1 Nuclear physics Rozpady jąder, promieniotwórczość, reakcje rozszczepiania i syntezy jąder

2 Co trzyma w całości atom i dlaczego nie rozpada się jądro?Odpychanie el.stat. protonów w jądrze

3 Rodzaje oddziaływań Jądrowe silne ~1 8 gluonów Jądra atomówOddziaływanie Względna wartość Cząstki przenoszące oddziaływanie Występowanie Jądrowe silne ~1 8 gluonów Jądra atomów Elektromagnetyczne ~10-3 Fotony Warstwy atomów, urządz. elektr. Jądrowe słabe ~10-5 Bozony Rozpady radioaktywne Grawitacyjne ~10-38 Grawitony(?) Ciała niebieskie

4 Rozmiary jąder - eksperymenty RutherfordaMikroskop Złota folia Ekran fluorescencyjny Próbka polonu Blok z ołowiu Do czego przydała się tu mechanika klasyczna (prawo Newtona)?

5 Masy jąder - spektrograf masowyŹródło Czy jądro (atomu) można zważyć?

6 Stanford Linear Accelerator Laboratory (SLAC) in California

7 To nie są ślady Obcych…

8 We wnętrzu akceleratora

9 Komora pęcherzykowa

10 Binding energy for atom and for nucleus1 eV=10-19 J

11 I.D. pierwiastka (jądra)Liczba masowa (protony + neutrony) Liczba atomowa (protony)

12

13 A jednak się rozpada… promieniotwórczość naturalnaTor Rad Radon Polon Ołów

14 Szeregi promieniotwórczeUkład okresowy pierwiastków

15 Nuclear stability

16

17 Dlaczego (jądro się rozpada) ?

18 Co „siedzi” w masie jądra?Energia przyciągających się nukleonów: ujemna! Masy składników Energie oddziaływania składników

19 Mass deffect

20 Nomenclature… Energy of the composite object + energy expended to split it up = sum of the energies of the separate parts after the split Energy of the composite object = sum of the energies of its parts - energy needed to split the object apart Physicists call the "energy needed to split the object apart" its binding energy Mass of bound system = sum of masses of its parts - (binding energy)/c2

21 Binding energy per nucleon (+)

22

23 Energia odziaływania na jeden nukleon…. (-)na nukleon w MeV

24 Dlaczego przy naturalnych rozpadach nie obserwuje się emisji pojedynczych nukleonów?Odp.:

25 Dlaczego nie obserwuje się emisji cząstek lżejszych niż jądro helu (cząstka α)?Dla A>140 zachodzi relacja: Podobnie:

26 Dlaczego pierwiastki o A>140 jeszcze się nie rozpadły?Dodatnia (!) energia kulombowskiego odpychania jądra (A-4) i cząstki alfa czyli: Nierówność ta spełniona jest dopiero dla r większych od pewnej granicznej wartości r(A)

27 Siła Coulomba „hamulcem” (!!!) rozpadówKulombowska bariera

28 Reakcje (przemiany) jądrowe można wymuszać - rozszczepienie uranu 235

29 Zysk energii z rozpadu

30 Prawie to samo, ale inaczej pokazane…

31

32 Reakcja łańcuchowa Neutrony termiczne Kontrolowana reakcja łańcuchowaLawinowa reakcja łańcuchowa Masa krytyczna Bomba atomowa i reaktor jądrowy

33

34 Cut away of a Magnox nuclear reactorgraphite moderator boron control rod heat exchanger fuel element channel steel concrete hot gas reactor core cold gas charge face Cut away of a Magnox nuclear reactor B-10 + neutron  Li-7 + alpha + energy

35 Elektrownia atomowa How Nuclear Power Acts

36 Pressurized Water Reactor

37 Boilling Water ReactorControl the Nuclear Power Plant (Demonstration)

38 Liquid-Metal Fast-Breeder Reactor

39 Synteza deuter + tryt

40

41 Porównanie!

42

43 Proton-Proton Chain Collision

44 The end

45 Radiation and the human body

46 Behaviour in electric & magnetic fields

47 Penetration of matter