstki: e, p, d, , jon parametry energia: E, E/A natężenie wiązki zapis danych wyzwalacz zbieranie danych

  5. Akceleratory elektrostatyczne V = 10 MV  E k= 10 MeV Jak osiągnąć wysoką różnicę potencjałów?

  6. 4V0 V0 Akceleratory elektrostatyczne generator kaskadowy, Cockroft, Walton (1932) 4V0 3V0 2V0 V0+V0sint • maksymalnie V = 3 MV • wyładowania… • … akceleracja wstępna V0 V0sint

  7. Cockcroft, Walton 1932 – pierwsze rozbicie jądra: 1H + 7Li  2 (300 kV)

  8. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Akceleratory elektrostatyczne generator Van de Graaffa (1935) • maksymalne V kilka MV • upływ ładunku można zmniejszyć przez wypełnienie azotem lub argonem pod ciśnieniem kilkunastu atmosfer

  9. Van de Graaff

  10. źródło jonów elektroda dodatnia - - - - - + + + + + kanał zdzierający ładunek kanał dodający ładunek Tandem Tandemy wielostopniowe - maksymalne V 20 MV

  11. wydrążone elektrody(E = 0) przyspieszenie Akcelerator liniowy generator Częstość zmian pola elektrycznego dobrana tak, aby cząstki trafiały w szczeliny w fazie przyspieszającej. Los Alamos, protony 800MeV SLAC (UniwersytetStanforda) 3 km, elektrony do 30GeV

  12. Akcelerator liniowy

  13. nie zależy od r! częstotliwość cyklotronowa maksymalna energia kinetyczna: B Cyklotron

  14. Cyklotron

  15. kompleks

  16. Cyklotron Cyklotron Uniwersytetu Warszawskiego przyspiesza jony węgla do 10 MeV/nukleon • Podstawowe parametry: • Typ: Izochroniczny, AVF • Średnica: 2 m • Struktura magnetyczna: Cztery sektory • Napięcie przyspieszania 70 kV • Metoda wyprowadzenia wiązki -zdzieranie ładunku • Zakres wartości stosunku masa/ładunek jonów: 2-10

  17. dipol magnetyczny - pole magn. rośnie wraz z pędem cząstki. wnęki przyspieszajace injektor wyprowadzenie wiązki Synchrotron

  18. energia pocz. Pole elektryczne we wnękach przyspieszających zmienia się z częstością  taką, że: Częstość kołowa obiegu: Synchrotron Aby promień był stały, musi wzrastać B i 

  19. 800 MeV 20 MeV 20 MeV Kolajder ...by mieć protony o energii w środku masy 40 MeV:

  20. tak działa kolajder...

  21. BNL

  22. 0.99995 · c 0.997 · c 0.37 · c 0.05 · c Relativistic Heavy Ion Collider

  23. A · 100 GeV A · 100 GeV w RHIC’u 197Au 197Au ~ 40 TeV ! animacja

  24. Akcelerator w tunelu 4 m pod ziemią przyspiesza przeciwbieżne wiązki jąder atomowych do prędkości 99,95 prędkości światła. Wiązka odchylana jest w polu magnetycznym wytwarzanym przez nadprzewodzące magnesy umieszczone w ciekłym helu o temperaturze 4,5 K.

  25. RHIC • Energia zderzenia Ecms = 200 GeV • Tysiące zderzeń na sekundę • Podczas zderzenia wytwarza się temperatura 10 000 razy wyższa niż na Słońcu W eksperymentach bierze udział ponad 1000 fizyków z całego świata Grupa naukowców i studentów z Wydziału Fizyki P.W. uczestniczy w eksperymencie STAR

  26. Rejestracja cząstek Cztery eksperymenty na zderzaczu RHIC

  27. 20 tys. miasto zużycie energii RHIC kriogenika ciekły hel próżnia 5 · 10-10 tor tunel 3.8 km dipole 288 · 9.7 m, 3.45 T 1 g złota / 20 lat ~ 40 TeV !

  28. CERN Genewa (Szwajcaria/ Francja) Large Hadron Collider, 2007? obwód ok. 27 km

  29. LHC

  30. tevatron

  31. Reakcje jądrowe

  32. 1919 E.Rutherford 42He + 147N  178O + p (Q = -1.19 MeV) powietrze błyski na ekranie scyncylacyjnym ZnS 1932 protony z generatora Cocrofta-Waltona p + 73Li  42He + 42He (Q > 0) Bariera kulombowska – potrzebna niezerowa energia pocisku „Historyczne” reakcje jądrowe transmutacja – zamiana jednego jądra na inne

  33. Źródło neutronów Ra-Be:  „Historyczne” reakcje jądrowe 1932 Chadwick: odkrycie neutronu 42He + 94Be  126C + n Be (,n) C 42He + 95B  117N + n B (,n) N

  34. Reakcje jądrowe deuter d +d  31H + p (Q = 4.03 MeV) d +d  32He + n (Q = 3.27 MeV) tryt n + 63Li  31H + 42He 31H + 21H  n + 42He (Q = 17.58 MeV) wysokoenergetyczne neutrony (ok. 14 MeV)

  35. Reakcje jądrowe fotoreakcja  +d  n + p (Q = -2.22 MeV) sztuczna promieniotwórczość – F. i I. Joliot-Curie 42He + 2713Al  3015P + n (Q = -2.69 MeV)  3015P  3014Si + e+ + e  + 105B  137N + n d + 126C  137N + n 137N  136C + e+ + e p + 126C  137N + 

  36. 3015P  3014Si + e+ + e  + 105B  137N + n d + 126C  137N + n 137N  136C + e+ + e p + 126C  137N +  Sztuczna promieniotwórczość F. i I. Joliot-Curie 42He + 2713Al  3015P + n (Q = -2.69 MeV)

  37. Wychwyt neutronu Enrico Fermi n + 2713Al  2411Na +   2411Na  2412Mg + e + e reakcja aktywacji srebra: n + 10747Ag  10847Ag +   10847Ag  10848Cd + e + e

More Related