Kernphysik

SS 2013, HHU Duesseldorf, Prof. Dr. Thomas Heinzel
Vorlesung: Kern- und Elementarteilchenphysik, inoffizielle Mitschrift
by: Christian Krause, Matr. 1956616 5 KERNKRÄFTE + KERNMODELLE
= 4πr 2 |4(r)| 2 dr = 4π · |u a | 2 dr für r > r 0
= 4πA 2 ae −2r/a ⇒ W (r > r 0 ) ≈ 0, 8
p,n haben Abstand deutlich > r 0 , d ist nicht kugelsymmetrisch, el. Quadrupolmoment
Q E (d) = 2, 86 · 10 −27 e · cm 2
5.2 Proton-Neutron-Streuung
(i) Niederenergetisch (s-Wellen-Streuung): z.B: Thermische Neutronen in flüssigen H 2 , Allein durch
starke WW bestimmt. Keine Coulomb-Abstoßung
σ erwartet: π · (5, 7fm) 2 ≈ 4, 4 · 10 −24 cm 2 = 4, 4 barn
σ gemessen: ≈ 20, 3 barn, Faktor 5!
Erklärung: Spinabhängigkeit des Wirkungsquerschnitts:
σ n−p
↑↑
< σ n−p , da ↑↑ bindend, ↑↓ antibindend
↑↓
Kernspin: ⃗ I np = ⃗ I n + ⃗ I p :
⃗I n ↑↑ ⃗ I p : I = 1, m I = 0, ±1
⃗I n ↑↓ ⃗ I p : I = 0, m I = 0
3 coparallele Zustände, 1 antiparalleler Zustand, alle gleich wahrscheinlich
zu 75% Streuung im Triplett-Zustand, zu 25% im Singlett-Zustand
σ gemessen = 3 } {{ } 4 σ ↑↑ + 1
} {{ } 4 σ ↑↓ ⇒ Abschätzung von σ ↑↓ ≈ 68 barn
20,3 barn
4,4 barn, so.
(ii) Hochenergetische Streuung:
Bisher immer: dσ
dΩ
nimmt stark ab mit steigendem Streuwinkel
Beobachtung: dσ
dΩ (p − n) ≈ symmetrisch um π 2 herum?
Falls Teilchen ununterscheidbar: Die beiden Prozesse liefern identische Signale
1. Neutron und Proton fliegen aneinander vorbei
2. Neutron und Proton werden zurückgestreut
Aber: Detektor kann zwischen p, n unterscheiden → ?
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