Kernenergie FEW Cursus   Jo van den Brand 30 Maart 2010.

Slides:



Advertisements
Verwante presentaties
Jo van den Brand & Tjonnie Li 1 December, 2009 Structuur der Materie
Advertisements

ALICE en het Quark Gluon Plasma
Jo van den Brand 10 November, 2009 Structuur der Materie
Jo van den Brand 8 December, 2009 Structuur der Materie
De LHC: Reis naar het Allerkleinste… Niels Tuning (Nikhef)
Het atoom Natuurwetenschappen T4 - Marc Beddegenoodts, Sonja De Craemer - Uitgeverij De Boeck.
dr. H.J. Bulten Mechanica najaar 2007
Het elektrisch veld Hoofdstuk 3.
Rutherford en meer van die geleerde mannen....
Elektrische en magnetische velden H16 Newton 5HAVO Na2
MasterLab Energie Het mysterie van massa
(voorbeeld vraag) Neutronen hebben geen elektrische lading:
De large hadron collider: reis naar het middelpunt van het atoom
J.W. van Holten Metius, Structuur en evolutie van de kosmos.
“De maat der dingen”.
Cursus Stralingsveiligheid niveau L. Niesen
Samenvatting Wet van Coulomb Elektrisch veld Wet van Gauss.
BOEK Website (zie Pag xxix in boek)
Neutronenstraling Hans Beijers, KVI-Groningen
In de loop van de geschiedenis
Voorbereiding op paragraaf 6.2 van het boek natuurkunde overal 2HV
Wie het kleine niet eert ... (quarks, leptonen,….)
De LHC is rond Ivo van Vulpen (Nikhef/UvA)
Zoektocht naar de elementaire bouwstenen van de natuur
Deeltjesfysica op Nikhef de bouwstenen van de wereld deeltjes gebruiken voor sterrekunde Aart Heijboer.
Fundamenteel onderzoek naar elementaire deeltjes
dr. H.J. Bulten Mechanica najaar 2007
Jo van den Brand 24 November, 2009 Structuur der Materie
Jo van den Brand 3 November, 2009 Structuur der Materie
Jo van den Brand 26 september 2013
21 oktober Inhoudsopgave Waar is alles uit opgebouwd? Hoe testen we deze theoriën? Het LHCb experiment Wat heb ik gedaan? Wat zijn mijn conclusies?
Jo van den Brand 17 November, 2008 Structuur der Materie Elementaire Deeltjesfysica FEW Cursus.
Jo van den Brand 27 Oktober, 2009 Structuur der Materie
Verval van het Z-boson Presentatie: Els Koffeman
Fundamenteel onderzoek:
Fundamenteel onderzoek:
Materie – bouwstenen van het heelal
FEW Cursus Gravitatie en kosmologie Jo van den Brand & Jeroen Meidam
Aart Heijboer, masterclass 17/4/2002, NikhefANTARES: Een telescoop voor neutrinos Een telescoop voor neutrino's Aart Heijboer.
Jo van den Brand en Gideon Koekoek
Jo van den Brand en Jacco de Vries
Jo van den Brand 6 december 2010
Elektrische verschijnselen
Annihilatie van donkere materie in het zwaartekrachtsveld
Elektriciteit 1 Basisteksten
Deeltjestheorie en straling
Samenvatting H 8 Materie
De Rode Draad 1 Materie bestaat uit Atomen
HISPARC NAHSA Interactie van geladen deeltjes met stoffen Inleiding Leegte GROOT en klein.
Hogeschool Rotterdam L. Gernand| ELEKTRON
Meting van de lichtsnelheid
Creativiteit in de kosmos: onze ultieme schatkamer
Jo van den Brand en Roel Aaij 16 april 2012
De (sterke) kernkracht
Antimaterie Door Jasper Bootsma, Tjeerd Broerse, Hanna Post, Victor Kroon en Matthijs van Raaij.
Elementaire deeltjes fysica
TN2811 “Inleiding Elementaire Deeltjes”
Jo van den Brand HOVO: 27 november 2014
Energie De lading van een atoom.
Hoge Energie Fysica Introductie in de experimentele hoge energie fysica Stan Bentvelsen NIKHEF Kruislaan SJ Amsterdam Kamer H250 – tel
Elementaire deeltjes fysica
Najaar 2008Jo van den Brand1 Feynman regels voor QED (S=1/2) Externe lijnenVerticesPropagatoren.
Stan Bentvelsen & Ivo van Vulpen Praktische informatieInhoud (werk-) collegeAansluiting curriculum.
Samenvatting CONCEPT.
2 Het ongrijpbare neutrino Piet Mulders Vrije Universiteit Amsterdam
Op zoek naar het allerkleinste, om grote vragen te beantwoorden
Hoe klein kan het zijn 17 december 2011 Sijbrand de Jong.
Atoommodel.
De bouw van Stoffen Bestaan uit moleculen.
Newtoniaanse Kosmologie College 8: deeltjesfysica en het vroege heelal
Transcript van de presentatie:

Kernenergie FEW Cursus   Jo van den Brand 30 Maart 2010

Overzicht Docent informatie Rooster informatie Boek en dictaat Cijfer Algemene ontwikkeling Overzicht Tentamenstof Ter informatie Docent informatie Jo van den Brand Email: jo@nikhef.nl URL: www.nikhef.nl/~jo 0620 539 484 / 020 444 7900 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% Voorjaar 2010

Inhoud Inleiding Kernmodellen Kernsplijting Kernsplijting Straling 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 Voorjaar 2010

Deeltjesfysica Elementair sinds 1974 Elementair sinds 1897 Voorjaar 2010

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. Voorjaar 2010

Drie families: 1897 - 2000 Massa’s van deeltjes in MeV; 1 MeV  1.81027 gram Voorjaar 2010

Omega Centauri globular cluster 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 Voorjaar 2010 Jo van den Brand

“Zwakke” wisselwerking Voorjaar 2010 Jo van den Brand

Quarks en leptonen Quarks Leptonen Voorjaar 2010

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

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

Interacties: QED, QCD, EZ, Gravitatie EM Gravitatie Voorjaar 2010

Natuurlijke eenheden In ons vak: en dus ook Voorjaar 2010

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

Eigenschappen van deeltjes: massa Het 0 deeltje is neutraal en leeft 4.4 x 10-24 s massa kan bepaald worden uit E en p behoud Voorjaar 2010

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? Voorjaar 2010

Q-waarde van een reactie Q = [(mb+mt)-(m1+m2+..+mn)]c2 Q = T1+T2+..+Tn+..-Tb Voorbeeld: deuteron Q - Bd = 2.224564 MeV voor deuteron Reactie n + p  d +  Voorjaar 2010 Jo van den Brand

Levensduur Voorjaar 2010 Jo van den Brand

Lijnbreedte 0 deeltje breedte =151 MeV dN=-lN(t)dt  N(t)=N0e-lt t = 1/l en t1/2=t ln2 Voorjaar 2010

Twee-deeltjes verval d  1 + 2 Discreet spectrum Voorjaar 2010

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

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

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

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

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

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

Differentiële werkzame doorsnede Hoekafhankelijke reactiekans geïntegreerd isotroop Voorjaar 2010

Diffractieve verstrooiing 1050 MeV Vergelijk met diffractie van licht aan een zwarte schijf scherm Q p=h/l q P intensiteit D sin q  nl Voorjaar 2010

Diffractieve verstrooiing Semi-klassiek en dus We vinden lmax hoort bij b = Rb+Rt Voorjaar 2010

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

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

Rutherford verstrooiïng Coulomb potentiaal Klassieke mechanica Werkzame doorsnede Voor bb < b < bb+dbb Voorjaar 2010 Jo van den Brand

Rutherford verstrooiïng Geldig voor b > bmin=Ra + Rt ofwel Meet interactieafstand bmin versus A Eigenlijk bmin Ra + Rt + Rs Voorjaar 2010 Jo van den Brand

Rutherford verstrooiïng Plot bmin versus A1/3 Er geldt Goede beschrijving dus - Coulombwet geldig op korte afstand (femtometers) - Sterke WW korte dracht - Alle lading zit in kleine bol Rutherford vond Voorjaar 2010 Jo van den Brand

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

Elastische elektronen verstrooiïng Afgeschermde Coulombpotentiaal a  atoomstraal Integraal levert Overgedragen impuls met in COM Rutherford verstrooiïng Voorjaar 2010 Jo van den Brand

Elektronen verstrooiïng Uitgebreide sferisch symmetrische ladingsverdeling potentiaal met matrixelement Form factor ladingsverdeling Voorjaar 2010 Jo van den Brand

Elastische elektronen verstrooiïng - Voorbeelden aan lood: - 502 MeV - 208Pb spinloos - 12 decaden Model-onafhankelijke informatie over ladingsverdeling van nucleon en kernen Voorjaar 2010 Jo van den Brand

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

Multipoolexpansie van vormfactor Multipoolexpansie levert lading kwadratische ladingstraal < r2 > en dus Voorjaar 2010 Jo van den Brand

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

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

Ladingsverdeling van het neutron n= p p- + n p0 +... Experiment - 720 MeV elektronen - elektronpolarisatie 0.7 - deuterium atoombundel - D-polarisatie 0.7 - elektron-neutron coincidentie meting Voorjaar 2010 Jo van den Brand

Diep-inelastische verstrooiïng DIS definitie: - Vierimpuls Q2 > 1 (GeV/c)2 - Invariante massa W > 2 GeV puntvormige deeltjes: partonen (=quarks) Voorjaar 2010 Jo van den Brand

Diep-inelastische verstrooiïng Werkzame doorsnede: - elastisch - resonantie - DIS DIS Variabelen Invariante massa Werkzame doorsnede Structuurfuncties F1 en F2 Voorjaar 2010 Jo van den Brand

DIS – Bjørken schaling Infinite momentum frame q + Piq=Pq q2 + 2P + 2P2 = Pq2  = - q2 / 2qP = Q2 / 2M in LAB Bjørken x variabele Lorentz invariant We verwachten - een piek bij x = 1/3 - Fermi impuls Voorjaar 2010

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

DIS – Bjørken schaling Callan-Gross relatie Quarks spin 1/2 Decompositie: Gluon bijdrage van Q2 evolutie van F2 Voorjaar 2010