Einführung in Die Kernphysik: Für Physiker Und Ingenieure Im Hauptstudium

ISBN-13: 9783528033286 / Niemiecki / Miękka / 1979 / 297 str.

Detlef Kamke

Opis

Das vorliegende Buch ist aus einer Vorlesung entstanden, die ich an der Ruhr-Universitiit Bochum im Rahmen des Zyklus "Struktur der Materie" gehalten habe und die fUr Studenten nach dem Vorexamen (ab 5. Semester) bestimmt war. In dieser dreistiindigen Vorlesung konnten natiirlich nur Ausschnitte aus dem Gesamtgebiet gebracht werden (Ergiinzung durch eine Stunde Obungen). Es wurde daher versucht, grundlegende Dinge zu be sprechen, und selbst dies konnte nur in Auswahl geschehen, wenn man erfahrungsgemii vorhandene Verstiindnisschwierigkeiten durch etwas genauere, auch theoretische Betrachtungen beheben wollte und damit den Zugang zur weitergehenden Literatur erleichtern wollte. Fur die AusfUhrung einer Vielzahl von Berechnungen, die Herstellung von Zeichnungen und fUr Photoarbeiten danke ich herzlich Frau Barbara Hoheisel, Frau Doris Runzer und Frau Dagmar Hake. Ebenso gilt mein Dank fUr die sorgfiiltige Herstellung des Manuskriptes Frau Elke Wiese/mann. Schlie lich danke ich meinem Assistenten Dr. J. Krug fUr Diskussionen und Verbesserungsvorschliige zum Inhalt des Buches, sowie die Zusammen steHung des Sachwortverzeichnisses und das Mitlesen der Korrekturen. D. Kamke Bochum, Juni 1978 v I nhaltsverzeichnis 1 Eigenschaften der Atomkeme und ihre experimenteUe Bestimmung ......... . 1.1 Einleitung ........................................... .

Spis treści

1 Eigenschaften der Atomkerne und ihre experimentelle Bestimmung.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Masse der Nuklide, Kernbindungsenergie, Bindungsenergie pro Nukleon.- 1.2.1 Teilchenbahnen und Ionenoptik.- 1.2.2 Dispersion und Auflösungsvermögen.- 1.2.3 Messung der Nuklidmassen.- 1.2.4 Bindungsenergie.- 1.3 Energieschema, Separationsenergie, Energietönung.- 1.4 Streuung schwerer Teilchen zur Bestimmung des Kernradius.- 1.4.1 Wirkungsquerschnitt.- 1.4.2 Elastische Streuung im Coulomb-Feld (Rutherford-Streuung).- 1.4.3 Abweichungen von der Rutherfordschen Streuformel.- 1.4.4 Ablenkungsfunktion.- 1.4.5 Experimentelle Ergebnisse.- 1.5 Streuung von Elektronen zur Bestimmung des Kernradius.- 1.5.1 Streuformel und Formfaktor.- 1.5.2 Energiespektrum und Winkelverteilung der gestreuten Elektronen.- 1.5.3 Ladungsverteilung und Formfaktor.- 1.5.4 Experimentelle Ergebnisse.- 1.6 Atomphysikalische Methoden zur Bestimmung des Kernradius.- 1.6.1 Die stationären Zustände bei punktförmigem Kern.- 1.6.2 Berücksichtigung der Ausdehnung des Kerns.- 1.6.3 Experimentelle Ergebnisse.- 1.6.4 Ergänzung: Endliches Kernvolumen und Elektronenhülle.- 1.7 Drehimpuls (Spin), magnetisches Moment, elektrisches Quadrupolmoment.- 1.7.1 Die magnetische Wechselwirkung zwischen Elektronenhülle und Kern.- 1.7.2 Die elektrische Wechselwirkung von Hülle und Kern.- 1.7.3 Experimentelle, nicht-optische Untersuchungen.- 1.7.3.1 Atomstrahl-Resonanz-Experimente.- 1.7.3.2 Kernmagnetische Resonanz in Flüssigkeiten und Kristallen.- 2 Kernmodelle.- 2.1 Empirische Massenformel (Flüssigkeits-Tropfen-Modell).- 2.2 Das einfachste Modell: Nukleonen im Potentialkasten mit unendlich hohen Wänden.- 2.3 Der endlich tiefe Potentialtopf.- 2.4 Gebundene Zustände im isotropen Oszillator-Potential.- 2.5 Abgeschlossene Nukleonenkonfigurationen und Ein -Teilchen-Modell mit Spin-Bahn-Wechselwirkung.- 2.6 Einschaltung: Einige Ergebnisse der Quantenmechanik und Vektor-Addition von Drehimpulsen.- 2.7 Magnetisches Moment und Quadrupolmoment im Ein -Teilchen-Modell.- 2.7.1 Magnetisches Moment.- 2.7.2 Elektrisches Quadrupolmoment.- 2.7.3 Vergleich mit experimentellen Daten.- 2.8 Das Ein-Teilchen-Schalenmodell mit Zwei-Nukleonen-Zuständen.- 2.8.1 Die Kerne mit A = 6.- 2.8.2 Der Kern 16O.- 2.9 Deformierte Atomkerne: Rotationsspektrum.- 2.9.1 Beschreibung der rotatorischen Bewegung des Kerns.- 2.9.2 Quantenmechanische Formulierung.- 2.9.3 Energie der Rotationsbewegung.- 2.9.4 Kerne mit Rotationszuständen.- 2.9.5 Ein zusätzliches Nukleon.- 2.10 Schwingungen des Kerntropfens.- 2.10.1 Schwingungen auf einem kugelförmigen Kern.- 2.10.2 Permanent verformte Kerne.- 2.11 Das Nilsson-Modell.- 2.12 Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung.- 3 Kernreaktionen.- 3.1 Übersicht, Schema experimenteller Untersuchungen.- 3.2 Kinematik, Labor- und Schwerpunktsystem.- 3.3 Wirkungsquerschnitt.- 3.4 Streuung und Reaktion (allgemeine Wellenmechanik).- 3.4.1 Koordinaten und Kanäle.- 3.4.2 Kräftefreier Fall.- 3.4.3 Wirkungsquerschnitt aus der asymptotischen Lösung.- 3.4.4 Partialwellenzerlegung.- 3.4.5 Wirkungsquerschnitt.- 3.5 Streuphase.- 3.6 Modellrechnungen für Streuphasen.- 3.6.1 Neutronenstreuung am undurchdringlichen Kern.- 3.6.2 Neutronenstreuung am Potentialtopf, l = 0 (S-Streuung).- 3.6.3 Neutronenstreuung am Potentialtopf, l ? 0, Potentialresonanzen.- 3.6.4 Potentialschwelle und Resonanz.- 3.7 Grenzfall kleiner Einschu?energie; Streulänge und effektive Reichweite ....- 3.8 Die Verbindung zum Kernrand, Schwellendurchlässigkeit (Penetration) und Transmission.- 3.8.1 Wellenfunktion am Kernrand und Streufunktion.- 3.8.2 Coulombfunktionen.- 3.8.3 Diskussion der Streufunktion.- 3.8.4 Wirkungsquerschnitt.- 3.8.5 Rutherfordsche Streuformel, Streuung geladener Teilchen.- 3.8.6 Penetration (Schwellendurchlässigkeit) und Transmission.- 3.8.7 JWKB-Verfahren, WQ bei kleiner Energie (S-Faktor).- 3.9 Resonanzen des Wirkungsquerschnitts, Breit-Wignersche Formel.- 3.10 Überblick über spezielle Kernreaktionen.- 3.10.1 Stark exotherme Reaktion mit (langsamen) Neutronen.- 3.10.2 Stark exotherme Reaktion mit (langsamen) geladenen Teilchen.- 3.10.3 Endotherme Reaktion mit Neutronen.- 3.10.4 Endotherme Reaktion mit auslaufenden geladenen Teilchen.- 3.10.5 Viele Niveaus.- 3.10.6 Direkte Kernreaktionen.- 4 Radioaktivität.- 4.1 Übersicht und einfache Gesetzmä?igkeiten.- 4.2 ?-Radioaktivität.- 4.3 Emission von Kern-Gamma-Strahlung.- 4.3.1 Multipol-Strahlungsfelder als stehende Felder des Hohlraumes.- 4.3.2 Drehimpuls des Strahlungsfeldes; Felder mit Ausstrahlung.- 4.3.3 Übergangswahrscheinlichkeit, Lebensdauer, Auswahlregeln.- 4.3.4 Innere Umwandlung (Internal Conversion, I.C.).- 4.4 ?-Zerfall, ?-Radioaktivität.- 4.4.1 Energie.- 4.4.2 Neutrino.- 4.4.3 Energiespektrum.- 4.4.4 Zerfallskonstante.- 4.5 Paritäts-Experimente beim ?-Zerfall.- 4.6 Schwache Wechselwirkung.- Sachwortverzeichnis.