De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Jo van den Brand 30 Maart 2010 Kernenergie FEW Cursus.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Jo van den Brand 30 Maart 2010 Kernenergie FEW Cursus."— Transcript van de presentatie:

1 Jo van den Brand 30 Maart 2010 Kernenergie FEW Cursus

2 Voorjaar 2010 Overzicht Docent informatie Jo van den Brand URL: / Kamer: T2.69 Rooster informatie Dinsdag 13:30 – 15:15 in S655 (totaal 8 keer); HC vdB Donderdag 15:30 – 17:15 in S345 (totaal 7 keer); WC Roel Aaij Boek en dictaat Andrews & Jelley, Hoofdstukken 8 en 9 Zie website voor pdf van dictaat Cijfer Huiswerk 20%, tentamen 80% Algemene ontwikkeling Tentamenstof Ter informatie

3 Voorjaar 2010 Inhoud Inleiding Deeltjes Verstrooiing Kernmodellen Vloeistofdruppel Schillenmodel Kernverval Kernsplijting Reactortheorie Reactorbouw Kernsplijting Impact Chernobyl Bezoek reactor Delft Straling Interactie met materie Biologische effecten Kernfusie Fusietheorie Reactoren ITER

4 Voorjaar 2010 Elementair sinds 1897 Elementair sinds 1974 Deeltjesfysica

5 Voorjaar Gewone materie Alle materie is gemaakt van bijna honderd soorten atomen De kern bestaat uit positieve protonen en neutrale neutronen – elk zo’n 2000 keer zwaarder dan het elektron. Het elektron lijkt geen interne structuur te hebben. Protonen en neutronen zijn echter samengestelde deeltjes. De quarks lijken weer geen structuur te hebben. Enkel twee soorten quarks, `up’ en `down’ genaamd, zijn nodig om het proton en neutron te bouwen (met ladingen +2/3 and -1/3 ten opzichte van de lading van het elektron van -1. Er is nog een structuurloos deeltje nodig om het beeld compleet te maken. Het elektron-neutrino.

6 Voorjaar 2010 Massa’s van deeltjes in MeV; 1 MeV  1.8  10  27 gram Drie families:

7 Voorjaar 2010Jo van den Brand7 Krachten De bouwstenen van de natuur vormen structuren, van protonen to sterrenstelsels. Dit komt omdat deeltjes met elkaar wisselwerken. De bekendste kracht is gravitatie. Hierdoor staan we op aarde en bewegen de planeten rond de zon. Gravitatie is met name belangrijk in massieve objecten en is zwak tussen individuele bouwstenen. Een sterkere fundamentele kracht manifesteert zich in de effecten van elektriciteit en magnetisme. De elektromagnetische kracht bind negatieve elektronen aan de positieve kernen in atomen. Het geeft ook aanleiding tot de vorming van moleculen en vaste stoffen en vloeistoffen. Omega Centauri globular cluster

8 Voorjaar 2010Jo van den Brand “Zwakke” wisselwerking

9 Voorjaar 2010 Quarks en leptonen Quarks Leptonen

10 Voorjaar 2010Jo van den Brand10 meson multipletten (laagste L=0 toestanden) pseudoscalar (J P = 0 - ) octet + singlet vector (J P = 1 - ) octet + singlet Quarksystemen: hadronen

11 Voorjaar 2010Jo van den Brand11 Baryon multipletten kleur-neutraal laagste energie (L=0) qqq toestanden eisen symmetrie kleine (.1%) e.m. splitsing van Isospin multipletten; sterke SU(3) breaking

12 Voorjaar Interacties: QED, QCD, EZ, Gravitatie EM Gravitatie

13 Voorjaar 2010 Natuurlijke eenheden In ons vak: en dus ook

14 Voorjaar 2010 Eigenschappen van deeltjes: massa Pelletron ofmassa massa is een invariant: een eigenschap van een deeltje!

15 Voorjaar 2010 Eigenschappen van deeltjes: massa massa Het  0 deeltje is neutraal en leeft 4.4 x s massa kan bepaald worden uit E en p behoud

16 Voorjaar Eigenschappen van deeltjes: massa Massa  0 deeltje: 768 MeV Ontdekking  0 deeltje. Er zijn drie  deeltjes Curve toont faseruimte Wat betekent de breedte,   =151 MeV?

17 Voorjaar 2010Jo van den Brand17 Q-waarde van een reactie Q = [(m b +m t )-(m 1 +m m n )]c 2 Q = T 1 +T T n +..-T b Q - B d = MeV voor deuteron Reactie n + p  d +  Voorbeeld: deuteron

18 Voorjaar 2010Jo van den Brand18 Levensduur

19 Voorjaar 2010 dN=- N(t)dt  N(t)=N 0 e - t  0 deeltje breedte   =151 MeV  = 1/  en  1/2 =  ln2 Lijnbreedte

20 Voorjaar 2010 d  Twee-deeltjes verval Discreet spectrum

21 Voorjaar 2010 d  Drie-deeltjes verval 2) Terugstootkern oneindig zwaar 3) Neutrino massaloos 1) Terugstootkern wordt niet gemeten 4) Matrixelement M is constant 5) Integreer over neutrino impuls en richting elektron Het elektron energiespectrum

22 Voorjaar 2010 Drie-deeltjes verval: Kurie plot Kurie plot 3H3H Neutrino massa

23 Voorjaar 2010Jo van den Brand Spin – intrinsiek impulsmoment Spin Heliciteit indien m=0 Wigner rotatiematrices: Optellen impulsmomenten:

24 Voorjaar 2010Jo van den Brand24 Hoge-spin toestanden Productiemechanisme: zware ionenbotsing

25 Voorjaar 2010 Hadron structuur Werkzame doorsnede Reactiekans: effectief oppervlak / totaal oppervlak

26 Voorjaar 2010 Voorbeelden Foton-koolstof/lood n- 238 U

27 Voorjaar 2010 Differentiële werkzame doorsnede Hoekafhankelijke reactiekans geïntegreerd isotroop

28 Voorjaar 2010 Diffractieve verstrooiing Vergelijk met diffractie van licht aan een zwarte schijf scherm intensiteit P Q  p=h/ 1050 MeV D sin  n

29 Voorjaar 2010 Diffractieve verstrooiing Semi-klassiek en dus We vinden l max hoort bij b = R b +R t

30 Voorjaar 2010 Resonanties Voor attractieve potentiaal zijn er - gebonden toestanden - aangeslagen toestanden - resonanties Breit-Wigner relatie In COM  Branching fractions B i en B f Partiële breedten  i =B i  en  f  f 

31 Voorjaar 2010 Rutherford verstrooiïng Marsden en Geiger rond 1910 Coulomb potentiaal Alfa deeltjes: T b = 4 – 7 MeV

32 Voorjaar 2010Jo van den Brand32 Rutherford verstrooiïng Coulomb potentiaal Klassieke mechanica Werkzame doorsnede Voor b b < b < b b +db b

33 Voorjaar 2010Jo van den Brand33 Rutherford verstrooiïng Geldig voor b > b min =R  + R t ofwel Meet interactieafstand b min versus A Eigenlijk b min  R  + R t + R s

34 Voorjaar 2010Jo van den Brand34 Rutherford verstrooiïng Rutherford vond Er geldt Plot b min versus A 1/3 Goede beschrijving dus - Coulombwet geldig op korte afstand (femtometers) - Sterke WW korte dracht - Alle lading zit in kleine bol

35 Voorjaar 2010Jo van den Brand35 Elektronen verstrooiïng Werkzame doorsnede Voor resolutie geldt Meten van ladingsverdeling Eerste Born benadering (geen spin / terugstoot) Sferische symmetrie

36 Voorjaar 2010Jo van den Brand36 Elastische elektronen verstrooiïng Afgeschermde Coulombpotentiaal a  atoomstraal Integraal levert Overgedragen impulsmet in COM Rutherford verstrooiïng

37 Voorjaar 2010Jo van den Brand37 Elektronen verstrooiïng Uitgebreide sferisch symmetrische ladingsverdeling potentiaal matrixelement met Form factorladingsverdeling

38 Voorjaar 2010Jo van den Brand38 Elastische elektronen verstrooiïng - Voorbeelden Elektronen aan lood: MeV Pb spinloos - 12 decaden Model-onafhankelijke informatie over ladingsverdeling van nucleon en kernen

39 Voorjaar 2010Jo van den Brand39 Elastische elektronen verstrooiïng - Voorbeelden ladingsverdeling: Elektron-goud verstrooiing - energie: 153 MeV Ladingsdichtheid is constant!

40 Voorjaar 2010Jo van den Brand40 Multipoolexpansie van vormfactor Vormfactor Multipoolexpansie levert ladingkwadratische ladingstraal en dus

41 Voorjaar 2010Jo van den Brand41 Vierimpuls overdracht en Mott werkzame doorsnede Werkzame doorsnede Elastische elektron-nucleon verstrooiïng B-veld door stroom nucleon enkel Coulomb Rosenbluth werkzame doorsnede G E en G M zijn elektrische en magnetisch vormfactoren (inclusief magnetisch moment van het nucleon)

42 Voorjaar 2010Jo van den Brand42 Proton structuur - niet puntvormig - geen Dirac deeltje (g=2) - straal is 0.8 fm - exponentiele vormfactor Elastische elektron-proton verstrooiïng

43 Voorjaar 2010Jo van den Brand43 Ladingsverdeling van het neutron Experiment MeV elektronen - elektronpolarisatie deuterium atoombundel - D-polarisatie elektron-neutron coincidentie meting n= p   + n 

44 Voorjaar 2010Jo van den Brand44 Diep-inelastische verstrooiïng DIS definitie: - Vierimpuls Q 2 > 1 (GeV/c)2 - Invariante massa W > 2 GeV puntvormige deeltjes: partonen (=quarks)

45 Voorjaar 2010Jo van den Brand Diep-inelastische verstrooiïng Werkzame doorsnede: - elastisch - resonantie - DIS Variabelen DIS Invariante massa Werkzame doorsnede Structuurfuncties F 1 en F 2

46 Voorjaar 2010 DIS – Bjørken schaling Infinite momentum frame q + P i q =P q q  P +   P 2  = P q 2  = - q 2 / 2qP = Q 2 / 2M Bjørken x variabele Lorentz invariant in LAB We verwachten - een piek bij x = 1/3 - Fermi impuls

47 Voorjaar 2010 DIS – Bjørken schaling Schaling: structuurfuncties enkel functie van x

48 Voorjaar 2010 DIS – Bjørken schaling Quarks spin 1/2 Callan-Gross relatie Decompositie: Gluon bijdrage van Q 2 evolutie van F 2


Download ppt "Jo van den Brand 30 Maart 2010 Kernenergie FEW Cursus."

Verwante presentaties


Ads door Google