Radioaktivitás és mikrorészecskék felfedezése

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

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

8. AZ ATOMMAG FIZIKÁJA

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Sugárzások és anyag kölcsönhatása

Elemi részecskék, kölcsönhatások. Atommag és részecskefizika 4. előadás március 2.

Az ionizáló sugárzások fajtái, forrásai

Az atom felépítése Alapfogalmak

Atommagok alapvető tulajdonságai

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

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Az atommag összetétele, radioaktivitás


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

Kvarkok. Mag és részecskefizika 2. előadás Február 24. MRF2 Kvarkok, neutrínók

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

Hadronok, atommagok, kvarkok

Az expanziós ködkamra

A Lederman-Steinberger-Schwartz-f ele k et neutrn o ks erlet

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

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

A Nukleáris Medicina alapjai

Úton a kvarkok felé. Atommag- és részecskefizika 3. előadás március 1.

A sugárzások a rajz síkjára merőleges mágneses téren haladnak át γ α

IDTÁLLÓ GONDOLATOK MOTTÓK NAGY TERMÉSZET TUDÓSOK BÖLCS GONDOLATAIBÓL A TUDOMÁNY ÉS A MINDEN NAPI ÉLET VONAKOZÁSÁBAN

A radioaktív bomlás típusai

Bevezetés a részecske fizikába

Az atombomba története

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

Mag- és neutronfizika

Bővített fokozatú SUGÁRVÉDELMI TANFOLYAM

A nukleáris fizika története, a nukleáris energetika születése

Gyorsítók. Veszprémi Viktor ATOMKI, Debrecen. Supported by NKTH and OTKA (H07-C 74281) augusztus 17 Hungarian Teacher Program, CERN 1

Sugárzás kölcsönhatása az anyaggal 1. Fény kölcsönhatása az anyaggal. 2. Ionizáló sugárzás kölcsönhatása az anyaggal KAD

Tantárgy neve. Környezetfizika. Meghirdetés féléve 6 Kreditpont 2 Összóraszám (elm+gyak) 2+0

A sugárzás és az anyag kölcsönhatása. A béta-sugárzás és anyag kölcsönhatása

FIZIKA. Radioaktív sugárzás

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Magsugárzások, Radioaktív izotópok. Az atom alkotórészei. Az atom felépítése. A radioaktivitás : energia kibocsátása

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

Paritássértés FIZIKA BSC III. MAG- ÉS RÉSZECSKEFIZIKA SZEMINÁRIUM PARITÁSSÉRTÉS 1

Sugárvédelem alapjai. Nukleáris alapok. Papp Ildikó

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

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Az atom felépítése Alapfogalmak

Atommodellek de Broglie hullámhossz Davisson-Germer-kísérlet

Az atommagtól a konnektorig

Úton az elemi részecskék felé. Atommag és részecskefizika 2. előadás február 22.

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

Megmérjük a láthatatlant

Részecske- és magfizika vizsgakérdések

A gamma-sugárzás kölcsönhatásai

JÁTSSZUNK RÉSZECSKEFIZIKÁT!

Sugárvédelem kurzus fogorvostanhallgatók számra. Méretek. Az ionizáló sugárzások fajtái. 1. Atomfizika, Radioaktivitás és Röntgensugázás

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

ELEMI RÉSZECSKÉK ATOMMODELLEK

Határtalan neutrínók

ATOMFIZIKA, RADIOAKTIVITÁS

Radioaktivitás. 9.2 fejezet


Az ionizáló sugárzások előállítása és alkalmazása

A testek részecskéinek szerkezete

Az atommag szerkezete

Sugárvédelem kurzus fogorvostanhallgatók számra. Töltött részecskék elnyelődése. Sugárzások és anyag kölcsönhatása. A sugárzások elnyelődése

FIZIKA. Atommag fizika

11. tétel - Elektromágneses sugárzás és ionizáló sugárzás kölcsönhatása kondenzált anyaggal, áthatolóképesség, záporjelenségek.

Tematika. A radioaktivitás és a mikrorészecskék felfedezése. Atommag és részecskefizika 1. előadás február 15.

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

Stern Gerlach kísérlet. Készítette: Kiss Éva

Radiometrikus módszer. Összeállította: dr. Pethő Gábor, dr. Vass Péter

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Dr. Vincze Árpád

A sötét anyag nyomában. Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Magfizika szeminárium

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

Részecskefizika kérdések

Atomfizika előadás 2. Elektromosság elemi egysége szeptember 17.

Compton-effektus. Zsigmond Anna. jegyzıkönyv. Fizika BSc III.

RADIOAKTIVITÁS, SUGÁRZÁSMÉRÉS

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Radiometrikus kutatómódszer. Összeállította: dr. Pethő Gábor, dr. Vass Péter

Az atommag története

MAGFIZIKA. a 11.B-nek

Theory hungarian (Hungary)

Miért érdekes? Magsugárzások. Az atommag felépítése. Az atom felépítése

CERN: a szubatomi részecskék kutatásának európai központja

Neutrinódetektorok és részecske-asztrofizikai alkalmazásaik

A tau lepton felfedezése

Az ionizáló sugárzások előállítása és alkalmazása

Kémiai alapismeretek 2. hét

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

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

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


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

Miért érdekes? Magsugárzások. Az atommag felépítése. Az atom felépítése

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei. Konzultáció: minden hétfőn 15 órakor. 1. Fizikai történések

Átírás:

Radioaktivitás és mikrorészecskék felfedezése Mag és részecskefizika 1. előadás 2017. Február 17.

A félév tematikája 1. Mikrorészecskék felfedezése 2. Kvark gondolat bevezetése, béta-bomlás, neutrínóhipotézis 3. Elemi részecskék standard modellje 4. Erős kölcsönhatás, színek, gluonok 5. Atommagok alapvető tulajdonságai 6. Atommag modellek 7. Radioaktivitás minőségi leírása 8. Radioaktivitás időbeli leírása 9. Töltött és gamma részecskék kölcsönhatása az anyaggal 10. Neutron-és neutrínódetektorok 11. Detektorok típusai 12. Maghasadás, természetes radioaktivitás

Mag és részecskefizikai kutatások 1-100 MeV atommagok 0,1-1 GeV 5 GeV 5 TeV n, p, Λ, Ω, π, K? mikrorészecskék elemi részecskék a standard modellen túl

Mag és részecskefizikai kutatások

Alkalmazott nukleáris kutatások Nukleáris szilárdtestfizika Részecskegyosító fejlesztések Nukleáris orvostudomány Nukleáris környezetfizika Atomreaktorok működése Nukleáris energetika Anyagtudomány Sugárvédelem

Történelmi kísérletek Fizika 4 aranyéve 1985-1898 Rutherford: alfa és béta-sugárzás Villard gamma-radioaktivitás Rutherford: az alfa-bomlás azonosítására 1907 Rutherford-szóráskísérlet 1911 Rutherford: ingadozó aktivitás azonosítása Chadwick: Neutron felfedezése 1932 Anderson: a pozitron felfedezése 1932 Neddermayer: müonok felfedezése 1937

A fizika 4 aranyéve 1895 William Conrad Röntgen A röntgensugárzás felfedezése A1 Technikai újdonság: Geissler-féle szivattyú Keletkezése: fékezési sugárzás karakterisztikus röntgensugárzás Nature 53, 274-276 (1896)

A fizika 4 aranyéve 1896 Henry Becquerel A2 Technika: véletlen + fotopapír + feketedés Az uránsók radioaktivitásából a gammasugárzást érzékelte megfeketedés gamma-sugárzás: atommag gerjesztett állapota megváltozik

A fizika 4 aranyéve 1897 J.J. Thomson Az elektron töltés/tömeg aránya Jelentősége: elfogadottá vált, hogy az elektron egy részecske, és nem hullám (G.P.)

A fizika 4 aranyéve 1898 Curie-házaspár A radioaktivitás forrásának meghatározása A3 Technika: kémiai recept arra, hogyan lehet a rádiumot kivonni az uránszurokércből Jelentősége: radioaktív preparátumok előállítása, ettől kezdve megindult a kísérletezés vele Sugárvédelmi vonatkozások http://www.kfki.hu/fszemle/archivum/fsz9611/radv9611.html

Rutherford: alfa-és béta-sugárzás Sugárzás és anyag kölcsönhatása Ionizáció Töltött részecskék folyamatosan hatótávolság Semleges részecskék néha-néha exponenciális intenzitás-csökkenés Technika: ZnS képernyő A4

Rutherford, Villard kísérletei A5 A6 Mágneses térben történő eltérülés Pályasugár Szcintillációs detektor Később ködkamra Paul Villard becsomagolta a forrást mágneses tér def: gamma sugárzás fotopapír

Rutherford: az alfa-bomlás azonosítása A7 Cél: Mi alkotja az alfa-sugárzást? Higanygőzzel teli légtér Kisülés Színképelemzés Emissziós vonalak öh: Nap színképében a fekete vonalak

Rutherford:ingadozó aktivitás azonosítása A8 Minta aktivitása az ajtó nyitogatásától függött detektor detektor detektor 40 detektált beütésszám/idő 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 idő 40 detektált beütésszám/idő 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 idő 40 detektált beütésszám/idő 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 idő

Exponenciális bomlástörvény A detektált beütésszám/idő exponenciálisan csökkent def. Bomlási állandó Aktivitás is def. A=bomlások száma/idő Feltárja a radioaktivitás elemi tulajdonságait Függetlenek, bomlási állandó konstans N( t) A( t) = = N Ae 0 0 e λt λt

Rutherford-szóráskísérlet A9 Alfa-sugárzás + arany fólia (vékony) ZnS ernyő + mikroszkóp + edzett szem Várakozás Eredmény

Rutherford-szóráskísérlet A szóródás szögeloszlása (ϑ szög valószínűsége) pontszerű szórócentrumnak megfelelő: 1/sin 4 (ϑ/2) Az atommag méretére felső határ a legkisebb megközelítés távolsága E kin r= 1 2 Z Ehelyzeti = mv + 0= 0+ 2 2 79 1,44MeVfm = 45,5fm 5MeV + α Z r Au ke 2 = 5MeV

Rutherford atommodellje Nincs benne neutron, nem ismeri az elemi részecskék többségét, Nem ismeri az elektronhullámot Az energia nem kvantumos benne De felismerte az atommag létét Az atommag mérete nagyon kicsi Meg lehet határozni az atommag töltését! (Adott szögbe szóródás valószínüségéből.) RBS

Hatáskeresztmetszet Magfizikai reakciók valószínűsége m 2 -ben Valószínűség: p= σ/a Definíció: dn dt r I = σ jn = σ ρadx= c A σiρ dx Differenciális hatáskeresztmetszetek

A proton mint atommag alkotórész A10 Blackett 1923 Ködkamra

Ködkamra Expanziós ködkamra Diffúziós ködkamra

Atommag-modell 1. Proton az egyik alkotórész! Az atomok tömegét Aston a tömegspektroszkópiai mérésekkel meghatározta Rutherford-kísérlet a tömeg az atommagban van 14 N tömege 14x a H tömegének 14 proton van az atommagban, de csak 7 elektron van az atomhéjon: ezért az atommag töltése 7+, kell bele még 7 negatív töltés: 7 db e! Atommag: A db proton, A-Z db elektron (Nem mazsolás kalács! Az atommodell volt, és abban folytonos pozitív töltésű anyag volt feltételezve) Ez sem jó! 14 N spinje ebben páratlan: 14+7 db ½ de valójában 1-es spinű. (További kérdés, hogy miért nem esik szét az a sok proton, miért marad egy kupacban?)

A neutron felfedezése James Chadwick Nem elég a proton? 1931: Bothe, Becker: újfajta, minden eddiginél nagyobb áthatolóképességű sugárzás A11 1932 Irene Joliot-Curie: ha ez a sugárzás paraffinra esik, Akkor nagy energiájú protonok lépnek ki! Neutron 1932 Új kcsh = magerők Chadwick megmérte a neutron tömegét!

A pozitron felfedezése A12 1932 Anderson (Cal Tech) ködkamra kozmikus sugárzás 1300 db fénykép pozitrónium PET Antihidrogén Kozmikus sugárzás antirészecske: tömeg azonos, töltés ellentétes

Elektron-pozitron párkeltés Párkeltés - annihiláció

Pozitron-annihiláció

Müon felfedezése A13 Anderson és Neddermayer 1936 Street és Stevenson 1937 2mE r= qb R>5cm R(proton,1MeV) 2cm

Müon tulajdonságai Elektronnál 210-szer nagyobb a tömege Erősen ionizálja a közeget Vastag nyomokat hagy a ködkamrában Felezési ideje 2,2 µs Forrás a kozmikus sugárzás Kicsi a fékezési sugárzása A Föld felszín alá le tud jutni több száz méterre

Pi-mezonok felfedezése A14 1947 Powell, Lattes fotoemulzió (Ag) hegytető kozmikus sugárzás mc 2 150 MeV π + π π - µ + µ µ keletkezés: - protonok ütközése atommagokkal. e + e - hamar elbomlik müonra, a pálya megtörik: láthatatlan részecskék