Các tính chất và các mẫu hạt nhân

Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân Lời cảm ơn Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới TS.Phạm Thị Minh Hạnh người hướng dẫn tận tình giúp em trình hoàn thành đề tài Người dành cho em giúp đỡ ưu thời gian tham gia học tập, nghiên cưu trình làm khoá luận Đồng thời em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo tổ vật lý lý thuyết tạo điều kiện đóng góp ý kiến để em hoàn thành tốt khoá văn tốt nghiệp Tuy nhiên thời gian khuôn khổ cho phép đề tài hạn chế nên chưa tìm hiểu ý muốn Rất mong đóng góp bạn đọc quan tâm để đề tài hoàn thiện Qua trình làm khoá luận em hiểu thêm vật lý hạt nhân nhìn nhận vấn đề cách sâu sắc Đây sở tốt cho em trình công tác sau Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân Lời cam đoan Khóa luận tốt nghiệp hoàn thành hướng dẫn T.s Phạm Thị Minh Hạnh Tôi xin cam đoan rằng: - Đây kết nghiên cứu riêng - Kết không trùng với kết tác giả công bố Nếu sai xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục A- Mở đầu B- Nội dung Chương I: Hạt nhân tính chất hạt nhân I Cấu tạo hạt nhân II Kích thước hình dạng hạt nhân III Spin hạt nhân IV Mômen từ hạt nhân V Lực hạt nhân 10 VI Khối lượng lượng liên kết hạt nhân 12 VII Các mức lượng hạt nhân 14 Chương II: Các mẫu hạt nhân giải thích tính chất hạt nhân 15 I Mẫu giọt 15 II Mẫu lớp 20 III Mẫu suy rộng 32 IV Mẫu khí Fermi 40 V Mẫu quang học 44 C- Kết luận 51 D- Tài liệu tham khảo 53 Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân A mở đầu i lý chọn đề tài: Từ vật lý nguyên tử đến việc nghiên cứu vật lý hạt nhân hạt tranh vật lý mà nhà khoa học miệt mài tìm Là người học vật lý kiến thức hạt nhân nguyên tử đặc biệt cần thiết Nếu tranh nguyên tử phức tạp hình ảnh hạt nhân lại phức tạp nhiều, việc nghiên cứu hạt nhân tính chất hạt nhân vô quan trọng từ người ta tìm đại lượng đặc trưng cho hạt nhân mà vật lý đại gọi số lượng tử Các số lượng tử là: Điện tích, khối lượng, số khối, lượng liên kết, kích thước hình dạng hạt nhân, spin mômen từ,.… Nắm vững số lượng tử hạt nhân nguyên tử giúp hiểu sâu sắc tính chất hạt nhân nguyên tử, từ có nhìn tổng quát tranh hạt nhân, hiểu cấu trúc hạt nhân, ứng dụng chúng vào phục vụ sống người Tuy không đơn giản với nguyên tử, khoa học chưa có lý thuyết trọn vẹn thống giải thích cách đầy đủ tính chất tất loại hạt nhân Để nghiên cứu cấu trúc hạt nhân người ta dựa quan niệm đơn giản hoá tương tác nucleon dùng phương pháp gần để giải toán cấu trúc hạt nhân từ nảy sinh mẫu hạt nhân khác Việc nghiên cứu đặc trưng hạt nhân giải thích chúng thường gắn liền với việc nghiên cứu mẫu hạt nhân Tuy nhiên chưa có mẫu lý thuyết mô tả thành công khía cạnh cấu trúc Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân tính chất hạt nhân Vì lý mà em chọn đề tài: "Các tính chất mẫu hạt nhân" ii nhiệm vụ: Tìm hiểu đặc trưng chung hạt nhân nguyên tử tính chất hạt nhân Đi sâu tìm hiểu mẫu hạt nhân giải thích tính chất hạt nhân iii đối tượng nghiên cứu: Các tính chất hạt nhân mẫu hạt nhân iv phương pháp nghiên cứu: Sử dụng phương pháp đọc, tổng hợp, phân tích tổng quát hoá vật lý lý thuyết Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân b nội dung chương i hạt nhân tính chất hạt nhân i cấu tạo hạt nhân: Theo giả thuyết Ivanen Kô - Heisen Berg đưa năm 1932 hạt nhân cấu tạo hai loại hạt sau: + Proton (p): hạt mang điện tích (+), trị số tuyệt đối điện tích (e): 1,6 1019 C có khối lượng khối lượng hạt nhân nguyên tử Hiđrô (H), m p = 1,007276 u + Nơtron (n): hạt trung hoà điện có khối lượng m lớn so với khối lượng proton, m n = 1,008667 u Gọi chung hai hạt nucleon Hạt nhân có số khối A số nguyên tử Z gồm có A nucleon có Z proton N=A-Z notron Các hạt nhân có Z số khối A khác gọi hạt nhân đồng vị: VD : He, 23 He, 11 H, H, H Các hạt nhân có A Z khác gọi hạt nhân đồng khối: VD : 36 16 S, 36 18 Sb, 123 51 Sb, 123 52 Te Kí hiệu hạt nhân: AZ X với X kí hiệu nguyên tố Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý Khoá luận tốt nghiệp Nếu hạt nhân A1 Z1 X Các tính chất mẫu hạt nhân A2 Z2 Y có: Z1  A2  Z2 , Z2  A1  Z1 hạt nhân Y gọi hạt nhân gương hạt nhân X X, Y gọi hạt nhân đối xứng Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân ii kích thước hình dạng hạt nhân: Hạt nhân với thành phần vi mô tuân theo quy tắc lượng tử không ngừng chuyển động hạt nhân giới hạn rõ ràng Với mức độ gần coi phần lớn m hạt nhân tập trung thể tích hình cầu bán kính R Trong thực tế nên hiểu kích thước hạt nhân kích thước vùng giới hạn có tác dụng lực hạt nhân Có nhiều biện pháp xác định kích thước hạt nhân như: Thông qua tán xạ notron nhanh hạt nhân nguyên tử; phương pháp khảo sát phản ứng hạt nhân với hạt mang điện; phương pháp khảo sát lực hạt nhân Từ biện pháp nhà vật lý thực nghiệm tìm biểu thức xác định bán kính hạt nhân: R = R A1/3 với R =1,4.1015 (m)-bán kính Borh, A : số khối iii spin hạt nhân: Hạt nhân cấu tạo từ nucleon Nucleon hạt mang tính lượng tử, đại lượng đặc trưng cho tính chất lượng tử nucleon (tính chất vận động nội tại) gọi Spin nucleon Spin hạt nhân đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất vận động nội hạt nhân xác định bởi: + Tổng spin nucleon tạo lên hạt nhân + Do chuyển động quỹ đạo nucleon lòng hạt nhân Trong học lượng tử người ta CM Spin thuộc tính tất hạt vi mô Độ lớn momen Spin nhận giá trị: S = s  s 1  Trong lượng tử số s nhận giá trị gián đoạn số nguyên bán nguyên Đối với nucleon s = 1/2 Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân Trong hạt nhân nucleon phải chuyển động quỹ đạo xác  định, mà có momen xung lượng quỹ đạo L với nucleon thứ k hạt nhân mômen xung lượng toàn phần là:    Jk  Lk  Sk Momen xung lượng toàn phần hạt nhân:     J   J k   L k   Sk Với k: số nucleon k k k Đại lượng có hình chiếu lên trục 0Z là: J Z  m  Với m số lượng tử từ nhận giá trị m = -j, -j + 1, ……., j - 1, j Nếu ta cho trước j ta có 2j + giá trị m  Điều cho thấy J có 2j + cách định hướng Thực nghiệm chứng tỏ hạt nhân có số khối A chẵn Spin số nguyên Hạt nhân có số khối A lẻ Spin số bán nguyên Đối với hạt nhân chẵn - chẵn trạng thái Spin = Điều cho thấy hạt nhân nucleon loại có momen xung lượng toàn phần ngược chiều liên kết tạo thành cặp Thực nghiệm Spin hạt nhân chẵn-lẻ hay lẻ-chẵn nằm khoảng từ 1/2 đến 9/2 Pauli hạt nhân có Spin nguyên ( 0, 1, 2, …ví dụ photon có Spin = ) tương ứng với trạng thái chẵn tuân theo thống kê BôZơ-Anhxtanh chúng gọi hạt Bozon Các Bozon trạng thái tồn số lượng hạt Với hạt có Spin bán nguyên ( với hạt nhân có A lẻ) ứng với trạng thái lẻ tuân theo thống kê Fecmi-Đirăc Những hạt gọi hạt Fecmion Do bị nguyên lý Pauli ràng buộc nên trạng thái ứng với số lượng tử n, l, m, j chứa hạt Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân iv mômen từ hạt nhân: Nhờ máy quang phổ có độ phân giải cao người ta phát tách vạch phổ nguyên tử thành dãy vạch Có dãy tới 10 đến 15 vạch, khoảng cách vạch thường không vượt 0,1 - 0,2 A Hiện tượng gọi cấu trúc siêu tinh vi nguyên tử Để giải thích điều Pauli đưa giả thiết tách vạch gây tương tác momen từ hạt nhân với từ trường lớp vỏ electron gây Theo Pauli hạt nhân có momen từ tương tác với từ trường lớp electron gây nên Năng lượng tương tác bổ xung nguồn gốc tách vạch Số vạch phụ thuộc vào số Spin hạt nhân, độ lớn khoảng lượng mức phụ thuộc vào độ lớn momen từ Momen từ hạt nhân mặt momen riêng nucleon, mặt khác dòng phát sinh chuyển động quỹ đạo proton gây nên Trước hết ta xét theo quan điểm bán cổ điển, theo lý thuyết điện từ cổ điển, momen từ hệ tích điện chuyển động có dạng : e          r,V   dV    r,V  dV  dV 2c v 2c v Momen từ xác định tương tác hệ với trường lượng tương tác bằng:  u .H Mặt khác momen xung lượng toàn phần:    , M khối lượng nucleon P  M   r, V   dV  dV V e   P Vậy ta có:   2Mc Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 10 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân từ rút biểu thức lượng kích thích cách gần nhiệt độ tuyệt đối T nhỏ là:   2    kT  E     N   a  k T     E0 (2) Với N số hạt N = Z hạt proton N = A- Z hạt notron Thay E  P F ( PF xung lượng Fermi ) ta có:  2    M    A  Z   En         72        1/3 1/3 1/3  2    M   Z  Ep         72        1/3  kT   kT  2 (3) (4) với P xung lượng Fermi,  thể tích hạt nhân   A  Z      Đối với proton thì: P   3 Đối với notron thì: P   3 1/3 n F 1/3 Z    1/3 p F 1/3 Năng lượng kích thích toàn phần hạt nhân: 1/3 E t  E n  E p  0,07.A 2/3  Z1/3   A  Z    kT  (5) Năng lượng tính Mev kT đo Mev Chẳng hạn với A = 100, Z= 44, E t = 11  k T  Nếu ( kT ) = Mev E t = 11 Mev Mặt khác gán cho giá trị ( kT ) " bậc tự " Tương tự học thống kê cổ điển ta có 11 bậc tự do, theo quan điểm chất khí lý tưởng, phải có 3A bậc tự Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 45 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân Sự tăng mật độ mức lượng theo lượng kích thích tức tăng trạng thái theo nhiệt độ đặc trưng Entropi S T  Theo định nghĩa vật lý thống kê ta có: ST   k ln WT   ln W0  (6) Trong W T  số toàn phần trạng thái lượng tử hệ nhiệt độ cho Mặt khác theo nhiệt động:  dE  dT ST      a k 2T  2a k T T T (7) hay ST   2k a E (8) Dùng công thức (6) ta tính tỷ số mật độ: W T  W0 S k  e  e2 aE (9) với hạt nhân ví dụ có A = 100, Z = 44, E t = 11  k T  với: E = Mev kích thích hạt nhân tổ hợp Sau chiếm notron nhiệt: S e k  e19  108 Như gần trạng thái độ rộng mức 100 kev trạng thái kích thích Mev khoảng cách mức có milivon 2.2 Phân rã hạt nhân phản ứng hạt nhân: Lý luận thống kê có hiệu lực việc nghiên cứu phân rã phản ứng hạt nhân Ta xét trường hợp đơn giản phân rã  Xác suất phân rã  xác định xác suất hạt  truyền qua hàng rào thế, xác suất truyền qua hàng rào có dạng: P  e  (10) Trong  phụ thuộc vào lượng hạt  điện tích hạt nhân Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 46 Khoá luận tốt nghiệp Hằng số phân rã Các tính chất mẫu hạt nhân    e (11) Trong   có thứ nguyên, tần số Phép tính thống kê cho ta: ý nghĩa hệ số  D  e  (12) D tần số dao động điện tử tuyến tính có 2 khoảng kích thích mà ta xét Công thức (12) liên hệ xác suất phân rã  với mật độ toàn phần hạt nhân, mà không nói tới hạt  hạt nhân Lý luận thống kê đắn phân tích loại phản ứng khác phát hạt nhân tổ hợp Xác suất bốc tính toán hoàn toàn giống chất lỏng thông thường Trong tranh ta xem hạt nhân cân nhiệt động với chất khí hạt bốc Khi đó, số notron bay số notron bị hấp thụ notron hấp thụ tính Bốc proton có khác với bốc notron hàng rào coulomb Với Z nhỏ, hàng rào coulomb nhỏ bốc proton notron không khác nhau, với Z lớn bốc notron chiếm ưu Khi lượng kích thích lớn Deuteron, hạt (hoặc mảnh hạt nhân lớn ) bị bốc hơi, tượng làm nảy sinh " " buồng bọt nhũ tương ảnh Cần hiểu bốc hạt nhân bốc nguyên tử có điều khác quan trọng lượng phân tử bay từ mặt chất lỏng nhỏ so với lượng toàn chất lỏng nên nhiệt độ khối chất lỏng không đổi, đại lượng nhiệt độ mà ta nói nhiệt độ riêng hạt nhân tức nhiệt độ hạt nhân cuối sau bốc Trên ta mô tả mẫu Fermi áp dụng cho hạt nhân kích thích lượng cao mẫu cho kết đắn Cùng với quy luật phân bố thống kê, đồng thời có tính đến đặc tính trao đổi tương tác Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 47 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân nucleon người ta tính lượng liên kết mô tả tượng bão hoà lực hạt nhân Còn vài kết khác lượng mặt; lượng đối xứng; kết đôi;…… có tính chất hiệu ta không xét Hạn chế: Các kết lượng mặt; lượng đối xứng; lượng kết đôi …… tính theo mẫu khí Fermi có tính chất hiệu v mẫu quang học: Nội dung: Mẫu quang học đưa có mục đích mô tả trình tán xạ nucleon lên hạt nhân nặng với quan niệm cho tán xạ giống tán xạ ánh sáng lên vật bán suốt cải tiến mẫu vật đen, tức mẫu xem hạt nhân hình cầu "đen " hấp thụ toàn sóng nucleon tới tiết diện hình học Sự tiến kĩ thuật thực nghiệm năm gần cho phép ta rút tranh chi tiết tán xạ phân bố góc, tiết diện vi phân góc lớn đặc biệt trình tán xạ hạt phức tạp cho thấy việc dùng mẫu quang học để mô tả trình động lực nói thành công ứng dụng mẫu quang học: 2.1 Mẫu quang học tán xạ nucleon: Giả thiết mẫu quang học xem xét trình tán xạ nucleon lên hạt nhân nhiễu xạ sóng nucleon lên trường đó, tức ta không xem toán nhiều hạt mà toán chuyển động nucleon trường không phụ thuộc thời gian hạt nhân gây Lấy gốc toạ độ tâm hạt nhân, phương trình Schrodinger cho hàm sóng   r  nucleon có dạng: Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 48 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân 2m   U  r    r   k     (1) 2m E số sóng nucleon U  r  - hạt 2 Trong k  nhân Nghiệm tiệm cận phương trình chồng chất sóng phẳng tới sóng cầu phân kì, có dạng sau:   r r   e  ik r ei k r  f  r  r (2) Trong f( k, k') " biên độ tán xạ " theo hướng k' Với trình tán xạ đàn hồi k k' có độ lớn nhau, f phụ thuộc vào k góc  k k' Biên độ tán xạ biểu thị qua sau: f r      ik r e U  r    r  d 3r  4 (3) Bình phương mođun biên độ tán xạ xác định tiết diện hiệu dụng vi phân: ds    f  k,k d (4) Trong d  sin .d.d yếu tố vi phân góc đặc biệt Tiết diện tán xạ toàn phần tính theo công thức:  s   f    2.sin  d (5) Theo định lý quang học tiết diện toàn phần biểu thị qua phần ảo biên độ tán xạ phía trước:  t   r  s  4 Imf     k (6) Từ ta tính tiết diện phản ứng, tức tiết diện không đàn hồi:  r   t  s   4 Imf     f    sin  d k Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 49 (7) Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân Các thông số xác định U(r) ( độ sâu, bề rộng ) tính cách so sánh kết tính toán với kết thực nghiệm Khái niệm mẫu có nghĩa thông số tất nucleon khoảng lượng cho tất hạt nhân có A khác nhau, có biến thiên Vì tán xạ, có hấp thụ nên U(r) phức Từ phương trình Schodinger, ta rút phương trình liên tục sau:  div j = 2ImU  (8)       j = (9) mật độ dòng  2mi  Nếu hạt nhân hấp thụ div j phải khác âm hạt nhân Mặt khác phần thực ứng với hút âm, ta có: U(r) = - V(r) - i.W(r) (10) V(r) W(r) dương Chú ý phần ảo có vai trò quan trọng không việc tính tiết diện phản ứng (tiết diện khác W  0) mà việc tính ds    Nguyên nhân vật lý hạt nhân tán xạ s toán nhiễu xạ   R ( R - bán kính hạt nhân,  bước sóng Debroglie nucleon ) Điều khác hẳn với quang học thông thường, tượng tán xạ ánh sáng lên môi trường không đồng bước sóng nhở kích thước không đồng môi trường ánh sáng truyền theo định luật quang hình nhiễu xạ có vai trò 2.2 Các thông số quang học: Thế quang học có dạng đơn giá vuông góc, có dạng: U(r) = - V(r)  1 i.  V(r) = V (11) r < R Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 50 Khoá luận tốt nghiệp V(r) = r > R Các tính chất mẫu hạt nhân ;  W V0 (12) Với E n  Mev giá trị tối ưu để lý thuyết phù hợp với thực nghiệm là: V0 = 42 Mev,  = 0,03, R = 1,45.1013 A1/3 cm Thế có nhiều nhược điểm trước hết giá trị 0 s / r tính lớn   R Điều giải thích theo quan niệm mẫu ý hạt nhân bước sóng không lớn hơn: 1   ; Với V0 = 40 Mev, 2mV0 1  0,7.1013 cm, nhỏ kích thước hạt nhân Sự nhảy bậc bước sóng biên sắc hạt nhân làm cho notron khó đâm xuyên vào hạt nhân mà phần lớn bị phản xạ Điều hoàn toàn giống quang học Sự nhảy bậc chiết suất giới hạn hai môi trường dẫn tới phản xạ phản xạ lớn chêng lệch chiết suất lớn Điều cho ta thấy cần thiết phải bỏ quan niệm giới hạn sắc nét hạt nhân, mà phải dùng có biên nhoè tức giảm từ từ tới biên Thế hạt nhân có biên nhoè đưa Wood - Saxon có dạng sau: V(r) = V0 r R 1 exp( ) a (13) Mức độ giảm đặc trưng thông số a, giá trị thích hợp nhất: a = 0,65.1013 cm; R = 1,27.1013 A1/3 cm (14) Thực dạng đường cong không quan trọng cần đảm bảo cho giảm đủ nhanh biên Chẳng hạn loại khác: Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 51 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân r R  d 1   ( r  R  2d )( r  R  d ) V(r) = V0 1  4d  r  Rd 0 (15) với d = 3,66.1013 cm, R= ( 1,27 A1/3  0,3 ).1013 cm Đồ thị hố biểu diễn hình sau, so với trường hợp trên, có tính chất nhân tạo nhiều có ưu điểm tính toán dễ dàng Để giảm thông số cần phải xác định, ta chọn W(r) có dạng V(r) V r W r r  U đó: U(r) = - V(r)  1 i.  (16)  U0 / R R-d  U0 với E n ~14 Mev, giá trị tốt V0 = 42 Mev,  = 0,12 ( tức W = 5,05 Mev) Khi phụ thuộc 0 s / r vào A1/3 phù hợp A lớn, A nhỏ giá trị lý thuyết lớn Đối với phân bố góc tiết diện tán xạ phù hợp lý thuyết cho độ sâu cực đại nhiễu xạ lớn gần 1800 giá trị lý thuyết lớn giá trị thực nghiệm Để hiệu ta chọn hấp thụ mặt là:  (r  R)  W(r) = W0 exp   b2   (17) b = 0,98.1013 cm cho notron; 1,2.1013 cm cho proton Với E n = 14 Mev W0 = 17 Mev Sự phụ thuộc 0  s / r vào A1/3 lượng notron E n = 4,6 Mev 0 Nguyễn Thị Kim 2Oanh - 31D Lý 52 o o o Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân o o o o o Bảng sau cho thấy phù hợp lý thuyết theo mặt hấp thụ thực nghiệm: Tiết diện chiếm notron E n = 14 Mev ( tính barn ) Hạt nhân Thực nghiệm Lý thuyết Hạt nhân Thực nghiệm Lýthuyết Be 0,51  0,03 0,61 Cu 1,49  0,02 1,47 B o10 0,66  0,07 0,66 Zr 1,73  0,09 1,75 C 0,56  0,02 0,71 Ag 1,93  0,03 1,85 Al 1,02  0,02 1,0 Cd 1,91  0,03 1,90 Ti 1,33  0,03 1,34 Bi 2,56  0,04 2,54 Co 1,41  0,03 1,40 Thế hiệu tương tác spin - quỹ đạo có dạng:  V   Ui  ls  Mc  r r   (18) hiệu khử sai khác phân bố góc gần 1800 Tóm lại mô tả hạt nhân xem môi trường quang học có tính đến tương tác spin - quỹ đạo nucleon có dạng sau: Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 53 Khoá luận tốt nghiệp U(r) = V0 f(r) + i W0e Các tính chất mẫu hạt nhân  r  R  /b 2    df  r     Vso   ls  c  r dr   (19) Trong V0 , W0 , VSO thông số phụ thuộc vào lượng nucleon tới, số liên hệ với lượng nucleon tới sau ( En  15 Mev): V0 = 52,5 - 0,6 E W0 = 2,5 + 0,3 E (20) Wso = 10,0 - 0,2 E R = 1,27.1013 cm, hàm f(r) có tính chất gần không đổi hạt nhân giảm nhanh biên Các giá trị thông số mô tả trình tán xạ phù hợp với thực nghiệm, khử tượng dao động mạnh đường cong lẫn sai khác phía 1800 Đặc biệt hiệu tương tác spin - quỹ đạo cho phép ta tính độ phân cực nucleon tán xạ cách phù hợp, đặc điểm làm cho mô hình gần với tranh quang học 2.3 Mẫu quang học tán xạ hạt phức tạp: Trong phần ta mô tả mẫu quang học trình tán xạ nucleon ta thấy hiệu lực mẫu trình Trong năm gần người ta làm nhiều thí nghiệm tán xạ hạt phức tạp lên hạt nhân cho thấy việc áp dụng mẫu quang học cho trình đắn Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 54 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân S / d ( m barn/ st ) hạt  có E = 40,2 Mev Việc nghiên cứu tán xạ hạt phức tạp ion nặng, giai đoạn đầu Tuy nhiên người ta thấy rõ tất trình tán xạ hấp thụ phân cực, việc mô tả mẫu quang học thành công Hạt nhân tỏ suốt nucleon mà ion nặng, tới A = 18 theo kết thực nghiệm Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 55 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân c kết luận em trình bày nội dung đề tài: " Các tính chất mẫu hạt nhân " Từ giải thích tính chất đặc trưng hạt nhân dựa mẫu hạt nhân Trong đề tài em tìm hiểu mẫu hạt nhân: Mẫu giọt, mẫu lớp, mẫu suy rộng, mẫu khí Fermi, mẫu quang học Mỗi mẫu đưa giải thích số tính chất hạt nhân Chẳng hạn mẫu giọt để tính lượng liên kết giải thích tượng phân chia hạt nhân không giải thích hiệu ứng lớp mẫu lớp lại giải thích vấn đề thành công; mẫu lớp, mẫu suy rộng bổ xung cho giải thích tốt vấn đề phổ lượng đặc trưng trạng thái lượng thấp, đặc biệt cấu trúc tinh vi nội hạt nhân mẫu khí Fermi không xét tới cấu trúc lại cho kết đắn trạng thái lượng cao, mẫu quang học trình tán xạ kể tán xạ nucleon tán xạ hạt phức tạp mẫu mô tả phù hợp mẫu có vai trò định việc nghiên cứu tiết diện tương tác lượng cao Qua việc trình bày nội dung đề tài dễ dàng nhận định phù hợp mẫu với việc giải thích đặc trưng loại hạt nhân cụ thể: Mẫu giọt ứng với việc giải thích hạt nhân nặng Mẫu lớp giải thích đặc trưng hạt nhân magic gần magic Mẫu suy rộng sử dụng giải thích số đặc trưng hạt nhân biến dạng Mẫu khí Fermi ứng với việc giải thích đặc trưng số hạt nhân nặng có lượng kích thích lớn Mẫu quang học dùng để mô tả trình tán xạ nucleon lên hạt nhân nặng Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 56 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân Trên bước đường phát triển kết mẫu tích luỹ quý báu Lý thuyết hạt nhân tương lai xây dựng mẫu hạt nhân giải thích cách đầy đủ tính chất loại hạt nhân để từ giúp có nhìn tổng quát tranh hạt nhân Do thời gian hạn chế nên việc nghiên cứu đề tài chưa mong muốn, em mong nhận ý kiến đóng góp quý thầy cô bạn đọc Một lần em xin chân thành cảm ơn ! Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 57 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân d tài liệu tham khảo Hoàng Hữu Thư - Bài giảng cấu trúc hạt nhân - NXB ĐH trung học chuyên nghiệp Đặng Xuân Hải - Bài giảng vật lý hạt nhân hạt - 1987 Trường ĐHSPHN II Lê Trọng Tường - Vật lý hạt nhân hạt - 1991 Trường ĐHSPHN I Phạm Duy Hiển - Giáo trình vật lý nguyên tử hạt nhân - 1971 NXBGD Lê Chấn Hùng - Vũ Thanh Khiết - Vật lý nguyên tử hạt nhân - 1989 NXBGD Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 58 Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý Các tính chất mẫu hạt nhân 59 [...]... và các mẫu hạt nhân của các hạt nhân ở xa magic và đặc biệt nó thất bại khi áp dụng cho các hạt nhân có 155 < A < 185 và A > 225 là các hạt nhân biến dạng 3 Hạn chế của mẫu: - Mẫu lớp chưa giải thích được spin và tính chẵn lẻ của các hạt nhân lẻ lẻ, chưa mô tả được phản ứng hạt nhân - Không giải thích được tính chất của hạt nhân ở xa hạt nhân magic - Chưa mô tả được cơ chế của quá trình phân chia hạt. .. lực hạt nhân có các đặc điểm sau: a Lực hạt nhân không phải là lực điện vì tồn tại hạt nhân Deuteron chỉ có p và n thôi b Lực hạt nhân tác dụng khoảng cách rất ngắn cỡ 1015 m =1 fecmi Ngoài khoảng cách đó lực hạt nhân giảm nhanh xuống giá trị 0 Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 11 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất và các mẫu hạt nhân c Lực hạt nhân không phải là lực hấp dẫn người ta đã tính toán là lực hạt. .. luận này đối với các hạt nhân trung bình Một số các hạt nhân nhẹ có s = j - l khi trên mức thừa hoặc thiếu nhiều nucleon Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 32 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất và các mẫu hạt nhân Đối với các hạt nhân nặng A > 140 ứng với số notron từ 82 đến 126 thì quy tắc này đã không còn phù hợp Còn với các hạt nhân trung bình thì không có hạt nhân vi phạm Đối với các hạt nhân lẻ -lẻ cũng... tuân theo các định luật của vật lý lượng tử và tồn tại các trạng thái gián đoạn có năng lượng xác định Khi 1 hạt nhân chuyển dời từ một mức năng lượng này sang một mức năng lượng khác thấp hơn, photon bức xạ ra thường nằm trong vùng phổ tia gama Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 16 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất và các mẫu hạt nhân chương ii các mẫu hạt nhân và giải thích các tính chất hạt nhân i mẫu giọt:... như cấu hình nguyên tử mà nó phụ thuộc vào khoảng năng lượng phân cách giữa các cụm Dưới đây là sơ đồ các mức và các lớp hạt nhân khi tồn tại liên kết Spin - quỹ đạo: Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 27 Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý Các tính chất và các mẫu hạt nhân 28 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất và các mẫu hạt nhân Sơ đồ mức của proton 1/2 7i 126 1/2 4p 3/2 13/2 5/2 5f 6h 7/2... tác dụng ngắn và tính bão hoà của lực hạt nhân ( mỗi nucleon chỉ tương tác Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 15 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất và các mẫu hạt nhân với một số giới hạn các nucleon bên cạnh ) Còn sự giảm chậm của năng lượng liên kết riêng trong dãy hạt nhân nặng là do năng lượng tương tác Coulomb tăng khi số p tăng vii Các mức năng lượng hạt nhân: Hạt nhân cũng giống như các nguyên tử,... cả các mẫu hạt nhân, mẫu giọt là mẫu đơn giản nhất, mẫu giọt do N.Bohr đề ra năm 1936 Mặc dù đơn giản nhưng mẫu giọt được ứng dụng có kết quả trong việc giải thích nhiều tính chất của hạt nhân và phản ứng hạt nhân Mẫu giọt xuất phát từ quan niệm cho rằng hạt nhân có thể xem như một giọt chất lỏng không nén được có mật độ lớn (~ 1014 g / cm3 ), quãng đường tự do trung bình của nucleon trong hạt nhân. .. trường thế chung của hạt nhân và của các điện tử do bản thân các nucleon gây ra- hố còn lại gây ra trường Coulomb thế đáy phẳng và biên trên 2 Hạt nhân là tâm đối xứng 2 Không có tâm lực chung với cầu của trường lực nên thế đẳng các hạt nhân magic thế có đối xứng Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 24 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất và các mẫu hạt nhân hướng và phân bố mật độ lấy cầu và phân bố mật độ sẽ... thích được cấu trúc tinh vi nội tại của hạt nhân ii mẫu lớp: 1 Nội dung: Trong tự nhiên các hạt nhân có số proton hoặc số notron bằng 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 có nhiều thuộc tính đặc biệt Nhất là tính bền vững khác thường của chúng được gọi là các hạt nhân magic Hàng loạt sự kiện thực Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 22 Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất và các mẫu hạt nhân nghiệm đã chứng tỏ rằng với số... 2 ứng dụng mẫu lớp giải thích các tính chất của hạt nhân: 2.1 Giải thích các số magic: Từ hình vẽ sơ đồ mức của proton và notron ta thấy: Nguyễn Thị Kim Oanh - 31D Lý 29 Khoá luận tốt nghiệp E 2p 3/2 E 5 g 7/2 Các tính chất và các mẫu hạt nhân  1s1/2 ; E 3 d 5/2  2p1/2 ; E 4 f  5 s 9/2 ; E 6 h 9/2  3s 1/2 ; E 7i 7/2  3 d3/2 1/2  4p 1/2 ; lớn hơn hẳn các khoảng cách khác giữa các mức trong ... tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân tính chất hạt nhân Vì lý mà em chọn đề tài: "Các tính chất mẫu hạt nhân" ii nhiệm vụ: Tìm hiểu đặc trưng chung hạt nhân nguyên tử tính chất hạt nhân Đi sâu... Spin hạt nhân IV Mômen từ hạt nhân V Lực hạt nhân 10 VI Khối lượng lượng liên kết hạt nhân 12 VII Các mức lượng hạt nhân 14 Chương II: Các mẫu hạt nhân giải thích tính chất hạt nhân 15 I Mẫu giọt... Khoá luận tốt nghiệp Các tính chất mẫu hạt nhân chương ii mẫu hạt nhân giải thích tính chất hạt nhân i mẫu giọt: Nội dung: Trong tất mẫu hạt nhân, mẫu giọt mẫu đơn giản nhất, mẫu giọt N.Bohr đề