Upload
theo-mertzimekis
View
661
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
A talk given at Masterclass 2013 (University of Athens)
Citation preview
Π ώ ς ν α γ ί ν ε τ ε έ ν α ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ο ς Α λ χ η μ ι σ τ ή ς( Η Π υ ρ η ν ι κ ή Φ υ σ ι κ ή Σ ή μ ε ρ α )
Θεόδωρος Μερτζιμέκης***
http:// is.gd / tmertzi
t m e r t z i
Wednesday, February 27, 13
Πού θα βρε ίτε τη δ ιάλεξη
http:// bit.ly / yNZKKq
Wednesday, February 27, 13
Αλχημε ία
Βασικοί στόχοι:
Η μετατροπή των μετάλλων σε χρυσό
Η πανάκεια
Στη βάση όλων υπάρχει η Φιλοσοφική Λίθος
Wednesday, February 27, 13
Τα τέσσερα βασικά στοιχεία:
γη (χώμα)
αέρας
φωτιά
νερό
Η πεμπτουσία: το ``θεϊκό`` στοιχείο
Η έννο ια της ύληςστη Φυσική Φιλοσοφία
Wednesday, February 27, 13
Θεώρησε το άτομο ως το δομικό λίθο του κόσμου
Τα άτομα μπορούν να έχουν διαφορετικό σχήμα και μέγεθος, αλλά είναι όλα άφθαρτα, αόρατα, μικροσκοπικά
Όμοια άτομα έλκονται και σχηματίζουν τα σώματα
κενό ≠ άτομα
Ο Δημόκρ ιτος
Wednesday, February 27, 13
Το άτομο κα ι ο πυρήνας
δεκάδραχμο, 1976
Wednesday, February 27, 13
Το άτομο κα ι ο πυρήνας
δεκάδραχμο, 1976
Wednesday, February 27, 13
Το άτομο κα ι ο πυρήνας
δεκάδραχμο, 1976
Wednesday, February 27, 13
Το άτομο κα ι ο πυρήνας
δεκάδραχμο, 1976
Wednesday, February 27, 13
Το πλανητ ικό πρότυποπρωτόνιο
νετρόνιο
ηλεκτρόνιο
Wednesday, February 27, 13
Ο πυρήνας
δέσμη α
φύλλο AuWednesday, February 27, 13
Ο πυρήνας Η ανακάλυψη ενός βαρέος συσσωματώματος στο κέντρο του ατόμου έγινε από τον E.Rutherford το 1911
δέσμη α
φύλλο AuWednesday, February 27, 13
Ο πυρήνας Ο πυρήνας ανακαλύφθηκε στις αρχές του Κ΄ αιώνα ενώ είχε προηγηθεί η ανακάλυψη του ατόμου και της ραδιενέργειας
Αποτελεί κβαντικόσυσσωμάτωμα
p & n εντός νέφους
άλλων σωματιδίων(π.χ. πιόνια)
Wednesday, February 27, 13
Ο πυρήνας Ο πυρήνας ανακαλύφθηκε στις αρχές του Κ΄ αιώνα ενώ είχε προηγηθεί η ανακάλυψη του ατόμου και της ραδιενέργειας
Αποτελεί κβαντικόσυσσωμάτωμα
p & n εντός νέφους
άλλων σωματιδίων(π.χ. πιόνια)
Paraskevi, Πυρήνας, 2010
Wednesday, February 27, 13
Οι πρώτοι σύγχρονο ι Αλχημ ιστές
Curie
Wu
Goeppert-Mayer
RutherfordBohr
Fermi
Wednesday, February 27, 13
Οι δομ ικο ί λ ίθο ι : πρωτόν ιοΣωμάτιο θετικά φορτισμένο
Μάζα ίση με 938.272 MeV/c2
Καθορίζει βασικές ιδιότητες του ισοτόπου (π.χ. Z<->χημεία)
``Αρχέγονο`` ερώτηματης πυρηνικής δομής:
Γιατί υπάρχουμε αφού τα πρωτόνια στον πυρήνα απωθούνται μεταξύ τους λόγω της
αλληλεπίδρασης Coulomb?
Wednesday, February 27, 13
Ουδέτερο σωματίδιο
Δύσκολο να ανιχνευθεί μέσω Η/Μ αλληλεπιδράσεων
Μάζα: 939.566 MeV/c2
Ανακαλύφθηκε σχετικά αργά (1932) από τον Chadwick
Οι δομ ικο ί λ ίθο ι : νετρόν ιο
Wednesday, February 27, 13
Ουδέτερο σωματίδιο
Δύσκολο να ανιχνευθεί μέσω Η/Μ αλληλεπιδράσεων
Μάζα: 939.566 MeV/c2
Ανακαλύφθηκε σχετικά αργά (1932) από τον Chadwick
Οι δομ ικο ί λ ίθο ι : νετρόν ιο
Wednesday, February 27, 13
Πυρην ικές αλληλεπιδράσε ις
Η φύση των πυρήνων μπορεί να εξηγηθεί με την παραδοχή ύπαρξης δύο ειδών πυρηνικών δυνάμεων
Η ισχυρή αλληλεπίδραση p-n εξηγεί την ύπαρξη των πυρήνων και ένα πλήθος από δομικές ιδιότητες
Η ασθενής αλληπίδραση παρατηρείται κυρίως στη μεταστοιχείωση (β±)
Wednesday, February 27, 13
Πού εστ ιάζε ι η Πυρην ική ;πάνω από
3000 ισότοπα!
~25% ανακαλύφθηκε τα τελευταία 15 χρόνια!!
Wednesday, February 27, 13
Βασικά ερωτήματα σήμεραΠοια είναι η φύση των αλληλεπιδράσεων στον πυρήνα;
Τι συμβαίνει σε εξωτικά συστήματα;
Από τι είναι φτιαγμένα τα άστρα;
Wednesday, February 27, 13
Πυρην ική ΔομήΚαι στα τρία ερωτήματα καλείται να παράσχει απαντήσεις η μελέτη της δομής των πυρήνων
Εστιάζει στο περιεχόμενο p,n των ισοτόπων και κυρίως στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους, οι οποίες καθορίζουν τη δυναμική του συστήματος
Βασικό πειραματικό εργαλείο είναι οι επιταχυντές σωματίων και οι αντιδραστήρες
Wednesday, February 27, 13
Το πρότυπο των φλο ιώνΗ συστηματική μελέτη του Ισοτοπικού Πίνακα απέδωσε το Πρότυπο των Φλοιών
Καταλυτική η συνεργασία θεωρίας και πειράματος
Πρόβλεψη για ενεργειακά επίπεδα, μάζα μεταστοιχειώσεις, σχήμα, μέγεθος και πολλά άλλα χαρακτηριστικά
Maria Goeppert-Mayer,
Nobel 1963
Wednesday, February 27, 13
Πώς προέκυψε το πρότυπο ;
Παρατηρήθηκε ιδιαίτερα αυξημένη σταθερότητα σε συγκεκριμένους πυρήνες
Εμφανίστηκε άμεση συσχέτιση με τον αριθμό νουκλεονίων αυτών των πυρήνων
Αντιστοίχιση με τους φλοιούς των ηλεκτρονίων στο άτομο, αλλά και επέκταση του προτύπου με νέες αλληλεπιδράσεις, ώστε να εξηγηθούν οι παρατηρήσεις
Wednesday, February 27, 13
Το πρότυπο των φλο ιών
Wednesday, February 27, 13
Το πρότυπο των φλο ιών
Wednesday, February 27, 13
Το πρότυπο των φλο ιών
Μπορώ να ξεχωρίσω τις τροχιές και τα ενεργειακά επίπεδα
Wednesday, February 27, 13
Το πρότυπο των φλο ιών
Μπορώ να ξεχωρίσω τις τροχιές και τα ενεργειακά επίπεδα
Wednesday, February 27, 13
Το πρότυπο των φλο ιών
Μπορώ να ξεχωρίσω τις τροχιές και τα ενεργειακά επίπεδα
Wednesday, February 27, 13
Το πρότυπο των φλο ιών
Μπορώ να ξεχωρίσω τις τροχιές και τα ενεργειακά επίπεδα
Wednesday, February 27, 13
Το πρότυπο των φλο ιών
Μπορώ να ξεχωρίσω τις τροχιές και τα ενεργειακά επίπεδα
Wednesday, February 27, 13
Το πρότυπο των φλο ιών
Μπορώ να ξεχωρίσω τις τροχιές και τα ενεργειακά επίπεδα
Μαγικοί αριθμοί
Wednesday, February 27, 13
Μαγικο ί αρ ιθμο ί
Το πρότυπο των φλοιών έδωσε τη δυνατότητα της πρόβλεψης αριθμών πρωτονίων και νετρονίων όπου εμφανίζονται ιδιαίτερα χαρακτηριστικά
2,8,20,28,50,82,126...
Όμως, σήμερα υπάρχουν ΝΕΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ
Wednesday, February 27, 13
Ποια ε ίνα ι τα νέα δεδομένα
Η φύση της ισχυρής αλληλεπίδρασης είναι απρόβλεπτη σε ακραίες καταστάσεις
Εξωτικά φαινόμενα δημιουργούν ΝΕΟΥΣ μαγικούς αριθμούς
Σύνδεση Πυρηνικής με Αστροφυσική μέσω παρατηρήσεων διαδρομών στον ισοτοπικό πίνακα που ευθύνονται για την πυρηνογένεση
Wednesday, February 27, 13
Θεωρητ ικές αναζητήσε ιςΗ πολυπλοκότητα των συστημάτων, αλλά και το πλήθος των σωματίων, σταθμών και χαρακτηριστικών δεν επιτρέπουν την αναλυτική περιγραφή.
Τέτοιοι υπολογισμοί υπάρχουν μόνο για πολύ ελαφρά συστήματα (π.χ. Li)
Ομοίως, συλλογικές περιγραφές του συστήματος παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον και επιτυχία ερμηνείας των φαινομένων
Wednesday, February 27, 13
Νήσοι αναστροφήςΠειραματικά έχει βρεθεί μια μικρή περιοχή του Ισοτοπικού Πίνακα όπου η δομή των ισοτόπων εμφανίζεται διαφορετική από τις προβλέψεις (~36Mg)
Υπάρχει ανάστροφη σειρά ενεργειακών επιπέδων και παραμόρφωση
Υπάρχουν άλλες δύο τέτοιες περιοχές
Wednesday, February 27, 13
Νήσοι αναστροφήςΠειραματικά έχει βρεθεί μια μικρή περιοχή του Ισοτοπικού Πίνακα όπου η δομή των ισοτόπων εμφανίζεται διαφορετική από τις προβλέψεις (~36Mg)
Υπάρχει ανάστροφη σειρά ενεργειακών επιπέδων και παραμόρφωση
Υπάρχουν άλλες δύο τέτοιες περιοχές
S800 @ NSCL
Wednesday, February 27, 13
Σχήμα πυρήναΗ εντύπωση ότι οι πυρήνες είναι τέλειες σφαίρες ήταν ξεπερασμένη από την αρχή
Ρεαλιστικά, οι πυρήνες έχουν διάφορα σχήματα, τα οποία κυμαίνονται από δίσκο ως πούρο, παρουσιάζοντας διάφορες συμμετρίες.
Tο πρότυπο Nilsson (1955) επεκτείνει το πρότυπο των φλοιών.
Wednesday, February 27, 13
Σχήμα πυρήναΗ εντύπωση ότι οι πυρήνες είναι τέλειες σφαίρες ήταν ξεπερασμένη από την αρχή
Ρεαλιστικά, οι πυρήνες έχουν διάφορα σχήματα, τα οποία κυμαίνονται από δίσκο ως πούρο, παρουσιάζοντας διάφορες συμμετρίες.
Tο πρότυπο Nilsson (1955) επεκτείνει το πρότυπο των φλοιών.
Wednesday, February 27, 13
Σχήμα πυρήναΗ εντύπωση ότι οι πυρήνες είναι τέλειες σφαίρες ήταν ξεπερασμένη από την αρχή
Ρεαλιστικά, οι πυρήνες έχουν διάφορα σχήματα, τα οποία κυμαίνονται από δίσκο ως πούρο, παρουσιάζοντας διάφορες συμμετρίες.
Tο πρότυπο Nilsson (1955) επεκτείνει το πρότυπο των φλοιών.
Wednesday, February 27, 13
Σχήμα πυρήναΗ εντύπωση ότι οι πυρήνες είναι τέλειες σφαίρες ήταν ξεπερασμένη από την αρχή
Ρεαλιστικά, οι πυρήνες έχουν διάφορα σχήματα, τα οποία κυμαίνονται από δίσκο ως πούρο, παρουσιάζοντας διάφορες συμμετρίες.
Tο πρότυπο Nilsson (1955) επεκτείνει το πρότυπο των φλοιών.
Wednesday, February 27, 13
Το πρότυπο Ni l ssonΠεριγράφει τον πυρήνα με βάση τις γωνίες των αξόνων συμμετρίας σε σχέση με τους άξονες περιστροφής του συστήματος
Ανάλογα με τον αριθμό των p και n οι μαγικοί αριθμοί μπορούν να αλλάξουν!
Υπάρχουν συγκεκριμένα μεγέθη που συνοδεύουν την ύπαρξη παραμόρφωσης του πυρήνα (π.χ. ηλεκτρική τετραπολική ροπή)
Wednesday, February 27, 13
Στ ις παρυφές
Wednesday, February 27, 13
Στ ις παρυφέςΠού σταματά η ύπαρξη ισοτόπων;
Wednesday, February 27, 13
Στ ις παρυφέςΠού σταματά η ύπαρξη ισοτόπων;
Πώς αλλάζει το σχήμα σε αυτά τα όρια;
Wednesday, February 27, 13
Στ ις παρυφέςΠού σταματά η ύπαρξη ισοτόπων;
Πώς αλλάζει το σχήμα σε αυτά τα όρια;
Πώς αλλάζουν οι αλληλεπιδράσεις;
Wednesday, February 27, 13
Στ ις παρυφέςΠού σταματά η ύπαρξη ισοτόπων;
Πώς αλλάζει το σχήμα σε αυτά τα όρια;
Πώς αλλάζουν οι αλληλεπιδράσεις;
Υπάρχουν νέες συμμετρίες;
Wednesday, February 27, 13
Πού , πώς , τ ι ;Οι μετρήσεις έχουν εξελιχθεί και απαιτούν επιστημονική και τεχνολογική αναβάθμιση
Το μεγάλο βήμα έγινε με την έλευση των ασταθών (ραδιενεργών) δεσμών, RIB
Νέες δυνατότητες, αλλά και νέες απαιτήσεις από τις υπάρχουσες υποδομές, τεχνικές και επιστημονικό προσωπικό.
Wednesday, February 27, 13
Σταθερές δέσμεςΥπάρχουν σε διάφορα εργαστήρια σε όλον τον κόσμο και χρησιμοποιούνται εκτενώς για πληθώρα μελετών, από βασική επιστήμη ως εφαρμοσμένη έρευνα (π.χ. αρχαιολογία, ιατρική κοκ)
Πού βρίσκεται η ισχυρότερη σταθερή δέσμη στον κόσμο αυτή τη στιγμή;
Wednesday, February 27, 13
Ασταθε ίς δέσμεςΠώς παράγουμε μια δέσμη που ζει κάτι λιγότερο από 0.0000001 sec?
Πώς μετράμε τις δομικές ιδιότητες της δέσμης και των παραγώγων της;
Wednesday, February 27, 13
Ασταθε ίς δέσμεςΠώς παράγουμε μια δέσμη που ζει κάτι λιγότερο από 0.0000001 sec?
Πώς μετράμε τις δομικές ιδιότητες της δέσμης και των παραγώγων της;
Τι ενέργειες απαιτούνται και τι είδους ανιχνευτικά συστήματα;
Wednesday, February 27, 13
Ασταθε ίς δέσμεςΠώς παράγουμε μια δέσμη που ζει κάτι λιγότερο από 0.0000001 sec?
Πώς μετράμε τις δομικές ιδιότητες της δέσμης και των παραγώγων της;
Τι ενέργειες απαιτούνται και τι είδους ανιχνευτικά συστήματα;
Wednesday, February 27, 13
GANIL / SP IRAL2
Πληθώρα ασταθών δεσμών. Βρίσκεται σε περίοδο αναβάθμισης προς μεγαλύτερες ενέργειες και λαμπρότητες δεσμών
Wednesday, February 27, 13
GSI / FAIRFacility for Antiprotons and Ion Research (FAIR)
Wednesday, February 27, 13
CERN / I SOLDEΧρησιμοποιεί p από PS Booster σε ~2 GeV για να παράξει ~600 ισότοπα από 60 στοιχεία
Wednesday, February 27, 13
RIKEN / RIBFΈνα από τα πρώτα εργαστήρια με RIB
Υπεραγώγιμο κύκλοτρο με δυνατότητα για πολωμένες δέσμες
Wednesday, February 27, 13
NSCL / FRIB
Wednesday, February 27, 13
NSCL / FRIBWe recommend construction of the Facility for Rare isotope Beams (FRiB), a world-leading facility for the study of nuclear structure, reactions, and astrophysics. experiments with the new isotopes produced at FRiB will lead to a comprehensive description of nuclei, elucidate the origin of the elements in the cosmos, provide an understanding of matter in the crust of neutron stars, and establish the scientific foundation for innovative applications of nuclear science to society.
Wednesday, February 27, 13
NSCL / FRIBWe recommend construction of the Facility for Rare isotope Beams (FRiB), a world-leading facility for the study of nuclear structure, reactions, and astrophysics. experiments with the new isotopes produced at FRiB will lead to a comprehensive description of nuclei, elucidate the origin of the elements in the cosmos, provide an understanding of matter in the crust of neutron stars, and establish the scientific foundation for innovative applications of nuclear science to society.
2 υπεραγώγιμα κύκλοτρα σε συνδυασμό με γραμμικό επιταχυντή και μεδιαχωριστή θραυσμάτων και πληθώρα RIBhttp://www.frib.msu.edu
Wednesday, February 27, 13
NSCL / FRIBWe recommend construction of the Facility for Rare isotope Beams (FRiB), a world-leading facility for the study of nuclear structure, reactions, and astrophysics. experiments with the new isotopes produced at FRiB will lead to a comprehensive description of nuclei, elucidate the origin of the elements in the cosmos, provide an understanding of matter in the crust of neutron stars, and establish the scientific foundation for innovative applications of nuclear science to society.
2 υπεραγώγιμα κύκλοτρα σε συνδυασμό με γραμμικό επιταχυντή και μεδιαχωριστή θραυσμάτων και πληθώρα RIBhttp://www.frib.msu.edu
Wednesday, February 27, 13
Τ ι μετράμε ;Ενέργειες σταθμών
Μάζες
Ροπές πυρήνα (μ, Q)
Ενέργειες σύνδεσης
Ενεργές διατομές
Παράμετροι συμμετριών
Δυναμικά αλληπιδράσεων
Wednesday, February 27, 13
Ενεργε ιακά επίπεδαΣε νέα ισότοπα είναι συνήθως η πρώτη πληροφορία (μέσω γ-αποδιέγερσης)
πληροφορίες για:
τρόπους διέγερσης,
ταλάντωσης,
περιστροφής,
αλληλεπιδράσεις
& δυναμική
Wednesday, February 27, 13
Ενεργε ιακά επίπεδαΣε νέα ισότοπα είναι συνήθως η πρώτη πληροφορία (μέσω γ-αποδιέγερσης)
συστοιχία GEMINI, RIKEN
πληροφορίες για:
τρόπους διέγερσης,
ταλάντωσης,
περιστροφής,
αλληλεπιδράσεις
& δυναμική
Wednesday, February 27, 13
ΜάζεςΗ ακρίβεια στη μέτρηση μαζών προσφέρει πληροφορία για την ισχύ της πυρηνικής αλληλεπίδρασης
Κατανόηση αστροφυσικών φαινομένων
Προσφέρει έλεγχο της θεωρίας
LEBIT
Wednesday, February 27, 13
Η /Μ ιδ ιότητες
Frank Stella, Polar Coordinates II
Υπάρχει αλληλεπίδραση με Η/Μ πεδία
Wednesday, February 27, 13
Η /Μ ιδ ιότητες
Frank Stella, Polar Coordinates II
Perturbation
!"#
Michigan State University
Υπάρχει αλληλεπίδραση με Η/Μ πεδία
Wednesday, February 27, 13
Ενεργές δ ιατομέςΠολύ σημαντικές για την Αστροφυσική
Χαρτογράφηση δυναμικού σε οριακές περιοχές
Μετρήσεις που απαιτούν ιδιαίτερη ακρίβεια, αλλά μπορούν να γίνουν και στο Δημόκριτο
Wednesday, February 27, 13
Δυναμικές συμμετρ ίες
Rick F. Casten, Yale
Wednesday, February 27, 13
Συνοπτικά . . .
Wednesday, February 27, 13
Συνοπτικά . . .Τι ψάχνουμε
Wednesday, February 27, 13
Συνοπτικά . . .Τι ψάχνουμε
Πού το ψάχνουμε
Wednesday, February 27, 13
Συνοπτικά . . .Τι ψάχνουμε
Πού το ψάχνουμε
Πώς το ψάχνουμε
Wednesday, February 27, 13
Συνοπτικά . . .Τι ψάχνουμε
Πού το ψάχνουμε
Πώς το ψάχνουμε
Τι έχουμε ανακαλύψει μέχρι στιγμής
Wednesday, February 27, 13
Συνοπτικά . . .Τι ψάχνουμε
Πού το ψάχνουμε
Πώς το ψάχνουμε
Τι έχουμε ανακαλύψει μέχρι στιγμής
Ποιοι δρόμοι ανοίγονται για τις επόμενες γενιές
Wednesday, February 27, 13
Courtesy of Joe Alterio
Wednesday, February 27, 13