Atommagfizika

Tartalom

Bevezetés 3
I. RADIOAKTÍV SUGÁRZÁS 5
1. A radioaktív sugárzás alapjelenségei, a sugárzás természete 5
2. Radioaktív bomlás, bomlástörvény 7
2.1 Egyszerű bomlás 8
2.2 Természetes bomlási sorok, összetett bomlástörvény 12
2.3 Statisztikus jelenségek a radioaktív bomlásban . . . . . 18
3. Az atommag felfedezése, a radioaktív átalakulás értelmezése 23
4. Radioaktív sugarak áthaladása anyagrétegen . 30
4.1 alfa-sugarak 31
4.2 béta-sugarak 34
4.3 gamma-sugarak 36
5. Radioaktív sugárzás mérése 43
5.1 Gáz-ionizációs detektorok 43
a) Ionizációs kantra . . . 43
b) Proporcionális számláló 45
c) Geiger-Müller számláló ("G-M cső") 46
5.2 Szcintillációs számláld 49
5.3 Félvezető-detektor 51
5.4 Ködkamra 53
a) Expanziós ködkamra (Wilson-kamra) 53
b) Diffúziós ködkamra . 54
5.5 Magfizikai emulzió 54
5.6 Néhány további detektor 55
6. Töltött részecskék energiájának meghatározása mágneses
eltérítéssel (alfa-, béta-spektroszkópia) 57
II. AZ ATOMMAGOK FELÉPÍTÉSE 61
1. Izotópia 61
1.1 Izotópok a természetes radioaktív elemek között ... 61
1.2 Izotópok kimutatása elektromágneses eltérítéssel
(Thomson-féle parabola-módszer) 62
2. Mesterséges atommagátalakitás 64
3. A neutron felfedezése 66
4. A pozitron és a mesterséges radioaktivitás felfedezése . . 69
5. Neutronok detektálása. . . . . 72
5.1 Protonmeglökéses módszerek . 72
5.2 Magreakciókat felhasználó módszerek 72
5.3 Repülési-idő spektrométerek . . 73
5.4 Kályhacső-spektrométei 74
6. Összefoglalás; az atommagok szisztematikája 74
/ in. AZ ATOMMAGOK ALAPÁLLAPOTA 76
1. A magsugár 76
1.1 Magerő-sugár 77
1.2 A mag töltéseloszlása; elektromágneses magsugarak . 79
a) Nagyenergiájú elektronok szóródása 79
b) Izotóp-eltolódás 81
2. Magmomentumok 83
2.1 Magspin és statisztika 83
2.2 Mágneses dipólmomentum 84
a) Hiperfinom szerkezet 85
b) Eltérítés inhomogén mágneses térben 85
c) Rezonancia-módszerek . . 86
c.1 Molekulasugár-rezonancia módszer 87
c.2 Neutronok mágneses momentumának mérése mágnesezett vason való
átbocsátással 88
c.3 Mágneses rezonanciaabszorpció és indukció módszere . . . 88
3. Atommagok tömege, kötési energia . . 90
3.1 Tömegspektrográfok . . 90
6.2 Tömegdefektus, kötési energia . . . . . 92
4. Magmodellek . . . 95
4.1 Folyadékcsepp-modell 95
4.2 Az atommagok héjszerkezete; a héjmodell . . 101
a) Mágikus szám ok, ezek értelmezése a héjmodell alapján 101
b) Az erős spin-pálya kölcsönhatás létezésének kísérleti igazolása 109
c) A magmomentumok értelmezése a héjmodell alapján ... 111
c.1 Magspin 111
c.2 Mágneses momentum 113
4.3 A magtörzs kollektív mozgása és az egyesitett magmodell 114
IV. SPONTÁN MAGÁTALAKULÁSOK 116
1. Megmaradási tételek 116
1.1 Energia- (vagy tömeg-) megmaradás 116
1.2 Impulzusmegmaradás . . 117
1.3 Impulzusmomentum-megmaradás 118
1.4 Elektromos töltés megmaradása 120
1.5 Tömegszám-megmaradás (Barion-töltés megmaradás) 120
1.6 Paritás -megmaradás . 120
2. Alfa-bomlás 121
2.1 Kísérleti tapasztalatok 121
2.2 Az alfa-bomlás elmélete 122
3. Elektromágneses legerjesztődés (Gamma-emisszió, belső konverzió) 127
3.1 A gamma-emisszió értelmezése; belső konverzió . . 127
3.2 Gerjesztett állapotok élettartama, magizoméria . . 130
3.3 Nivószélesség; Mössbauer-effektus 132
4. Béta-átalakulás 135
4.1 A béta-spektrumok alakja; nehézségek a megmaradási tételekkel kapcsolatban. A neutrínó 135
4.2 A béta-bomlás elmélete; gyenge kölcsönhatás 138
4.3 Paritás-sértés gyenge kölcsönhatásnál 143
MAGREAKCIÓK. . . . . . 148
1. Magreakciók csoportosítása; megmaradási tételek (Reakciókinetika) . . . 148
2. A hatáskeresztmetszet energiafüggése, rezonanciák, közbensőmag-modell 153
3. Eltérések a közbensőmag-modelltől; direkt reakciók, optikai modell . f 158
4. Az atommag energiájának felszabadítása 160
4.1 Maghasadás, láncreakció 160
4.2 Termonukleáris reakciók 167
5. Az elemek kialakulása (Nukleáris asztrofizika) 170
ELEMI RÉSZECSKÉK ÉS TULAJDONSÁGAIK 189
1. Történeti áttekintés 189
1.1 A foton 189
1.2 Az elektron 191
1.3 A proton 191
1.4 A neutron 193
1.5 A pozitron 193
1.6 A neutrínó és antineutrinó 194
1.7 A müon 196
1.8 A pion 198
1.9 A kaon 201
1.10 Ahiperonok 204
1.11 Hipermagok 207
1.12 Az antiproton és antineutron . . . 209
2. Általános tulajdonságok és kvantum szám ok 210
2.1 Azizospin 210
2.2 A kvantumszámok bevezetésének filozófiája. A ritkaság 214
3. Kölcsönhatástipusok 216
4. Rezonancia részecskék 217
5. Elemirészek rendszerezése . . . . 218
A) FÜGGELÉK 221
A radioaktivitás és a magfizika néhány gyakorlati alkalmazása 221
1. Nyomjelző atomok 221
2. Kormeghatározás 223
2.1 Kőzetek korának meghatározása 223
2.2 Archeológiai kormeghatározás 224
3. Sugárártalom, sugárvédelem 225
B) FÜGGELÉK ... ... . 228
Részecskegyorsítók 228
1. Egyszerű gyorsitók . . . 228
a) Kaszkád-generátor 228
b) Van de Gr aaff-generátor 231
c) Tandem-generátor 232
2. Rezonancia-gyorsitók 232
a) Lineáris gyorsító 232
b) Ciklotron 237
c) Betatron 239
d) Szinkrotron 240
3. Neutron és gamma-nyalábok előállitása 241

Témakörök