» Strona główna » Kierunki badań » Spektroskopia » Zjawisko dopplera w fizyce jądrowej » Metoda RDM

Kierunki badań

Struktura jądra atomowego

Zjawisko Dopplera w fizyce jądrowej

Metoda RDM – metoda odległości przelotu jąder odrzutu

Metoda RDM jest użyteczna dla czasów życia z przedziału 10–9—10–12s. Wzbudzone jądro wytworzone w wyniku reakcji jądrowej zachodzącej w cienkiej tarczy opuszcza ją z wartością pędu wynikającą z kinematyki reakcji. Linia γ wysyłana w czasie lotu jądra jest przesunięta w stosunku do linii spoczynkowej wskutek zjawiska Dopplera. Produkty reakcji można zatrzymywać na grubej płytce ustawionej w odpowiednio regulowanej odległości od tarczy. Jądra, które zdążyły dobiec do płytki w stanie wzbudzonym produkują linię nie przesuniętą natomiast linie pochodzące od pozostałych jąder są dopplerowsko przesunięte. Ze zmian stosunku natężeń obu linii w zależności od odległości płytki stopującej od źródła można przy znanej prędkości produktów reakcji wyznaczyć czas życia stanów wzbudzonych.

[Rozmiar: 20060 bajtów]

Układ doświadczalny w metodzie RDM – kolorem niebieskim zaznaczono kwanty gamma emitowane w ruchu. Czerwonym oznaczone są kwanty gamma emitowane po zatrzymaniu się jąder odrzutu w stoperze. Niech odległość między tarczą a stoperem wynosi D oraz jądra opuszczają tarczę z prędkością v, wówczas czas przelotu dystansu D wynosi tD = D/v. Po tym czasie jądro odrzutu dociera do stopera i zostaje w nim zatrzymane. Liczba kwantów gamma wyemitowanych po zatrzymaniu wyniesie

IS = N0 exp(–tD/τ) = N0 exp(–D/vτ)

gdzie: τ – czas życia poziomu wzbudzonego, N0 – liczba wszystkich emitowanych kwantów gamma, IS – intensywność nieprzesuniętej części linii energetycznej.

Liczba kwantów gamma wyemitowanych w czasie lotu wynosi

IF = N0 – IS = N0 [1 – exp(–D/vτ)]

gdzie IF – jest intensywnością przesuniętej dopplerowsko części linii energetycznej.

Wyznaczany w eksperymencie iloraz

R(D) = IS / (IS + IF)

nie zawiera już liczby N0 i jest funkcją odległości D (którą znamy) i czasu życia τ, który wyznaczamy. Aby mierzyć krótsze czasy życia trzeba zmniejszać odległość D.

Metoda ta choć prosta jest trudna do zrealizowania. Wymaga ona przede wszystkim dokładnej znajomości odległości D oraz tego aby tarcza i stoper były ustawione równolegle względem siebie.

Źródło: Ernest Grodner, praca magisterska wykonana w Zakładzie Fizyki Jądra Atomowego Uniwersytetu Warszawskiego w 2002 r.