Filozófusok / udósok Törénelem z ommg szerkezee risoeles Dlon J.J.Thomson Bohr Schrödinger Puli Biofizik elődások 4 okóber Orbán József PTE ÁOK Biofiziki Inéze Curie házspár Teller Fermi Einsein és Szilárd Yukw Frnk-Herz kísérle fooelekromos jelenség Compon szórás eemn-effekus Sern-Gerlch kísérle hp://www.crge.org.lb/en/hemes/sciences/physics/omicphysics/omicsrucure/omictimeli ne/omictimeline.hm hp://librry.hinkques.org/794/exs/imeline/imeline.hml z om szó eredee: omos (omos) görög szó jelenése oszhln. ommg nincs! ommodellek z ommg szemponjából Démokriosz z elekron felfedezése. mzsolás puding modell. ommg nincs poziív ölés egyenleesen oszlik el z nygbn. Ruherford modell (9) R =.4-5 m -részecskék poziívn ölö mgok körül lálhók z elekronok. euron nincs! Thomson om modellje (9) elekron mérési elrendezés 4 Miből áll z om? Bohr-Sommerfeld modellnek (95) megfelelően: egív ölésű elekron(ok) elekronfelhőben; z elekronok csk egy meghározo érrészben lehenek (mximum ~ - m ávolságr) Poziívn ölö ommg proonról neuronról szó sincs! mg ovább nem bonhó! ommg szerkezeének megismerése. z ommg vlóbn oszhln?. Milyen részecske(k) vn z ommgbn?. Mi feld/uk? 5
Chdwick érelmezése (9) Be és z α-részecske üközésekor proonnl megegyező ömegű elekromos ölés nélküli részecske lépe ki. Be He C 9 4 4 z új részecské neuronnk neveze el. neuros: görög semleges Heisenberg és Tmm (9) Kidolgozzák z ommg neuron IS rlmzó mgmodelljé. Új érelme nyer rendszám! C ömegszám () n proonszám () vgy rendszám (ölés) = -; neuronszám Jmes Chdwick 89-974. (fiziki obel-díj 95.) legegyszerűbből kiindulv: Hidrogén om omervezés Mire jó ez részecske? 7 8 p Mére? proon semmi más! H R H om - m; R H ommg -5 m Bonyolulbb om: He (rendszám = ) z zonosn ölö részecskék szíják egymás Coulomb erő mi. Kell legyen egy rgszó hás! Erősebb min z elekromos szíás! vlós He om: rendszám = ömegszám = 4 p és n 4 He neuronok jelenlée elekromos szemponból még mindig nem mgyrázz z ommg sbiliásá! Mégis kimuhó z ommg sbilizációj. Ez z jeleni hogy neuronok (is) olyn erő lérejöében vesznek rész hol nem z elekromos ölés számí! Mi ez z erő? 9 Tömegdefekus köési energi z ommgok ömege kisebb min z összeevő proonok és neuronok ömegeinek összege. z összee mgból lászólg hiányzó ömeg mg köési energiájávl rányos. Energi szbdul fel h mg szbd nukleonokból épül fel. m ( m m ) m E mc pr n mg Einsein-féle ömeg-energi ekvivlenci (nukleon) köési energi: megdj egy nukleonnk z ommgból vló elávolíásához szükséges energiá (MeV). Mgerő - Erős kölcsönhás nukleon köési energiáj Kölcsönhások és uljdonságik z elekromos szíás kompenzálj. ngy inenziású (erős) rövid hóávolságú ( -5 m) mindig (!) vonzó erőhás elekromos ölésől függelen neuronokr is h ső! p-p p-n n-n közö egyenlő ngyságú erő lkul ki erős kölcsönhás elekromágneses m ölés Mire h? színölés (rgb) elekromos ölés Relív erősség hó áv (m) proon neuron 8-5 elekromosn ölö részecskékre 5 grviáció ömeg mindenre (nyg) Mgyr név ngol név jelölés nyuglmi ömeg (GeV/c²) Fel* Up u 5-5 / Le* Down d 7-5 -/ Bájos Chrm c -4 / Furcs Srnge s -7 -/ Felső / Teő* Top / True 5-8 / lsó / Szépség* Boom / Beuy b 4-44 -/ elekromos ölés (e)
ukleonszám növekedés hási M g m o d e l l e k övekszik: nukleonszám ömeg (-szám: ) om sugár om érfog r ~ ; V ~ r ~ om felszíne felüle ~ r ~ folydékcseppeknél pszl jelenségekkel zonos hások! E B em lineáris! 4. Folydékcsepp modell Liquid drop model (LDM) Összenyomhln folyékony ommg Bohr: z ommg sok uljdonság különösen nehéz ommgoknál egy folydékcsepp uljdonságir emlékeze.. mgbn minden nukleon ngyjából zonos energiávl köö. (E neuron B = E proon B!). mg eljes köési energiáj rányos nukleonok számávl ().. z ommg érfog rányos nukleonszámml. Hofseder 4. Ebből kövekezik hogy z ommg sűrűsége minden ommgr mindig ugynkkor. 5. mérefüggelen sűrűség összenyomhln. gömb lk 7. nukleon csk szomszédos részecskékkel h kölcsön. 5 Folydékcsepp modell (LDM) Mkroszkópikus uljdonságokon lpul (kísérleek). Megmgyrázz: köési energiá ömege ommg sbiliásá. Modell (95): Crl von Weizsäcker készíee Hns Behe számíási lpján. E K E ez meg mi jelen??? K Eérfogi E felülei ECoulomb EPuli Eni Hund! köési energi folydékcsepp-modell szerin öbbféle energiából áll össze. Klsszikus fizik lpján mgyrázhó energigok: mgbn lévő nukleonok szomszéd nukleonok erőerében mozognk: érfogi energi felüleen lévőknek kevesebb szomszédj felülei energi Proonok elekromos ölése elekroszikus energi g Coulomb-energi öbbi go kvnummechnik dj: Puli-energi (fermionok Puli-elv) Puli elv: p és n feles spinű részecskék min z e -. E p E n zonos kvnumszámú állpook nem leheségesek. ni-hund energi ni-hund szbály: zonos ípusú de ellenées spinű nukleonok szerenek egy energiszinre kerülni. hp://en.wikipedi.org/wiki/liquid_drop_model hp://en.wikipedi.org/wiki/behe-weizs%c%4cker_formul 7 z prméerek kísérleesen hározhók meg félempirikus formul! 8
ukleononkéni köési energi (MeV) ukleononkéni köési energi (MeV) Egy nukleon köési energiáj rendszám függvényében Mximum: 55- közö! felülei és érfogi energiák rány válozik! (r /r = /r) Coulomb erő hás növekszik! Rendszám (omi ömegegység) modell: - jósol! z illeszés mjdnem ökélees! De...! i 9 Miér nem ökélees z LDM? Rendszám (omi ömegegység) Finomszerkeze elér könnyű és mágikus számú omoknál: vgy = 8 8 5 8 Ezeknél köésenergi z LDM áll jósolnál ngyobb! z elekronfelhőnél is vnnk hsonló mágikus számok: nemesgázok sbilbb elekronszerkezeűek! Ok: Ezek z omok lezár (elíe) nukleonhéjk rlmznk. Ez jelenség nincs benne z LDM-ben! kkor mos mi eheünk? Vn-e jobb modell?. omhéj modell (gömbszimmerikus) omic shell model (SM) z omhéj modell z ommg mikroszkópikus uljdonságin (energi szinek) lpul. z ommg bizonyos uljdonsági periodiciás munk. kvnummechnik (QM) képes z elekronok elekronpályákon vló viselkedésé leírni Képes-e QM nukleonok viselkedésé leírni? Elekronhéj omhéj nlógi! omhéj modell (SM) Brle Elssser 94: függelen részecske modell Jensen és Göpper-Myer 949: héjmodell z összes nukleon közös erőere hoz lére melyben nukleonok egymásól függelenül mozoghnk. nukleonr felír Schrödinger egyenle megoldás kvnál prméerekkel: energi perdüle mágneses momenum spin kvnumszámok: omhéjk jellemzi ( spin csk ½ lehe Puli-elv érvényes) zár omhéjkkl rendelkező omok sbilbbk! Rdiokiviás Elekron - J. J. Thomson (897) Proon - E. Goldsein (9) ommg - E. Ruherford (9) euron - Jmes Cheidwick (9) Kvrkok - Leon Ledermn (977) Sugárzások Sugárzások kölcsönhás z nyggl 4
ommg sbiliás ukleononkéni köési energi (MeV) Egy nukleon köési energiáj rendszám függvényében z ommg insbiliás rdiokiviás lpj 5 Fe Rendszám (omi ömegegység) Sbiliás elérésének módji -bomlás» -sugárzás Mghsdás mgfúzió 4 X X 4 X 4 X He : ömegszám (omszám) : proonok szám R Rn 4 88 8 Kilépési sebességük elérhei 5 m/s-o (5 c) Vonls spekrum (krkeriszikus) omrekor ombomb csillgok hp://ourech.nf.csiro.u/educion/senior/cosmicengine/sun_nucler.hml hp://www.princeon.edu/~chm//spring/fusion/our/index.hm U m R Rn 8 4 9 95 88 8 84 Po egív -bomlás n p X -bomlás» -sugárzás Kísérle: Curie 9 Elméle: Enrico Fermi 94 e X e Kilépési sebességük elérhei 8 m/s-o ( c) Folyonos spekrum (nineurino) e 7 55 Cs 7 5 B e Poziív -bomlás p n e X -bomlás» -sugárzás - izoópok izoópok X e e H C Cs 4 7 4 55 5 9 C I e e K 5
Elekromágneses sugárzás (-foon) f> 9 Hz illeve E> kev gerjesze ommgok lcsonybb energiállpob örénő ámeneekor kelekezik Fénysebességgel erjednek Vonls spekrum (krkeriszikus) K Cs 4 7 9 55 5 -sugárzás Kísérőjelenség! I B B 7m 7 5 5 m: mesbil állpo Sugárzások - összehsonlíás külső hás nélkül kelekezik fiziki és kémii válozások nem befolyásolják ionizáló hás vn (fizik) kémii biológii hás vn Fiziki jellemzők: kiviás Élerm Spekrum Áholóképesség és LET (lineáris energi rnszfer) Összehsonlíás Összehsonlíás - Álgos élerm Rn R Po 8 8 88 84 9 4 5 I H C K U 4 s; np; 8 np; 45 9 év 4 9 8 np; év; 558 év; 9 év; 7 - s C m; 5 h 4 7 9K 55Cs 5I év; 9 év; év; 8 np Spekrum Vonls (krkeriszikus) Folyonos (neurino mi) Vonls (krkeriszikus) LET (ionizáció/mm) mgs 8- közepes -8 lcsony - Összehsonlíás Áholóképesség hóávolság Kicsi Levegő: cm Plexi: mm Közepes Levegő: m Plexi: cm Ólom: mm gy Ólom: cm kiviás () rdiokív bomlás vélelenszerűen bekövekező esemény! z másodperc l bekövekező mgálkulások szám. mgálkulás = bomlás Mérékegysége: Becquerel Bq = bomlás/másodperc. Figyelem! rdiokív bomlás nem jeleni z omok elűnésé! Sbil izoóp Rdiokív izoóp Leánymg Régebben hsznál mérékegysége Curie. ( Ci = 7 Bq)
Bomlásörvény Felezési idő álgos élerm () : kezdei bomlln ommgok szám () : időpillnbn jelenlévő bomlln ommgok szám Bomlási állndó (): Jellemzi bomlási sebessége. Megdj ommg álkulási vlószínűségé. () Álgos élerm (): bomlási állndó reciprok. Bomlln mgok szám () () / () /e T / ( ) () ( ) () T idő e ( ) () ( ) () e T T ln T e 44T Rdiokiviás Milyen deekorokkl lehe z egyes rdiokív részecskéke deekálni? ködkmr Geiger Müller számláló Szcinillációs deekor Miér vn szükség ennyiféle deekorr? Elérő z nyggl vló kölcsönhásuk méréke. 7