A fizika története (GEFIT555B, 2+0, 2 kredit) 2009/2010. tanév, 1. félév

Hasonló dokumentumok
A fizika története (GEFIT555-B, GEFIT555B, 2+0, 2 kredit) 2018/2019. tanév, 1. félév

Az atombomba története

A nukleáris fizika története, a nukleáris energetika születése

a Bohr-féle atommodell (1913) Niels Hendrik David Bohr ( )

A fizika története (GEFIT555-B, GEFIT555B, 2+0, 2 kredit) 2016/2017. tanév, 1. félév

Radioaktivitás. 9.2 fejezet

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Az atomhéj (atommag körüli elektronok) fizikáját a kvantumfizika írja le teljes körűen.

FIZIKA. Sugárzunk az elégedettségtől! (Atomfizika) Dr. Seres István

Magfizika tesztek. 1. Melyik részecske nem tartozik a nukleonok közé? a) elektron b) proton c) neutron d) egyik sem

I. Az anyagszerkezetről alkotott kép változása Ókori görög filozófusok régi kérdése: Miből vannak a testek? Meddig osztható az anyag?

Az atommagot felépítő részecskék

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

MAGFIZIKA. a 11.B-nek

Radiokémia vegyész MSc radiokémia szakirány Kónya József, M. Nagy Noémi: Izotópia I és II. Debreceni Egyetemi Kiadó, 2007, 2008.

Magfizika. (Vázlat) 2. Az atommag jellemzői Az atommagok rendszáma Az atommagok tömegszáma Izotópok és szétválasztásuk Az atommagok mérete

Atomenergia. Láncreakció, atomreaktorok, atombomba és ezek rövid története

Az atom szerkezete. Az eltérülés ritka de nagymértékű. Thomson puding atom-modellje nem lehet helyes.

8. AZ ATOMMAG FIZIKÁJA

Rádioaktív anyagok vizsgálata: sugárzás közben sokkal nagyobb energia szabadul fel, mint a hagyományos kémiai folyamatokban (pl. égés).

A fizika története (GEFIT555-B, GEFIT555B, 2+0, 2 kredit) 2018/2019. tanév, 1. félév

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Radioaktivitás és mikrorészecskék felfedezése

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

Maghasadás Szabályozatlan- és szabályozott láncreakció Atombomba és a hidrogénbomba

Az atommagtól a konnektorig

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens.

KVANTUMMECHANIKA. a11.b-nek

Az atommag szerkezete

Tudománytörténet Előadás A globális változások kezdete

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

Hevesy György magyar kémikus

Az atom felépítése Alapfogalmak

-A radioaktivitás a nem stabil (úgynevezett radioaktív) atommagok bomlásának folyamata. -Nagyenergiájú ionizáló sugárzást kelt Az elnevezés: - radio

FIZIKA. Radioaktív sugárzás

Az atommag története

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 4. (e) Kvantummechanika. Utolsó módosítás: december 3. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Általános Kémia, BMEVESAA101 Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár. Az anyag Készítette: Dr. Csonka Gábor egyetemi tanár,

Kémia I. Műszaki menedzser hallgatók számára

Általános Kémia, BMEVESAA101

A fizika története (GEFIT555-B, GEFIT555B, 2+0, 2 kredit) 2016/2017. tanév, 1. félév

FIZIKA. Atommag fizika

Az ionizáló sugárzások fajtái, forrásai

Maghasadás (fisszió)

A FIZIKA KÖZÉPSZINTŰ SZÓBELI ÉRETTSÉGI VIZSGA TÉTELEINEK TÉMAKÖREI MÁJUSI VIZSGAIDŐSZAK

A fizika története (GEFIT555-B, GEFIT555B, 2+0, 2 kredit) 2018/2019. tanév, 1. félév

Atommodellek. Ha nem tudod egy pincérnőnek elmagyarázni a fizikádat, az valószínűleg nem nagyon jó fizika. Rausch Péter kémia-környezettan tanár

Thomson-modell (puding-modell)

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Tanulási segédlet I. és II. Nukleáris Erőművek c. tárgyhoz (távoktatás képzés) Dr. Rácz Ervin, Ph.D. egyetemi docens

Az atom felépítése Alapfogalmak

Jelöljük meg a kérdésnek megfelelő válaszokat! 1, Hullámokról általában: alapösszefüggések a harmonikus hullámra. A Doppler-effektus

ATOMFIZIKA, RADIOAKTIVITÁS

9. évfolyam. Osztályozóvizsga tananyaga FIZIKA

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

A fizika története (GEFIT555B, 2+0, 2 kredit) 2009/2010. tanév, 1. félév

Elektronok, atomok. Általános Kémia - Elektronok, Atomok. Dia 1/61

4. Atomfizika, magfizika, nukleáris kölcsönhatás

Modern fizika vegyes tesztek

( ) Élete és munkássága. Mesterségem címere pályázat

Atomfizika I. Az anyagszerkezetről alkotott kép változása Ókori görög filozófusok régi kérdése: Miből vannak a testek? Meddig osztható az anyag?

Atomok, elektronok. Általános Kémia - Elektronok, Atomok. Dia 1/61

43. A modern fizika születése. A fényelektromos jelenség

Atomfizika. A hidrogén lámpa színképei. Elektronok H atom. Fényképlemez. emisszió H 2. gáz

Atommag, atommag átalakulások, radioaktivitás

Félnünk kell-e a nukleáris energiától?

Magkémia. Kónya József, M. Nagy Noémi: Izotópia I és II. Debreceni Egyetemi Kiadó, 2007, Kiss István,Vértes Attila: Magkémia (Akadémiai Kiadó)

Wolfgang Ernst Pauli életútja. Gáti József

ELEMI RÉSZECSKÉK ATOMMODELLEK


Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Elektronok, atomok. Általános Kémia - Elektronok, Atomok. Slide 1 of 60

Maghasadás, láncreakció, magfúzió

Úton az elemi részecskék felé. Atommag és részecskefizika 2. előadás február 16.

Atommodellek. Az atom szerkezete. Atommodellek. Atommodellek. Atommodellek, A Rutherford-kísérlet. Atommodellek

MAGFIZIKA. Egy elem jellemzője, kémiai tulajdonságainak meghatározója a protonok száma, azaz a rendszám.

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Fúziós energiatermelés

RADIOAKTIVITÁS. Természetes (spontán) radioaktivitásról beszélünk, ha a természetben megtalálható elemek atommagja képes átalakulni.

Az Országos Képzési Jegyzékről és az Országos Képzési Jegyzék módosításának eljárásrendjéről szóló 133/2010. (IV. 22.) Korm.

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Dr. Vincze Árpád

Atomok és molekulák elektronszerkezete

Bevezetés a magfizikába

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

A sugárzások és az anyag fizikai kölcsönhatásai

Elektronok, atomok. Általános Kémia - Elektronok, Atomok. Slide 1 of 60

Mag- és neutronfizika

KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT!

az Aharonov-Bohm effektus a vektorpotenciál problémája E = - 1/c A/ t - φ és B = x A csak egy mértéktranszformáció erejéig meghatározott nincs fizikai

Kémia 7-8. osztály. 1. Játék a periódusos rendszerrel (kb. 10 perc)

Az anyagok kettős (részecske és hullám) természete

PROMPT- ÉS KÉSŐ-GAMMA NEUTRONAKTIVÁCIÓS ANALÍZIS A GEOKÉMIÁBAN I. rész

A Képes Géza Általános Iskola 7. és 8. osztályos tanulói rendhagyó fizika órán meglátogatták a Paksi Atomerőmű interaktív kamionját

Kvarkok. Mag és részecskefizika 2. előadás Február 23. MRF2 Kvarkok, neutrínók

Atommodellek de Broglie hullámhossz Davisson-Germer-kísérlet

Átírás:

A fizika története (GEFIT555B, 2+0, 2 kredit) 2009/2010. tanév, 1. félév Dr. Paripás Béla 8. Előadás (2010.11.10.)

Tudnivalók a zárthelyikkel kapcsolatban A 2. zárthelyi időpontja 2010. november 24. az 1. zh-val egyező időpontokban (12.00, 12.40, 13.20, 16.00, 16.40 és 17.20) az előadás helyszínén A pótzárthelyi időpontja 2010. december 1. 12.00 és 16.00 (kinek melyik időpont felel meg) az előadás helyszínén Pótzárthelyit az írhat, aki: Vagy igazoltan hiányzott valamelyik zh-ról (ebben az esetben az igazolást a dolgozattal együtt le kell adni). Ez a pótlás teljes értékű, a dolgozat eredménye beszámít a jegymegajánlásba. Vagy még nincs meg az aláírása (azaz nincs egy legalább elégséges dolgozata). Ezek a diákok tetszés szerint bármelyik témakörből megírhatják a zárthelyit. Nekik már nyilvánvalóan nem lehet megajánlott jegyük Mindkét időpontban mindkét dolgozat pótolható, de egy diák csak egy témakörből írhat.

A vizsga letételének módja: Vizsgajegyet ajánlok meg annak, aki mindkét zárthelyit legalább elégségesre megírta. (Itt a pótlás eredménye csak igazolt hiányzás esetén számít.) A megajánlott jegy elfogadását a hallgató az elővizsgára történő jelentkezéssel jelzi. Ezt a jegyet az elővizsga helyén (egyezik az előadás helyszínével) és idején (2010. december 8. a zh-val egyező időpontokban) írom be az indexbe. Akinek nem ajánlok meg vizsgajegyet (de van aláírása), vagy a megajánlott jegyet nem fogadja el, az a vizsgaidőszakban vizsgázhat. A vizsgaidőszakban letett vizsga részben feleletválasztós teszt (valamelyik témakör anyagából), részben kidolgozandó kérdésre adott válasz (a másik témakör anyagából). A kidolgozandó kérdéseket a jövő héten adom ki. Az aláírásokat a vizsgajeggyel egyidejűleg kívánom az indexbe beírni.

A kvantumelmélet története A kérdések-kérdése: tanítsuk-e a kvantumelmélet történetét A tanítása azért nehéz feladat (többek között), mert a makroszkópikus világból származó szemléletünk nem alkalmas a jelenségek szemléltetésére. A (meglehetősen bonyolult) egyenletek felírása és megoldása nélkül a lényeg aligha érthető meg. Az elmélet lényegének megértése nélkül kell az elmélet történetét megtanulnunk. Igen nagy hiba lenne, ha valaki e kurzus után úgy érezné, hogy érti a kvantummechanikát! Viszont a diákokat inkább érdekli, mint a klasszikus fizika!

Schrödinger: a részecskéhez rendelt hullám kielégíti a hullámegyenletet. Optikai analógiákkal levezette a megfelelő hullámegyenleteket. 2 2m Δφ + Vφ = Eφ 2 2m Δψ + Vψ = i ψ t

A kevert állapotú kvantummechanikai rendszer valamelyik saját állapotába a mérés folyamán kerül. A Schrödinger macskája (elképzelt) kísérletben a radioaktív atom egy óra alatt 50 % eséllyel bomlik el. Az elbomlás hatása a macska pusztulása. Egy óra múlva a macska az élő és holt állapot 50-50 %-os kevert állapotában lesz. Az élő vagy a holt állapotba a macska nem a bepillantás (a mérés) pillanatában kerül. Itt valójában a mérés a bomlás (ez ad hírt a mag állapotáról), a többi értelmetlen hókuszpókusz.

A koppenhágai értelmezés Paradoxon: a kísérleteket a klasszikus fizika fogalmaival kell leírnunk, de ezek nem illenek pontosan a természetre (a mikrovilágra). A természet előbb van, mint az ember, de az ember előbb van, mint a természettudomány. A mérőberendezés az ahol a megfigyelő (a makroszkópikus világ) és a részecske (a mikrovilág) találkozik. A részecske a megfigyelt állapotába a mérőberendezéssel történő kölcsönhatása során kerül. A részecske két mérés közötti viselkedésére csak valószínűségi megállapításokat tehetünk. Ennél többre elvileg sincs lehetőségünk. Nagy számú részecske megfigyelésekor a mért relatív gyakoriság és a számított valószínűség igen nagy pontossággal egyezik. Összefoglalva: a kvantummechanikai rendszerek jövőbeli viselkedésére csak valószínűségi megállapításokat tehetünk, azt viszont igen nagy pontossággal.

Pauli eredményei: A 4. kvantumszám (spinkvantumszám) bevezetése. A kizárási elv: egy atomban nem lehet két olyan elektron, amelyiknek mind a 4 kvantumszáma megegyezne. A kizárási elv minden feles spinű részecskére igaz, és a szimmetria elvekből levezethető.

-1984 A mátrixmechanika és a hullámmechanika egyesítése Az elektron relativisztikus egyenlete A pozitron létének elméleti levezetése (Wigner Jenő sógora)

Melyik állítás nem igaz Diracra? a) Egyesíti a mátrixmechanikát és a hullámmechanikát b) Felírja a relativisztikus hullámegyenletet. c) Megjósolja a pozitron létezését. d) Bevezeti a hatáskvantumot Melyik állítás nem igaz Neumann Jánosra? a) Kidolgozza a kvantummechanika matematikai alapjait. b) Részt vesz az amerikai atombomba programban. c) Foglalkozik a számítógépek elméletével. d) Kidolgozza a kizárási elvet.

Párosítsuk össze a fizikusokat és a felfedezésüket! 1. Határozatlansági reláció 2. Az anyag hullámtermészete 3. Hullámmechanika 4. A kvantummechanika matematikai alapjai a) Neumann János b) Heisenberg c) Schrödinger d) de Broglie 1 a b X c d 2 X 3 X 4 X

A kauzalitás problémája Kauzalitás: azonos okok azonos tárgyakon azonos hatást hoznak létre. A kauzalitásban sok filozófia hisz, például a Newton-i is. Tömegpontra ez teljesül is, de a tömegpont egy absztrakció. A valóságos tárgyakra a kauzalitás nem teljesül: A makroszkópikus világban nincsenek azonos tárgyak (a testeket alkotó igen-igen sok atom ( 6 10 23 ) valamelyike csak különbözik). A nagy számok törvénye miatt azonban látszólag mégis van kauzalitás. A makroszkópikusan azonosnak tűnő tárgyak azonos okok hatására azonosnak tűnő módon viselkednek. A mikrovilágban vannak pontosan egyforma tárgyak, de ezek azonos okok hatására nem azonos módon viselkednek. A kvantummechanikát rejtett paraméterek bevezetésével sem lehet kauzálissá tenni! (Neumann)

Akik megalkották a kvantummechanikát (összefoglalás) 1900: Planck a hatáskvantum bevezetése 1905: Einstein a foton fogalmának megalkotása 1913: Bohr a H-atom leírása; koppenhágai értelmezés (1926) Franck és Hertz a Bohr-elmélet kísérleti igazolása 1926 (±1év): Heisenberg mátrixmechanika; határozatlansági reláció de Broglie az anyag hullámtermészete Davisson és G.P. Thomson 1927: kísérleti igazolás Schrödinger hullámmechanika Pauli kizárási elv Dirac mátrixmechanika és hullámmechanika egyesítése, relativisztikus hullámegyenlet; a pozitron elméleti levezetése Born - koppenhágai értelmezés Neumann a kvantummechanika matematikai alapjai, kauzalitás

Ki nem fogadta el a kvantummechanika koppenhágai értelmezését? a) Einstein b) Bohr c) Heisenberg d) Born Ki dolgozta ki az anyag hullámtermészetének az elméletét? a) Einstein b) Bohr c) de Broglie d) Heisenberg

Az atommagfizika története A radioaktivitás felfedezése, 1896 A Becquerel-sztori: A röntgen sugárzás az anód egy fluoreszkáló pontjáról indul ki. Van-e ilyen kapcsolat az uránsók esetén is? Az uránsók valóban megfeketítik a fényképezőlemezt, de nem a fluoreszcencia miatt. Minden urántartalmú anyagból nagy áthatolóképességű sugárzás indul ki, minden külső behatástól függetlenül. Becquerel még nem tudhatta, hogy ez a sugárzás az atommagból jön. Antoine Henri Becquerel 1852-1908 Nobel-díj: 1903 (megosztva a Curie-házaspárral)

A Curie-család

Marie Sklodowska-Curie 1867-1934 Pierre Curie 1859-1906 Nobel-díj: 1903, 1911 (kémiai) 1903

Irene Joliot-Curie 1897-1956 Frederic Joliot-Curie 1900-1958 Nobel díj: 1935 (kémiai)

A radioaktivitás kutatásának eszközei a hőskorban: fényképezőlemez, ionizációs kamra, GM-cső, ködkamra

Az alábbiak közül ki kapott fizikai és kémiai Nobel-díjat is? a) Marie Curie b) Pierre Curie c) Frederic Joliot-Curie d) Irene Joliot-Curie Melyik felfedezés nem a Curie család tagjaitól származik? a) a polónium felfedezése b) a rádium felfedezése c) az alfa sugárzás felfedezése d) a mesterséges radioaktivitás felfedezése

1902-ben Soddy és Rutherford igazolták, hogy a sugárzás atomátalakulással jár együtt. Megfogalmazták a radioaktív bomlás exponenciális törvényét, bevezették a felezési idő fogalmát. 1903-ban Soddy igazolta spektrumanalízis segítségével, hogy a radon bomlásának végterméke hélium (de még nem hozta összefüggésbe az alfa-részecskével). Rutherforddal közösen kimondták, hogy a radioaktivitás nem más, mint az elem atomjainak önmaguktól való átalakulása, (ami csak és kizárólag statisztikusan értelmezhető, de nagyszámú atomok megfigyelése estén már egyértelmű törvénybe rögzíthető). Frederic Soddy 1877-1956 Nobel-díj: 1921 (kémiai)

A kvantummechanika a magjelenségekre is alkalmazható: Az alfa-bomlás magyarázata alagúteffektussal (Gamow, 1928)

Válasszuk ki a hamis állítást! a) a polóniumot Lengyelországban fedezték fel b) a rádiumot a Curie házaspár fedezte fel c) az alfa és béta sugárzást Rutherford fedezte fel d) az alfa bomlás elméletét Gamow alkotta meg Válasszuk ki az igaz állítást! Az alfa bomlás során a) az atommagból elektron távozik b) a rendszám kettővel nő c) hélium keletkezik d) nincs elemátalakulás

Rutherford sejtése, Chadwick mérése: a neutron (1932) 2 He4 + 4 Be 9 = 6 C 12 + n A laboratóriumi neutronforrások ma is ezzel a reakcióval működnek

Válasszuk ki a hamis állítást! a) a proton és a neutron tömege csak 1-2 ezrelékkel tér el b) a proton és az elektron töltésének nagysága pontosan megegyezik c) az atommagok tömege kisebb, mint a benne lévő nukleonok össztömege d) az egy nukleonra jutó kötési energia arányos a rendszámmal

Párosítsuk össze a fizikusokat és a felfedezésüket! 1) Radioaktivitás felfedezése 2) Az atommag felfedezése 3) Az elektron felfedezése 4) A neutron felfedezése a) Rutherford b) J. J. Thomson c) Becquerel d) Chadwick 1 2 3 4 a X b X c X d X

Mi történt a neutron felfedezése után? Szilárd Leó: a láncreakció gondolata. Ha létezik olyan atommag reakció, amelyben egy neutron hatására több mint egy neutron keletkezik, akkor láncreakció mehet végbe, mert a neutron akadálytalanul bejut az atommagba (ebben alapvetően különbözik a protontól). Szilárd Leó 1898 1964 1919-ben elhagyta Magyarországot. 1927 decemberében Einsteinnel közösen megtette mozgóalkatrész nélküli hűtőszekrényre szabadalmi bejelentését. 1934-ben kigondolta a nukleáris láncreakció elvét és bevezette a kritikus tömeg fogalmát. 1938-ban Angliából az USA-ba költözött. Részt vett az amerikai atombomba-kutatásban. 1940-ben leírta az inhomogén elrendezésű urángrafit rendszerű reaktort. 1943-ban amerikai állampolgárságot kapott. 1944-ben javasolja az atomenergia nemzetközi ellenőrzését.

1939: Hahn, Strassmann és Lise Meitner Az atommaghasadás felfedezése egy hasadásnál átlag 2,47 neutron keletkezik. A hasadványok erősen radioaktívak!!!

Lise Meitner 1868-1968 Elméletileg helyesen értelmezi a kollégái kísérleteit (már Stockholmban) A fizikus társadalom igazságtalannak érzi, hogy csak Hahn kapott Nobel-díjat (1944) Otto Hahn 1879-1968, Fritz Strassmann 1902-1980 A neutronnal bombázott uránban kimutatják a báriumot

A hasadás során felszabaduló energia ( 200 MeV) közel százmillió szorosan múlja felül a közönséges égés energiáját ( 10 ev). A tömegkülönbséget is figyelembe véve 1 kg 235 U legalább egymillió kg olajjal egyenértékű. A hasadásnál felszabaduló energia eloszlása.

Tipikus neutron sorsok: kiszökés (kritikus tömeg szükséges), befogódás (reaktorban moderátor szükséges), hasítás

Az első atomreaktor: Chicago, 1942. december 2.

Az atombombában kisebb részek összelövésével hozzák létre a kritikus tömeget. Implózióval a sűrűség tovább növelhető. Fúziós köpenye (hidrogénbomba) és külső urán köpenye is lehet.

Fúzió égen és földön (lassan és gyorsan) a Napban és a többi csillagban fúziós erőműben hidrogén bombában

TELLER EDE Magyar fizikus 1908. január 15. Budapest 2003. szeptember 9. USA 1926-ban elhagyta az országot, részben a Horthy-korszak Numerus clausus törvénye miatt, és felsőfokú végzettséget szerzett Németországban. A fizikai doktorátusát 1930-ban a Lipcsei Egyetemen szerezte meg. Két évet töltött a Göttingeni Egyetemen és 1934-ben elhagyta Németországot a Zsidó Kimenekítő Tanács segítségével. Rövid angliai tartózkodás után az Egyesült Államokba emigrált. 1935-ben G. Gamow hívására utazott az Amerikai Egyesült Államokba, ahol a George Washington Egyetemen tanított. 1938- ban a csillagok energiatermelését Gamow és Teller közösen a magfúzióval, vagyis a termonukleáris reakcióval magyarázták. 1942-ben Teller belépett a Manhattan-tervbe, de igazán a hidrogénbomba érdekelte. Kutatótársaival együtt ő is ellenezte az atombomba ledobását. 1952. november 1-jén volt az első kísérleti robbantás. Sokat foglalkozott az atomreaktorokkal is. Elnöke volt az Egyesült Államokban a Reaktorbiztonsági Tanácsnak. Felismerte az urán-grafit-víz típusú reaktorok veszélyforrását (Tellereffektus) és az USA-ban be is zárták ezeket.

Mágneses fúzió A plazmát mágneses tér tartja össze ITER tokamak (toroidal chamber in magnetic coils)

Inerciós fúzió A hajtóanyag deutérium és trítium Lézerek állítják elő a hatalmas nyomást 10 mg hajtóanyag = egy hordó olaj ICF hajtóanyag kapszula

Shiva lézer