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

Präsentation zum Thema: "MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne 13.4.Einführung, Beschleuniger 20.4.Schwerionenreaktionen, Synthese."—  Präsentation transkript:

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-1 15.6.Tutorium-2 22.6.Vibrator, Rotator, Symmetrien 29.6.Schalenstruktur fernab der Stabilität 6.7.Tutorium-3 13.7. Klausur

2 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Heavy Ion Reactions @ the Coulomb Barrier b elastic scattering

3 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Heavy Ion Reactions @ the Coulomb Barrier b elastic scattering

4 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Heavy Ion Reactions @ the Coulomb Barrier b elastic scattering

5 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Heavy Ion Reactions @ the Coulomb Barrier b nucleon transfer elastic scattering

6 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Heavy Ion Reactions @ the Coulomb Barrier b0b0 nucleon transfer elastic scattering

7 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Heavy Ion Reactions @ the Coulomb Barrier nucleon transfer elastic scattering b0b0

8 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Heavy Ion Reactions @ the Coulomb Barrier nucleon transfer elastic scattering b0b0 compound nucleus formation

9 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Rutherford scattering

10 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Streutheorie

11 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Streutheorie

12 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Streutheorie Stoßparameter und Streuwinkel:

13 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Streutheorie Bahndrehimpuls und Streuwinkel: und

14 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Streutheorie Abstand dichtester Annäherung und Streuwinkel:

15 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Streutheorie: Zusammenfassung Stoßparameter und Streuwinkel: Bahndrehimpuls und Streuwinkel: Abstand dichtester Annäherung und Streuwinkel:

16 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Streutheorie: Zusammenfassung Stoßparameter und Streuwinkel: Bahndrehimpuls: Abstand dichtester Annäherung:

17 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Kernreaktionen – Abweichung von der Rutherfordstreuung Streuwinkel Bahndrehimpuls Abstand dichtester Annäherung Daten eines Coulombanregungsexperiments: Die Anregungswahrscheinlichkeit P 8 (exp) des Rotationszustandes I π =8 + enthält nicht nur die direkte Anregungswahrscheinlichkeit sondern auch die Population durch höher liegende Zustände und entspricht so der elastischen Streuung. Verglichen werden die Daten mit einer Coulombanregungsrechnung P 8 (theo), was in etwa der Rutherfordstreuung entspricht. Man beobachtet die Abweichung der experimentellen Ergebnisse aufgrund der nuklearen Wechselwirkung (Kernreaktionen). Nur für den Abstand dichtester Annäherung beobachtet man das Einsetzen der Kernreaktionen unabhängig von der Einschußenergie.

18 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Abweichung von der Rutherfordstreuung D Θ=90 0 Θ=60 0 Θ=30 0 Θ

19 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Elastische - Streuung und Kernradien J.R. Birkelund et al., Phys.Rev.C13 (1976), 133 Nuklearer Wechselwirkungsradius: (Abstand dichtester Annäherung) Kern-Dichteverteilungen am nuklearen Wechselwirkungsradius

20 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Kernradius Kernradius einer homogenen Ladungsverteilung: Kernradius einer Fermi-Ladungsverteilung: Nuklearer Wechselwirkungsradius: 1.0 0.9 0.5 0.1 ρ/ρ0ρ/ρ0 r C R Fermi-Verteilung:

21 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Kernreaktionen r Coulomb Barriere V C zwischen Projektil und Targetkern muß überwunden werden. Nuklearer Wechselwirkungsradius:

22 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Totaler Reaktionswirkungsquerschnitt für Kernwechselwirkung Bahndrehimpuls und Streuwinkel: Abstand dichtester Annäherung und Streuwinkel:

23 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Fusions – Wirkungsquerschnitt und Coulombbarriere Totaler Wirkungsquerschnitt für Fusionsreaktion: R i [fm] C i [fm] R int [fm] V C (R int ) [MeV] R fusion [fm] V C (R fusion ) [MeV] 26 Mg3.303.00 13.15126.211.89139.5 248 Cm7.417.27 58 Fe4.404.17 13.75223.312.36248.4 208 Pb6.966.82 Radius für die Fusionsbarriere:

24 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Begrenzter Drehimpuls für Fusion - Stabilität rotierender Kerne elektrisch geladene rotierende Flüssigkeitstropfen Oberflächenenergie: Coulombenergie: Rotationsenergie: (ħ) mass number mit "fissility parameter" Änderung der Kerngestalt: Cohen, Plasil, Swiatecki, Ann. of Phys 82 (1974), 557

25 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Der 2-Stufenprozess Fusion-Abdampfung E lab [MeV] [mbarn] 50 Ti + 208 Pb 258 Rf* (HIVAP Rechnungen) Fusion Spaltung 3n 1n2n Verdampfungsrestkerne (VR) 5-7 Größenordnungen Beide Zerfallsprozesse sind durch die Niveaudichte bestimmt, entweder von der im Restkern oder am Sattelpunkt. Niveaudichte: even-even compound nucleus final nucleus plus neutron fission n

26 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 The Statistical Model - de-excitation of the Hot Compound System E*E* Yrast line n n n σ no states Δm = m a + m A –m CN E * = E kin + Δm·c 2

27 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Fusion/Fission Competition for SHE - Liquid Drop + Shell Corrections fast (quasi-) fission compound fission evaporation residue survival 268 106 162 298 114 184 Deformation β 2 Potential energy / MeV LD + shell 250 98 152 LD A. Sobiczewski et al.

28 MP-41 Teil 2: Physik exotischer Kerne, SS-2012 Berechnen sie die Coulombbarriere für das System Wie groß ist die Anregungsenergie für das System C p = 5.81 fm, C t = 3.00 fm, R int = 11.91 fm 162 Dy: Z=66, N=96 136 Xe: Z=54, N=82 26 Mg: Z=12, N=14 BE( 162 Dy) = 1327.5 MeV BE( 136 Xe) = 1137.3 MeV BE( 26 Mg) = 220.1 MeV Q fusion = -29.9 MeV BE( 162 Dy) = 1324.1 MeV BE( 136 Xe) = 1141.9 MeV BE( 26 Mg) = 216.7 MeV Q fusion = -34.5 MeV