Atommagfizika

Tartalom

ELŐSZÓ 11
I. BEVEZETÉS 13
I.1. A magfizika tárgya. Történeti áttekintés 13
I. 2. A magfizika jelentősége 20
II. AZ ATOMMAGOK ALAPVETŐ SAJÁTSÁGAI 23
II. 1. Az anyag alapvető összetevői és kölcsönhatásaik 23
II. 2. Az atommagok sajátságai 28
II. 2.1. Az atommagok mérete 28
II. 2.2. Tömeg, kötési, leválasztási és nukleonpár-energia 38
II. 2.3. Paritás 44
II. 2.4. Spin, elektromos és mágneses nyomatékok 48
II. 2.5. Izospin 60
II. 3. Az atommagok tartományai, jellemző nívósémák 65
Irodalom a II. fejezethez 76
Feladatok a II. fejezethez 80
III. MAGERŐK, NUKLEON-NUKLEON-KÖLCSÖNHATÁS 83
III. 1. A magerők néhány általános sajátsága 84
III. 2. A kétnukleon-rendszerek lehetséges állapotai. Pauli-elv 87
III. 3. Deuteron és a kéttesterők 90
III. 4. Nukleon-nukleon-szóródás és a magerők 98
III. 5. Fenomenológiai potenciálok 103
III. 6. Nukleon-nukleon-potenciálok mezontér-elméletekből 110
III. 7. A nukleon-nukleon-, atommag-atommag- és atom-atom-kölcsönhatások 120
Irodalom a III. fejezethez 123
Feladatok a III. fejezethez 125
IV. MAGFIZIKAI MÉRŐBERENDEZÉSEK ÉS MÓDSZEREK 127
IV. 1. A sugárzás és anyag kölcsönhatása 127
IV. 1.1. Töltött részecskék kölcsönhatásai 128
IV. 1.2. y-sugarak kölcsönhatásai 133
IV. 1.3. Neutronok kölcsönhatásai 137
IV. 2. Magsugárzások detektálása 138
IV. 2.1. Gáztöltésű ionizációs detektorok 138
IV. 2.2. Szcintillációs és Cserenkov-detektorok 141
IV. 2.3. Félvezető detektorok 144
IV. 2.4. Nyomdetektorok 147
IV. 3. Spektrométerek, mérésmódszerek 149
IV. 3.1. Magtömegek mérése 149
IV. 3.2. Magsugarak mérése 151
IV. 3.3. Magnyomatékok mérése 153
IV. 3.4. a- és (3-spektrométerek 156
IV. 3.5. y-spektrometria 159
IV. 3.6. Bomlásállandó mérése 164
IV. 3.7. Penning-csapda és alkalmazásai 167
IV. 3.8. Mössbauer-effektus és alkalmazásai 170
IV. 3.9. Nukleonudvar (haló) 172
IV. 4. A dozimetria alapjai 175
Irodalom a IV. fejezethez 179
Feladatok a IV. fejezethez 181
V. GYORSÍTÓBERENDEZÉSEK lg5
V. 1. Ionforrások 185
V. 2. Elektrosztatikus gyorsítók 193
V. 3. Lineáris gyorsítók 200
V. 4. Ciklotron, izokrón ciklotron, szinkrociklotron 203
V. 5. Betatron, mikrotron, szinkrotron 210
V. 6. Nagyenergiájú gyorsítók 213
V.7. Tárológyűrűk 215
V. 8. Nyalábjellemzők 217
Irodalom az V. fejezethez 222
Feladatok az V. fejezethez 225
VI. AZ ATOMMAGOK SZERKEZETE 227
VI. 1. Az atommagok Fermi-gáz-modellje 227
VI. 2. Az atommagok héjmodellje 233
VI. 2.1. Zárt héjak az atommagokban 234
VI. 2.2. A függetlenrészecske-modell 235
VI. 2.3. Többrészecskés héjmodellek 242
VI. 2.4. A deformált magok héjmodellje 245
VI. 2.5. Az atommagok teljes energiájának számítása 249
VI. 3. Magátmenetek, y-bomlás, konverziós elektronok 251
VI. 3.1. Alapvető kísérleti tények 251
VI. 3.2. A y-bomlás elmélete 254
VI. 3.3. Kísérleti y-bomlási valószínűségek. Izomerállapotok 262
VI. 4. Az atommagok vibrációja 264
VI. 4.1. Alapvető kísérleti tények 264
VI. 4.2. A vibráció elmélete. Összevetés a kísérleti tényekkel 265
VI. 5. Az atommagok rotációja 272
VI. 5.1. Alapvető kísérleti tények 272
VI. 5.2. A rotáció elmélete. Összevetés a kísérleti tényekkel 277
VI. 6. Kölcsönhatóbozon-modellek 292
VI. 6.1. Alapfeltevések, algebrai leírás 292
VI. 6.2. A kölcsönhatóbozon-modellek különböző változatai.
Néhány konkrét eredmény 294
VI. 7. Nukleoncsomók az atommagokban 300
Irodalom a VI. fejezethez 304
Feladatok a VI. fejezethez 310
VII. AZ ATOMMAGOK BOMLÁSA 313
VII. 1. Radioaktív bomlás. Bomlástörvény 313
VII. 1.1. A radioaktivitás jelensége 313
VII. 1.2. A radioaktív bomlás törvénye 315
VII. 1.3. Izotópok előállítása 320
VII. 2. Alfa-bomlás 321
VII. 2.1. Alapvető kísérleti tények 321
VII. 2.2. Az a-bomlás egytest elmélete 327
VII. 2.3. Az a-bomlás mikroszkopikus elmélete 330
VII. 3. Béta-bomlás 3
VII. 3.1. Alapvető kísérleti tények 334
VII. 3.2. A (3-bomlás elmélete 339
VII. 3.3. A gyenge kölcsönhatás természete 347
VII. 3.4. A paritás meg nem maradása a (3-bomlásban 349
VII. 4. Új elemek, új a- és p-sugárzó atommagok előállítása 351
VII. 4.1. Transzurán elemek előállítása 35j
VII. 4.2. Új a-sugárzó Hg- és Au-atommagok előállítása 352
VII. 4.3. Új P-sugárzó Tl-izotópok előállítása 355
Irodalom a VII. fejezethez 357
Feladatok a VII. fejezethez 361
VIII. ATOMMAGREAKCIÓK 363
VIII. 1. A magreakciók típusai, alapfogalmak, megmaradási törvények 363
VIII. 1.1. A magreakciók típusai 363
VIII. 1.2. Reakcióhozam, hatáskeresztmetszet 364
VIII. 1.3. Megmaradási törvények 368
VIII. 2. A magreakciók alapvető sajátságai 372
VIII. 2.1. Alacsonyenergiájú n-, p-, a-, y-magreakciók 372
VIII. 2.2. Deuteronreakciók 382
VIII. 2.3. Közbenső atommag. Statisztikus megfontolások 385
VIII. 3. Magreakció-modellek 394
VIII.3.1. A parciális hullámok módszere 394
VIII. 3.2. Optikai modell 400
VIII. 3.3. Direkt reakciók. Born-közelítés. Csatolt csatornák.
Egyensúly előtti állapotok 404
VIII. 3.4. Közbensőmag-modell. Hauser-Feshbach-elmélet 420
VIII. 4. Néhány speciális reakció 426
VIII. 4.1. Spallációs reakciók 426
VIII. 4.2. Nehézión-reakciók 429
VIII. 4.3. Maghasadás 438
VIII. 4.4. óriásrezonanciák 447
Irodalom a VIII. fejezethez 451
Feladatok a VIII. fejezethez 456
IX. A MAGFIZIKA NÉHÁNY ALKALMAZÁSA 459
IX. L Atommagreaktorok. Nukleáris fegyverek 459
IX. 1.1. Atommagreaktorok 459
IX. 1.2. Nukleáris fegyverek 474
IX. 2. Elemanalízis 480
IX. 2.1. Karakterisztikus röntgensugár-analízis (RFA, PIXE) 481
IX. 2.2. Aktivációs analízis (NAA, PGAA, PIGE) 487
IX. 2.3. Rutherford-visszaszórási spektrometria (RBS) 490
IX. 3. Ipari, mezőgazdasági és egyéb alkalmazások 492
IX. 4. Kormeghatározás 496
IX.4.1. A radioaktivitás alapján mérhető időtartamok.
Műszeres vonatkozások 496
IX. 4.2. Földtani kormeghatározások (Rb/Sr, K/Ar, U-Th-Pb) 498
IX. 4.3. A radioaktív mag keletkezésének megszűnése óta eltelt idő mérésén alapuló módszerek (3H, 14C) 505
IX. 4.4. Nagyenergiájú tömegspektrometria (AMS) 507
IX. 5. Nukleáris asztrofizika 511
IX. 5.1. Az Univerzum kialakulása, az első atommagok szintézise 511
IX. 5.2. Galaxisok, csillagok kialakulása, főbb jellemzői 517
IX. 5.3. Égési folyamatok a csillagokban, elemek szintézise (A < 60) 523
IX. 5.4. A vason túli elemek (A > 60) szintézise 539
IX. 6. Nukleáris orvostudomány 543
IX. 6.1. Képalkotó eljárások 543
IX. 6.2. Ionizáló sugárzással végzett sugárterápia 561
Irodalom a IX. fejezethez 566
Feladatok a IX. fejezethez 572
X. KITEKINTÉS. A MAGFIZIKA FEJLŐDÉSI IRÁNYAI 575
X. 1. Kísérleti berendezések 575
X.2. Hideg atommagok 580
X. 3. Atommagok távol a stabilitási sávtól 581
X. 4. Nagyspinű állapotok 584
X. 5. Forró atommagok 585
X. 6. Hipermagok, kvantumkromodinamika, alapvető kölcsönhatások 587
X. 7. Nukleáris asztrofizika 589
Irodalom a X. fejezethez 591
XI. FÜGGELÉK 593
XI. 1. Nemzetközi Sí-mértékegységek, átszámítások más egységekre 595
XI. 2. SI előtétszavak 596
XI. 3. Alapvető fizikai állandók 596
XI. 4. Az elemek periódusos rendszere 598
XI. 5. A feladatok megoldásai 599
TÁRGYMUTATÓ 621
SZÍNES KÉPEK 635

Témakörök