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MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne 13.4.Einführung, Beschleuniger 20.4.Schwerionenreaktionen, Synthese.

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1 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne 13.4.Einführung, Beschleuniger 20.4.Schwerionenreaktionen, Synthese superschwerer Kerne (SHE) 27.4.Kernspaltung und Produktion neutronenreicher Kerne 4.5.Fragmentation zur Erzeugung exotischer Kerne 11.5.Halo-Kerne, gebundener Betazerfall, 2-Protonenzerfall 18.5.Wechselwirkung mit Materie, Detektoren 25.5.Schalenmodell 1.6.Restwechselwirkung, Seniority 8.6.Tutorium Tutorium Vibrator, Rotator, Symmetrien 29.6.Schalenstruktur fernab der Stabilität 6.7.Tutorium Klausur

2 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Grenzen der Stabilität: Halo Kerne n n p p stabile Kerne Dripline Kerne mehr Neutronen Kontinuum

3 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Messung des totalen Wechselwirkungsquerschnitts 800 MeV/u 11 B Primärstrahl Fragmentation Fragmentseparator FRS

4 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Messung des totalen Wechselwirkungsquerschnitts 11 Li ist das schwerste gebundene Li Isotop 10 Li nicht gebunden S 2n ( 11 Li) = 295(35) keV nur Grundzustand gebunden Grund für größeren Radius? Deformation ausgedehnte Wellenfunktion

5 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 An den Grenzen der starken Kernkraft - Halokerne Grund für größeren Radius? Deformation ausgedehnte Wellenfunktion Messung von magnetischem Moment und Quadrupolmoment 11 Li besteht im Grundzustand aus gepaarten Neutronen und einem p 3/2 Proton g-Faktor der Nukleonen: Proton: g = 1; g s = Neutron: g = 0; g s = Proton: Neutron:

6 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Erfolge des Einteilchen Schalenmodells Magnetische Momente: g-Faktor der Nukleonen: Proton: g = 1; g s = Neutron: g = 0; g s = Proton: Neutron:

7 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 An den Grenzen der starken Kernkraft - Halokerne Grund für größeren Radius? Deformation ausgedehnte Wellenfunktion Messung von magnetischem Moment und Quadrupolmoment 11 Li besteht im Grundzustand aus gepaarten Neutronen und einem p 3/2 Proton sphärisch und großer Radius nicht wegen Deformation Exotische Kerne mit starkem Überschuß von Neutronen bilden Atomkerne mit Halo-Struktur: 11 Li Kerne bestehen aus einem gewöhnlichen 9 Li Kern mit einem Halo aus zwei Neutronen. Halo Kerne bilden borromäische Zustände, sie greifen so ineinander, dass alle auseinander fallen, wenn einer fehlt. HALO: 3 Borromäische Ringe

8 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Wiederholung: Einteilchen-Potential außerhalb des Kastenpotential: innerhalb des Kastenpotential: Lösung: Stetigkeit der Wellenfunktion: Graphische Lösung des Eigenwertproblems

9 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Wiederholung: Energieeigenwerte =0 energies: Orbital n E n (MeV) 36 Ca R=3.96fm E n (MeV) 36 Ca V 0 =54.7MeV E n (MeV) 36 S V 0 =47.3MeV 1s p d s f65.08 =1 energies: =2 energies: Schrödinger Gleichung:

10 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Wiederholung: Energieeigenwerte Energieeigenwerte für =0 in 4 He, 16 O, 40 Ca und 208 Pb

11 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Wiederholung: Wellenfunktion des Deuterons Normierung: ΙΙΙ

12 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Wiederholung: Radius des Deuterons ΙΙΙ outer region inner region

13 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Grenzen der Stabilitä t - Halokerne Je kleiner die Bindungsenergie, je ausgedehnter die Wellenfunktion Was kann man an der Neutronen-Dripline erwarten? E κ2κ2 κ 1/ κ ~ r 7 MeV0.35 fm fm fm 1 MeV0.05 fm fm fm 0.1 MeV0.005 fm fm fm Fourier-Transformierte: Wellenfunktion außerhalb des Potentials

14 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Grenzen der Stabilitä t - Halokerne Test der ausgedehnten Wellenfunktion Impulsverteilung: - Impulsverteilung der stark gebundenen Teilchen breit - Impulsverteilung der schwach gebundenen Teilchen schmal Man kann die Argumente der ausgedehnten Wellenfunktion mit exponentiellem Abfall verwenden: S 2n =250(80) keV Interpretation: Man kann 11 Li sehr vereinfacht beschreiben als einen 9 Li Core plus einem Di-Neutron N=8 N=2 schmal groß

15 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Discovery of halo nuclei 2. Momentum distribution of 11 Li 6 He distribution from 8 He simlar to Goldhaber model 9 Li distribution from 11 Li (very narrow ! ) uncertainty principle small large wider distribution is similar to Goldhaber model

16 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Grenzen der Stabilitä t - Halokerne Radien der leichten Kerne Prog. Part. Nucl. Phys. 59 (2007), 432

17 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Berechnen sie den Radius der 2-Neutron Wellenfunktion für 11 Li 10 Li ist nicht gebunden Man kann 11 Li sehr vereinfacht beschreiben als 9 Li plus einem Di-Neutron. S 2n ( 11 Li) = 0.295(35) MeV


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