Kierunki badań
Struktura jądra atomowego
Zjawisko Dopplera w fizyce jądrowej
Metoda DSAM – w trakcie hamowania jądra emitującego kwant gamma
Trzeba po nią sięgnąć gdy czas hamowania jądra odrzutu w stoperze jest porównywalny z czasem τ. Metoda analizy dopplerowskiego kształtu linii pozwala wyznaczyć czasy życia rzędu 10–14—10–11s.
![[Rozmiar: 25257 bajtów]](rob3.jpg)
Jądra odrzutu wyhamowuje się tutaj w gęstej materii natychmiast po ich powstaniu. W tym celu tarcza nałożona jest bezpośrednio na stoper. Natomiast w Warszawie stosujemy stoper wykonany z materiału tarczy. Tym sposobem gruba tarcza spełnia automatycznie funkcję stopera co zwiększa znacząco wydajność całej metody. Pozwala też uniknąć wielu szkodliwych zjawisk jak np. złe przyleganie tarczy do stopera (często na granicy tarczy i stopera mogą wytwarzać się bąbelki powietrza). Hamujące jądra emitują mierzone w układzie laboratoryjnym kwanty gamma. Procesy emisji zachodzące na początku procesu hamowania dają linie przesunięte, zaś po jego zakończeniu – linie nie przesunięte.
![[Rozmiar: 26451 bajtów]](rob4.jpg)
Ponieważ w momencie emisji jądro może mieć dowolną prędkość, obserwuje się kontinuum zawarte między dwiema wartościami granicznymi. W praktyce znaczy to, że linia gamma poszerza się, a jej punkt ciężkości ulega przesunięciu. To kontinuum to jest widmo energetyczne pojedynczego przejścia gamma, którego kształt jest uzależniony również od wielkości τ. Na rysunku powyżej widzimy ideę metody DSAM — a) jest to rozpad poziomu wzbudzonego tuż po wytworzeniu jądra końcowego; b) póżniejszy rozpad poziomu wzbudzonego po częściowym wyhamowaniu jądra końcowego; c) rozpad poziomu wzbudzonego dopiero po zatrzymaniu się jądra odrzutu. Odpowiednie wkłady do widma od przypadków a), b), c) pokazane zostały na wykresie obok.
W przypadku c) jądro pocisku wywołuje w tarczy reakcję fuzji. Jądro końcowe na skutek oddziaływania elektromagnetycznego z atomami tarczy traci swoją energię kinetyczną i maleje jego prędkość. Jeśli w pewnej grupie jąder końcowych populowany stan wzbudzony przeżyje na tyle długo, że emisja kwantu gamma nastąpi dopiero po zatrzymaniu się jądra końcowego, to energia kwantu gamma z rozpadu tego poziomu zmierzona przez układ detekcyjny, nie będzie przesunięta dopplerowsko. Rozpad stanu wzbudzonego w takiej grupie jąder da wkład do widma energetycznego zaznaczony kolorem czerwonym. W przypadku b) jądro pocisku wywołuje reakcję fuzji, powstaje wzbudzone jądro końcowe. W tej grupie jąder stan wzbudzony rozpada się zanim jądro odrzutu zostanie zatrzymane w tarczy. Więc zgodnie ze wzorem
E(θ) = E0 (1 + β cosθ)
energia kwantów rejestrowana w tej grupie jąder będzie inna o czynnik
E(θ) β cosθ
co da wkład zaznaczony kolorem zielonym. Istnieje prawdopodobieństwo iż w pewnej grupie jąder odrzutu stan wzbudzony rozpada się tuż po reakcji fuzji – przypadek a). Wówczas jak już wcześniej wspominaliśmy obserwowane energetyczne przesunięcie dopplerowskie jest największe. Promieniowanie emitowane z tej grupy jąder da wkład do widma symbolicznie zaznaczony kolorem niebieskim. Zachodzą wszystkie przypadki a), b) i c) więc rejestrowane widmo będzie niejako obwiednią wkładów ze wszystkich przypadków.
W zależności od tego jak długi jest czas życia τ poziomu wzbudzonego, różne będą poszczególne wkłady od przypadków a), b) i c), dlatego właśnie analiza kształtu dopplerowskiego zmodyfikowanego widma pozwala na wyznaczenie τ.
Źródło: Ernest Grodner, praca magisterska wykonana w Zakładzie Fizyki Jądra Atomowego Uniwersytetu Warszawskiego w 2002 r.