21
İPEK GEZER BETA PARÇACIKLARI

Beta parçacıkları200

Embed Size (px)

Citation preview

İPEK GEZER

BETA PARÇACIKLARI

İÇİNDEKİLER

1.Beta Bozunumu

Bozunumu

Bozunumu

e- Yakalama

2.Beta Spektrumu

3.Beta Bozunumunun Enerjisi

4.Nötrino

5.Anti-Nötrino

6.Nötrino Algılama

7.Yarı Ömür Ve Enerji Arasındaki İlişki

BETA BOZUNUMU

Çekirdeklerin negatif elektron yakalamaları ilk gözlenen radyoaktif olaylardan biridir. Bu olayın tersi,yani bir çekirdeğin atom elektronlarından birini yakalaması ise 1938’de Alvarez’in çekirdek tarafından yakalanan atom elektronunun boşalttığı yerin doldurulması sırasında yayınlanan karakteristik X ışınlarını bulmasına kadar gözlenememiştir. 1934’te Joliot Curies ilk kez radyoaktif bozunmada pozitif elektron(pozitron) yayınlanması olayını gözlediler. Bu üç nükleer olay birbiriyle yakından ilgili olup Beta ()Bozunumu olarak adlandırılır.

bozunumu: Eğer bir radyonüklidin kararsızlığıçekirdekteki nötron fazlalığından ileri geliyorsa,çekirdeğindeki enerji fazlalığını gidermek içinnötronlardan birini proton ve elektron halinedönüştürür. Proton çekirdekte kalırken, elektronhızla atomdan dışarı atılır.

n p + e- +

bozunumu: Atomun kararsızlığı nötron

azlığından veya proton fazlalığından ileri

geliyorsa protonlardan biri nötron ve pozitif yüklü

elektrona (pozitrona) dönüşür.

p n + e+ +

Elektron Yakalama Olayı : Çekirdek proton

fazlalığından dolayı kararsız ise atomun çekirdeğe

yakın (K, L) yörüngelerine yakın elektronlarından

biri çekirdek tarafından yakalanır. Elektronla bir

proton birleşerek nötron ve nötrino haline dönüşür

p + e- n + ν

BETA SPEKTRUMU

Beta bozunumunda yayımlanan beta ışınları sürekli bir enerji dağılımına sahiptir. ; izotoptan çıkan beta parçacıkları arasında çok zayıf bir enerjiden belli bir maksimum enerji değerine kadar her enerjide betalar bulunur. Bu bakımdan, beta spektrumları aralıklı kesin enerji değerini gösteren çizgili alfa spektrumundan ayrılır. Beta spektrumlarının sürekli oluşu, beta bozunumu sırasında nötrino adı verilen yüksüz bir parçacığın yayımlanması ve reaksiyon enerjisinin (spektrumun maksimum enerji değeri), beta parçacığı ile nötrino arasında rast gele olarak bölüşülmesi ile açıklanır.

Beta parçacığı enerji spektrumu

Beta Bozunumunun Enerjisi

Beta bozunumunda ki reaksiyon enerjisi

Q: ilk ve son nükleer kütle enerjileri arasındaki fark.

Durgun haldeki n bozunumu için:

Protonun geri tepme 0,3 keV enerjisi ihmal edilirse. Bozunma enerjisi e- ve arasında paylaşılır.

Anti Nötrino ihmal edilirse

n p + e- +

Q = (mn-mp-me-m )c2

Q = T p+T e+T

Ǫ = (Te)max olur.

Nötrino kütlesizdir ve ışık hızıyla hareket eder, enerjisi E ile gösterilir.

Elektron için: Ee=Te+mec2: mec

2: Elektronun durgun kütle

enerjisi.

ZA XN → Z+1

A XN-1 + e- +

Qβ = [mN (ZA X) –mN(Z+1

A X`) – me ]c2

mN :Nükleer kütle m(AX) nötr atom kütlesine çevirmek için :

m (A X) c2 = mN (A X) c2 + Zme c2

Atom Kütleleri Cinsinden

Qβ = {[ m (A X) - Zme] - [m(A X`) – (Z + 1) me] - me} c2

Bu bağıntıda elektron kütleleri birbirini götürür.

Qβ = [ m (A X) – m(A X`) ]c2 elde edilir.

Burada kütleler nötr atom kütleleridir. Q değeri

elektron ve nötrino arasında paylaşılan enerjiyi

temsil eder.

Qβ = Te + Tv Elektronun enerjisi maksimum

olunca nötrino nun sıfırdır.

(Te)mak = Qβ

Pozitron bozunumunda Qβ : elektron kütleleri ihmal

edilmez.

ZA XN → Z-1

A XN+1 + e+ + ve

Atom kütleleri cinsinden

Qβ = [ m (A X) – m(A1X`) – 2me ]c2

NÖTRİNO

ışık hızına yakın hıza sahip olan, elektriksel yükü sıfır olan ve maddelerin içinden neredeyse hiç etkileşmeden geçebilen temel parçacıklardır. Bu özellikleri nötrinoların algılanmasını oldukça zorlaştırmaktadır. Nötrinoların çok küçük, ancak sıfır olmayan durgun kütleleri vardır.Yunan alfabesindeki ν (nü) ile gösterilir.

Nötrinolar belirli atom

bozunmalarında veya

güneşteki, kozmik

ışınlar atomlara

çarptığında oluşan

nükleer reaksiyonlar

sonucu gibi belirli

olaylarda açığa

çıkarlar.

ANTİ NÖTRİNO

Anti-nötrinolar beta bozunması sonucu ortaya

çıkan, nötr olan nötrinoların karşı-

parçacıklarıdır.½ spine sahiptirler ve lepton ailesi

parçacıklara girerler. Anti-nötrinolar da nötrinolar

gibi maddelerin içinden geçerler ve sadece

yerçekimi kuvveti ve zayıf kuvvetle etkileşirler.

NÖTRİNO ALGILAMA

Günümüzde Cowan-Reines deneyi olarak bilinen deneyde

nükleer reaktördeki beta bozunmasında nötrinonun protona

çarpması sonucu ortaya nötron ve pozitron çıkar.

νe+p+ n0+e+

Ortaya çıkan pozitron derhal bir elektronla birleşerek iptal

olur ve bu birleşme sonucu ortaya çıkan iki gama ışını

algılanabilir.Nötron ise uygun bir çekirdek tarafından

yakalanır ve ortaya gama ışını çıkar. Bu rastlantısal iki olay -

pozitronun iptal olması ve nötronun yakalanması- anti nötrino

etkileşimi için özgül işaretlerdir.

Günümüzde bu deney sonucu tahmin edilmiş olan ve

ortaya çıkan parçacığın anti-nötrino olduğu bilinmektedir

Böylece ve ‘nun farklı parçacıklar olduğu

gerçeği kabul edildi. Fakat ‘yu ‘dan ayıran

temel özellik helisliktir. Tüm ‘ların spin

vektörleri lineer momentum vektörlerine

paralelken tüm ‘ların spinleri momentuma zıt

yöndedir. Helislik değeri için +1, için -

1dir.

YARI ÖMÜR VE ENERJİ ARASINDAKİ

İLİŞKİ

Beta bozunumunun yarı ömürleri milisaniye

mertebesinden 1016 yıla kadar uzanır.

Yarı ömürlerin bu kadar geniş bir aralığa

yayılmasının gerçek kaynağı L>0 açısal

momentumlu bir parçacığı ve bir nötrino

yaratmanın güç olmasıdır. 1 MeV enerjili bir

parçacığının tipik açısal momentumu L~0.04

mertebesinde bir maksimum değere sahiptir. Bu

elektron ve nötrinonun L>0 kuantum sayılı bir

durumda yayınlanması olasılığının çok küçük

olması anlamına gelir.

REFERANSLAR

http://websitem.gazi.edu.tr/site/hicabi

http://tr.wikipedia.org/wiki/N%C3%B6trino

http://www.nenedir.net/nedir/fizik/8037-

nukleer-radyasyon.html

http://yunus.hacettepe.edu.tr/~kaptan/dersler/

443/not/beta_bozunumu.pdf

Kenneth s. Krane nükleer fizik 1. cilt

TEŞEKKÜRLER…