Kerne und Teilchen. Aufbau der Kerne (2) Moderne Experimentalphysik III Vorlesung 18.

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1 Kene und Teichen Modene Expeimentaphysik III Voesung 8 MICHAEL FEINDT INSTITUT FÜR EXPERIMENTELLE KERNPHYSIK Aufbau de Kene KIT Univesität des Landes Baden-Wüttembeg und nationaes Foschungszentum in de Hemhotz-Gemeinschaft

2 Spin-Bahn Koppung h s V V V s Zenta h h s j mit :. S L S L S L J Wg j j s s j j s h V E s s LS Aufspatung steigt inea mit an! negativ im Gegensatz zum Atom: ½ Niveau iegt unte-½ Niveau bei höheen wid LS Aufspatung goß und beeinfusst die Lage de de "magischen Zahen". Atom: LS WW kein im Vegeich zu Schaenabständen Michae Feindt, Modene Physik III, Voesung 8 s s V s

3 Ein-Teichen, ein-loch Zustände Z, N magisch "Vaenz"- ode "Leucht" Nukeon bestimmt Quantenzahen Doppet magische Kene: J P 0 Ken-Dehimpus kein magn. Moment, positive Paität Z, N magisch - vehät sich wie ein "Loch" in de Festköpephysik. Quantenzahen weden duch einen fehenden Zustand festgeegt. Magnetische Momente von -Teichen- und -Loch- Zuständen sind gut vohesagba im Schaenmode: A µ Ken µ N i g si gs h g 0 i Potonen Neutonen g s µ N µ Poton eħ/m p ev/t Potonen Neutonen Michae Feindt, Modene Physik III, Voesung 8

4 Defomiete Kene bishe: Ken ist kugesymmetisch. Seit 935 schon: es gibt Quadupomomente. Ladungsveteiung: Mutipomomente: ungeade Momente 0 wg. Paitätsehatung e. Quadupomoment: Q 3 3 z x ρ x d x 0. Dichte. Dipomoment. Quadupomoment 3. Qktupomoment a Q Z e a b 5 Eipsoid: zigaenfömig: obatenfömig: Defomationspaamete δ: Q > 0 Q < 0 b b a b b δ R/ R mit R a - b eduzietes Quadupomoment: Q ed. Q Ze R 4 5δ Michae Feindt, Modene Physik III, Voesung 8

5 Paaungsenegie und Poaisationsenegie hab gefüte Schaen: Atom: Hund'sche Rege Ken: ; est dann p x p y p z Gund: eektostatische Abstoßung, mögichst goße Abstand geade umgekeht: zwei Nukeonen, im Mitte anziehende Kaft das füht zu: zusätziche Stabiität duch Paaung zweie Nukeonen mit geiche Otsweenfunktion und, m m j j 0 Soche Paae haben J P 0 Paaungsenegie Nukeonenpaae besetzen bevozugt benachbate Obitae mit benachbaten m daduch entstehen Defomationen Spin und Paität nicht nu bei doppet magischen Kenen, sonden imme duch einzene ungepaate Nukeonen gegeben! Gundzustand: gg-kene: J P 0 gu-kene: J P J P ungepaates Nukeon uu-kene: J P duch Koppung de beiden ungepaaten Nukeonen Michae Feindt, Modene Physik III, Voesung 8

6 Keneaktionen Scheibweise: a A Z b A' Z' A Z a,b A' Z' Stipping Reaktionen: A Z d,p A Z A Z d,n A Z Deuteon Anfangs- Endzustand Wenn p p goß gegenübe Bindungsenegie des Deuteons, ist quantitative Bescheibung mögich 6 Neuton aget sich am 8 O Ken an: Bahndehimpus Bahndehimpus de Stipping Reaktion L ħ auf Ken mit Radius R q ħ/r Maxima in de Winkeveteiung assen auf L schiessen! Pick-Up Reaktionen: 6 O p,d 5 O Neutonoch Michae Feindt, Modene Physik III, Voesung 8

7 Keneaktionen -- 6 O d,p 7 O 6 O d, 3 He 5 N Gundzustand 3/ / 5/ θ45 Potonenegie n d 3/ n s / n d 5/ Maximum bei θ0 L0 Lochzustand Modeechnungen gut bei keinen Impusübetägen, späte nicht meh Lochzustand Quee: Povh, Teichen und Kene Michae Feindt, Modene Physik III, Voesung 8

8 β Zefa des Kens feies Neuton: n p e - ν e im Ken: Matixeement enthät Übeapp de Kenweenfunktionen des Anfangsund Endzustands. Diffeenz de Bindungsenegie vo und nach Zefa definiet Typ des Zefas β - ode β und Göße des Phasenaums. duch Umwandung von d-quak u-quak Couomb WW beeinfusst das Enegiespektum de emittieten e - bzw. e und modifiziet den Phasenaum. Phasenaumfunktion inc. Couomb WW: f Z', E ft Wete: f Z', E ε 0 0 ε e ε e ε 0 ε e F Z', ε dε 3 0 sec 3 7 t n ft π h 5 4 M me c V M fi 0 sec 0 e e mit ε E m c e Michae Feindt, Modene Physik III, Voesung 8

9 β Zefa des Kens -- β Zefa: im Ken: eine V WW: V-A Theoie auf Quak-Ebene sowoh V- as auch A- Anteie Femi Zefäe: Spin ändet sich nicht Gesamtspin von e und ν e ist Nu eine A WW: Gamow-Tee Zefäe: Gesamtspin von e und ν e ist Entw. nach Bahndehimpus: x p mit p R h hie 0 : ft M jede Einheit von untedückt : eaubt 0 : "veboten" 0 : "zweifach veboten" nu wichtig, wenn keinee wg. Quantenzahen nicht mögich Bspe.: : wg. Paität nicht mit 0 eaubt, aso nu mit. - 4-fach vebotene β Zefa: 5 P 9 5 P J Sn J og ft.7 In t ½ Jahe! Michae Feindt, Modene Physik III, Voesung 8

10 "Übeeaubte Zefäe" ψ Anfang und ψ Ende haben goßen Übeapp entstehendes p hat geiche Quantenzahen wie zefaendes n, beide Kene sind aso im geichen Isospinmutipett ft ft feies Neuton übeeaubte Zefäe meistens β wegen Couomb Enegie sind Kene mit Z>N wenige stak gebunden 0 0 eine Femi Zefa Michae Feindt, Modene Physik III, Voesung 8

11 Vebotene Zefäe 4-0 : 3fach veboten in angeegtem Zustand nu einfach veboten, abe keine Phasenaum t ½ Jahe 40 K ist das einzige mitteschwee Nukid, das nennenswet zu natüichen Radioaktivität beitägt K-Einfang β β - Loch x Leuchtneuton Quee: Povh, Teichen und Kene 0 0 doppet magisch Michae Feindt, Modene Physik III, Voesung 8

12 Zefa in hoch angeegte Tochtezustände Neutoneneiche Kene Spatpodukte! zefaen in eine Seie von β Zefäen mit vie Enegie. es entstehen auch hoch angeegte Tochtekene, die Neutonen emittieen können vezögete Neutonenemission gesteuet von schwache WW wichtig zu Steueung von Keneaktoen: n them. 35 U Spatpodukte -3 n 0. MeV Die Neutonen themaisieen im Isobae mit A99 Modeatomateia und induzieen dot weitee Spatungen. De Zykus ist mit ms abe zu kuz, um Ketteneaktionen zu kontoieen. diekte Neutonen: k< Steueung auf k mit vezögeten Neutonen Zeitkonstante sec Kene Quee: Povh, Teichen und Michae Feindt, Modene Physik III, Voesung 8