Kernphysik

SS 2013, HHU Duesseldorf, Prof. Dr. Thomas Heinzel
Vorlesung: Kern- und Elementarteilchenphysik, inoffizielle Mitschrift
by: Christian Krause, Matr. 1956616 3 KERNZERFÄLLE UND INSTABILITÄTEN, RADIOAKTIVITÄT
Zustandsdichte: D e (E), D ν (E)= Zustandsdichte für freie Teilchen im Vakuum, Basisfunktion ebene
Wellen (s. Tutorium 2)
Im Impulsraum: D e (p e ) = 4πp 2 e
D ν (p ν ) = 4πp 2 ν umrechnen auf D ν (E) mit E ν =
Mit E ν = E 0 − E e ; D ν (E) ∝ (E 0 − E e ) 2
so dass W (E e ) ∝ D e (E)
} {{ }
∝ p2 e
2me
· D ν (E)
} {{ }
(E 0 −E e) 2
√
m 2 0 c2 + c 2 p 2 ν
≈
m0 ≈0 cp ν
⇒ W (E) ∝ p2 e
2m · (E 0 − E e ) 2 ∝ I(E) (Zählerrate der e − )
⇒ Trage auf:
Fermi-Kurie-Plot
√
N e (E)
p 2 e
gegen (E 0 − E e )
Bem: Effekt einer ν-Masse auf F-K-Plot?
⇒ E e (max) = E 0 − m ν c 2 : Ändere E ν (p) durch m ν ≠ 0
→ Andere F-K-Funktion
z.B. β-Zerfall von 3 H : m 0 ≤ 250eV
Heute: Moderne Experimente m 0 ≤ 2, 2eV nach dieser Methode (Kraus Etal., Eur. Phys 3 (40,
447(2005)))
3.4.3 Weitere Zerfallsart: e-Einfang
= e − aus der Hülle des Atoms wird vom Kern geschluckt
p + e − → n + ν e → Änderung der Ordnungszahl z
Auch: k-Einfang: e − aus tief liegenden s-Orbitalen sind besonders gefährdet
Detektion: Durch chem. Nachweis des Tochter-Elements oder durch charakteristische
Röntgenstrahlung durch Auffüllen des freien e-Orbitals.
z.B.: 7 4Be 2000s,K
−→ 7 3Li ∗ γ
−→ 7 3Li + hν
αβγ→ zur γ-Strahlung:
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