Семинар 9 Гамма распад

СЕМИНАР 9
ТЕМА «γ – РАСПАДЫ. ЭФФЕКТ МЕССБАУЭРА.»
8-10. 04 2013
Изменения состояний атомных ядер, сопровождающиеся испусканием или поглощением квантов электро,
магнитного поля, называются
 - переходами. Законы
сохранения энергии, момента количества движения,
четности при  - переходах:
Е i  E f  E  T

 
 

 
J f  Ji  J , Ji  J f  J  Ji  J f
Pf  Pi  P ,
P  Pi  Pf
Кинетическая энергия ядра отдачи при  - переходах :
E2
T  ER 
2Mc 2
Характеристики возбужденного состояния ядра определяются с точностью, например, для 191Ir :
E 129KýB
Ir 
191
*
Ir , E  t  ;   E 
191

6.6 10 16 ýÂ  ñ
6



6
.
6

10
ýÂ
10
T1
10 ñ
2
Äëÿ ýòîãî ïåðåõîäà : T1  10 10 c,
2
Таким образом, испускаемые - кванты немонохроматичны с естественной шириной Г=∆Е=10-6 эВ.
Энергия отдачи и доплеровское уширение линии для
ядра 191Ir можно оценить следующим образом:
Е2
(130  10 3 ) 2
Eотд 

 0,05 эВ
2
6
2Mс
2  191  931  10
Е D  2 Eотд  кТ  2 0.05  0.025  0.07 эВ
Правила отбора по четности для электрических (EJ) u
магнитных (MJ) переходов:
Pi Pf  (-1) J  для ( ЕJ ) фотонов
Pi Pf  (-1) J 1  для ( МJ ) фотонов
Где полный момент количества движения фотона J с
учетом орбитального момента L:



J   S   L , и при фиксирован ном J
L  J  1; P    (1) L  (1)( 1) L  (1) L 1
Задача 1. Определить типы и мультипольности
 - переходов: 1) 1- → 0+; 2) 1+ → 0+; 3) 2- → 0+;
4) 2+ → 3-;
5) 2+ → 3+ ; 6) 2+ → 2+.
Задача 2. Рассчитать доплеровское уширение спектральной линии с энергией Е = 1 МэВ при комнатной
температуре (Т = 300 К) для ядра 50Х.
Задача 3. Определить энергию, тип (электрический,
магнитный) и мультипольность - квантов, возникающих при переходах ядра 12С из первого возбуждённого состояния 2+, Еexs = 4.43 МэВ в основное
состояние. Оценить кинетическую энергию отдачи
ядра.
Задача 4. Определить тип и мультипольность излучения из первого возбуждённого состояния ядра
137 Ва(11/2)- в основное состояние 5/2-.
56
Задача 5. Определить энергию возбуждения ядра с
массой M, которую оно получает при захвате
 - кванта с энергией ћω.
Задача 6. Найти ширины возбужденных состояний
ядра 57Fe, если средние времена жизни возбужденных
состояний составляют τ (5/2-) = 0,89·10-8 с,
τ (3/2-) = 10-7 с. Доказать невозможность резонансного
поглощения γ – квантов, излученных при распаде этих
состояний, покоящимися ядрами 57Fe в основном и
первом возбужденном состояниях.
Задача 6. Найти ширины возбужденных состояний
ядра 57Fe, если средние времена жизни возбужденных
состояний составляют τ (5/2-) = 0,89·10-8 с,
τ (3/2-) = 10-7 с. Доказать невозможность резонансного
поглощения γ – квантов, излученных при распаде этих
состояний, покоящимися ядрами 57Fe в основном и
первом возбужденном состояниях.
Задача 7. Свободное ядро 119Sn с энергией возбуждения
E=23,8 кэв переходит в основное состояние, испуская γ
- квант. Ширина данного уровня Г = 2,4·10-8 эв.
Возможно ли резонансное поглощение такого γ -кванта
другим свободным ядром 119Sn, находящимся в
основном состоянии, если первоначально оба ядра
покоились?
Задача 8. С какой скоростью должны сближатся
источник и поглотитель, состоящие из свободных ядер
191Ir, чтобы можно было наблюдать максимальное
поглощение γ - квантов с энергией 129 кэв?
Задача 9. По схеме низших возбужденных состояний
ядра 208Pb определить наиболее вероятный путь
распада возбужденного состояния 4- с энергией 3,475
МэВ. Указать мультипольности переходов.