Pozitron teoretická předpověď

Podobné dokumenty
Anihilace pozitronů v pevných látkách

Detektory. požadovaná informace o částici / záření. proudový puls p(t) energie. čas příletu. výstupní signál detektoru. poloha.

Aktivita. Curie (Ci) = rozp.s Ci aktivita 1g 226 Ra (a, T 1/2 = 1600 let) počet rozpadů za jednotku času

Anihilace pozitronů v letu

Polovodičové detektory

Fyzika IV. -ezv -e(z-zv) kov: valenční elektrony vodivostní elektrony. Elektronová struktura pevných látek model volných elektronů

Anihilace pozitronů v polovodičích

Fotonásobič. fotokatoda. typicky: - koeficient sekundární emise = počet dynod N = zisk: G = fokusační elektrononová optika

Svazek pomalých pozitronů

LEPTONY. Elektrony a pozitrony a elektronová neutrina. Miony a mionová neutrina. Lepton τ a neutrino τ

Záchyt pozitronů v precipitátech

VYPOUŠTĚNÍ KVANTOVÉHO DŽINA

Příklady Kosmické záření

Paul Adrien Maurice Dirac

Aplikace jaderné fyziky (několik příkladů)

1. Zadání Pracovní úkol Pomůcky

Ideální krystalová mřížka periodický potenciál v krystalu. pásová struktura polovodiče

Detekce nabitých částic Jak se ztrácí energie průchodem částice hmotou?

Kovy - model volných elektronů

E g IZOLANT POLOVODIČ KOV. Zakázaný pás energií

Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec

Měření doby úhlových korelací (ACAR)

Radioterapie. X31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Elementární částice. 1. Leptony 2. Baryony 3. Bosony. 4. Kvarkový model 5. Slabé interakce 6. Partonový model

Relativistická dynamika

Jaroslav Reichl. Střední průmyslová škola sdělovací techniky Panská 3 Praha 1 Jaroslav Reichl, 2017

STŘEDOČESKÝ KRAJ ANTIHMOTA

INTERAKCE IONTŮ S POVRCHY II.

Úvod do moderní fyziky. lekce 3 stavba a struktura atomu

Elektrické vlastnosti pevných látek

Atomové jádro, elektronový obal

Životní prostředí pro přírodní vědy RNDr. Pavel PEŠAT, PhD.

Prověřování Standardního modelu

Mezony π, mezony K, mezony η, η, bosony 1

RADIOAKTIVITA KAP. 13 RADIOAKTIVITA A JADERNÉ REAKCE. Typy radioaktivního záření

Urychlovače částic principy standardních urychlovačů částic

Alexander Kupčo. kupco/qcd/ telefon:

13. Spektroskopie základní pojmy

2. Prostudovat charakter interakcí různých částic v hadronovém kalorimetru

V nejnižším energetickém stavu valenční elektrony úplně obsazují všechny hladiny ve valenčním pásu, nemohou zprostředkovat vedení proudu.

Atom vodíku. Nejjednodušší soustava: p + e Řešitelná exaktně. Kulová symetrie. Potenciální energie mezi p + e. e =

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno

Senzory ionizujícího záření

Rozměr a složení atomových jader

Za hranice současné fyziky

Opakování: shrnutí základních poznatků o struktuře atomu

Úvod do fyziky tenkých vrstev a povrchů. Spektroskopie Augerových elektron (AES), elektronová mikrosonda, spektroskopie prahových potenciál

Od kvantové mechaniky k chemii

Stavba atomu: Atomové jádro

Jana Nováková Proč jet do CERNu? MFF UK

Kosmické záření a Observatoř Pierra Augera. připravil R. Šmída

Seznam otázek pro zkoušku z biofyziky oboru lékařství pro školní rok

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

ATOMOVÉ JÁDRO A JEHO STRUKTURA. Aleš Lacina Přírodovědecká fakulta MU, Brno

Úloha 1: Vypočtěte hustotu uhlíku (diamant), křemíku, germania a α-sn (šedý cín) z mřížkové konstanty a hmotnosti jednoho atomu.

Složení hvězdy. Hvězda - gravitačně vázaný objekt, složený z vysokoteplotního plazmatu; hmotnost 0,08 M ʘ cca 150 M ʘ, ale R136a1 (LMC) má 265 M ʘ

Referát z atomové a jaderné fyziky. Detekce ionizujícího záření (principy, technická realizace)

Úloha 5: Spektrometrie záření α

Detekce a spektrometrie neutronů

Fitování spektra dob života pozitronů

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

FYZIKA 4. ROČNÍK. Kvantová fyzika. Fotoelektrický jev (FJ)

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

Úloha č.: I Název: Studium relativistických jaderných interakcí. Identifikace částic a určování typu interakce na snímcích z bublinové komory.

Pokroky matematiky, fyziky a astronomie

Princip metody Transport částic Monte Carlo v praxi. Metoda Monte Carlo. pro transport částic. Václav Hanus. Koncepce informatické fyziky, FJFI ČVUT

Jaderná fyzika. Zápisy do sešitu

POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II

PLANCK EINSTEIN BOHR de BROGLIE

Identifikace typu záření

2. Elektrotechnické materiály

9. Jaderná energie. Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta

Energie, její formy a měření

3. Radioaktivita. Při radioaktivní přeměně se uvolňuje energie. X Y + n částic. Základní hmotnostní podmínka radioaktivity: M(X) > M(Y) + M(ČÁSTIC)

Interakce záření s hmotou

Fyzika IV. Pojem prvku. alchymie. Paracelsus (16.st) Elektronová struktura atomů

Jak se pozorují černé díry? - část 3. Astrofyzikální modely pro rentgenová spektra

METODY ANALÝZY POVRCHŮ

Měření absorbce záření gama

1. Spektroskopie záření beta

Plazma. magnetosféra komety. zbytky po výbuchu supernovy. formování hvězdy. slunce

Plazmové metody. Základní vlastnosti a parametry plazmatu

Vybrané podivnosti kvantové mechaniky

Úvod do moderní fyziky. lekce 4 jaderná fyzika

NEUTRONOVÁ AKTIVAČNÍ ANALÝZA

Elektromagnetické záření. lineárně polarizované záření. Cirkulárně polarizované záření

Elektronový obal atomu

Metody skenovací elektronové mikroskopie SEM a analytické techniky Jiří Němeček

Radioaktivní záření, jeho druhy, detekce a základní vlastnosti

Slitiny titanu pro použití (nejen) v medicíně

Theory Česky (Czech Republic)

MAKROSVĚT ~ FYZIKA MAKROSVĚTA (KLASICKÁ) FYZIKA

DOUTNAVÝ VÝBOJ. Další technologie využívající doutnavý výboj

2. FYZIKÁLNÍ ZÁKLADY ANALYTICKÉ METODY RBS

Stručný úvod do spektroskopie

Standardní model částic a jejich interakcí

Ab-inito teoretické výpočty pozitronových parametrů

Počítačový model plazmatu. Vojtěch Hrubý listopad 2007

Jak můžeme vidět částice?

Transkript:

Pozitron teoretická předpověď Diracova rovnice: αp c mc x, t snaha popsat relativisticky pohyb elektronu x, t ˆ i t řešení s negativní energií vakuum je Diracovo moře elektronů pozitrony díry ve vaku Paul Adrien Maurice Dirac 933 Nobelova cena P.A.M. Dirac: The Quantum Theory of the lectron, Proc. R. Soc. Lond. A 7, 60-64 (98) P.A.M. Dirac: A Theory of lectrons and Protons, Proc. R. Soc. Lond. A 6, 360-365 (930) P.A.M. Dirac: Quantised Singularities in the lectromagnetic Field, Proc. R. Soc. Lond. A 33, 60-7 (93)

Pozitron experiment objev pozitronu 93 pozitron Carl David Anderson 936 Nobelova cena

Pozitron - experiment objev pozitronu 93 pozitron

Pozitron pozitron pozitron = antičástice elektronu klidová hmotnost: m e náboj: +e spin: /

Zdroje pozitronů kosmické záření 90 % protony 9 % -částice % elektrony (a ostaní částice e +, p - )

Zdroje pozitronů - rozpad záchyt e - A Z X A Z X ' e e A Z X e A Z X ' e Na 0 Ne e e Na e - 0 Ne e Na T / =.6 year / = 3.7 ps 90.4 %, C 9.5 % pro Q < m e c pouze C 74 kev 0.06 % 0 Ne

Zdroje pozitronů -zářiče branching ratio ( + vs C) Isotope C T / 0.33 min e + yield 0.98 max (MeV) 0.45 secondary 0 (MeV) - max (tj. Q-value) 3 N 5 O 9.96 min 3 s.0.74 0 0 - - poločas rozpadu T / 8 F 0 min 0.97 0.64 0 - sekundární foton příprava v cyklotronu H 6 O 3 N 4 He protony urychlené na T = 5. MeV

Zdroje pozitronů cyklotron

Zdroje pozitronů cyklotron UJV Řež: cyklotron U-0M, p +, T = 5.4 38 MeV Siemens clipse, negativní ionty MeV výroba 8 F, C, 3 N, 5 O, 64 Cu

Zdroje pozitronů LINAC AccSyS Technology p + 7 MeV výroba 8 F, C, 3 N, 5 O

Zdroje pozitronů -zářiče branching ratio ( + vs C) isotope C T / 0.33 min e + yield 0.98 max (MeV) 0.96 secondary per e + 0 (MeV) - max (tj. Q-value) 3 N 5 O 9.96 min 3 s.0.74 0 0 - - poločas rozpadu T / 8 F 0 min 0.97 0.64 0 - sekundární foton Na 6 Al.6 y 8 0 5 y 0.9 0.85 0.545.7.74.8 44 Ti 47 y 0.94.47.56 64 Cu.7 h 0.78 0.653 0-68 Ge 75 d 0.88.90 0.0.078 8 Sr 3.4 d 3.38 0 -

Zdroje pozitronů 64 Cu záchyt e - (43.8 %) 64 9 + rozpad (7.8 %) 64 9 Cu e 64 Ni e Cu 64 8 8 Ni e e - rozpad (38.4 %) 64 9 Cu 64 30 Zn e e

Zdroje pozitronů 68 Ge / 68 Ga generátor rozpad 68 Ge (T / = 75 d): záchyt e - (00 %) 68 3 Ge e 68 Ga e 3 rozpad 68 Ga (T / = 68 min): + rozpad (87. %) 68 3 Ga 68 30 Zn e e

Zdroje pozitronů příprava 68 Ge cyklotron 69 68 D 3Ga3Ge 3n D ionty urychlené na T 4 MeV maximální účinný průřez pro T = 7 MeV: = 550 mbarn 69 69 D 3Ga3Ge n pro T = 7 MeV = 650 mbarn doba života 69 Ge je T / = 39 h

Zdroje pozitronů 68 Ge/ 68 Ga 5 kev counts 0 6 68 Ge/ 68 Ga background 0 5 0 4 68 Ga 800 kev 68 Ga 078 kev 68 Ga 40 kev Na 74 kev 40 K 46 kev 0 3 68 Ga 870 kev 0 0 400 600 800 000 00 400 600 800 000 (kev)

Zdroje pozitronů Na + rozpad, T / =.6 y Na T / =.6 year Na Ne e e 0 / = 3.7 ps sekundární 74 MeV 74 kev 90.4 %, C 9.5 % 0.06 % 0 Ne

Zdroje pozitronů příprava Na cyklotron, p +, T = 66 MeV 4 p Mg Mg H n Mg Na e e

Zdroje pozitronů příprava Na cyklotron, p +, T = 66 MeV 4 p Mg Mg H n Mg Na e e

Zdroje pozitronů Na pozitronový zdroj

Hloubka průniku pozitronů pozitrony emitované + zářičem e pravděpodobnost, že pozitron pronikne do hloubky z z g cm 3 6 cm. 4 max MeV P z hustota materiálu 0.545MeV max (pro Na) střední hloubka průniku 0 z P z dz Příklad: Mg: - =54 m Al: - = 99 m Cu: - = 30 m

Termalizace pozitronu rychlost ztáty energie při pronikání do materiálu (stopping power): doba termalizace: S d dx dt v dx v m dt m dx m S d t m f i S d

Termalizace pozitronu snížení kinetické energie pozitronu 00 kev kt = 0.03 ev > 00 ev: nepružné srážky a elektrony elastický rozptyl na jádrech atomů 0. ev < < 00 ev: excitace elektronů < 0. ev: rozptyl na fononech

Termalizace pozitronu > 00 ev: nepružné srážky a elektrony elastický rozptyl na jádrech atomů t s me m i S d S pro m ~ 00 ev t 7.. sps 3 g cm max MeV hustota max = maximální kinetická energie e + t s ps

Termalizace pozitronu 0. ev < < 00 ev: excitace elektronů kovy excitace vodivostních e - S R m 05 e m e 5/ F t R me c m S d R pro c << m F = Fermiho energie t R 05 8 F c

Termalizace pozitronu < 0. ev: rozptyl na fononech S 3 mew Ph 4 = hustota W = deformační potenciál W bf b = /5 /3

Termalizace pozitronu /3 3 3 5/ 05 F c m b c R c Ph S S m W S e Ph 4 3 F e e R m m S 5/ 05

Termalizace pozitronu < 0. ev: rozptyl na fononech t Ph f m e d C 4tR S 3 c Ph kt celková doba termalizace t t S t R t Ph př. Cu: t S = 0.93 ps, t R =.86 ps, t Ph = 8.9 ps, t =.74 ps

Termalizace pozitronu př. Cu: t S = 0.93 ps, t R =.86 ps, t Ph = 8.9 ps, t =.74 ps

Anihilace pozitronů anihilace pozitronu e e n n = vylučuje zákon zachování hybnosti (je to možné pouze v přítomnosti další částice) 4 8 / 0 n > pro každý další foton je pravděpodobnost menší faktorem = /37 dominantní proces n = e e 3 3 / 0

Anihilace pozitronů účinný průřez pro anihilaci pozitronu (Dirac 930) 3 r e 4 ln v c klasický poloměr elektronu r e e / m c 0 pro v << c r e c v P vn r Pravděpodobnost anihilace e e e cn n e elektronová hustota

Anihilace pozitronů pozorovatelné Dopplerův posun zákon zachování hybnosti odchylka od antikolinearity m c 0 p p L p T m c 0 p L c cos Dopplerův posun energie c cos p L c p T c sin sin m 0c odchylka od antikolinearity p T m0c

Doba života pozitronů 74 kev 5 kev termalizace t 0 ps vzorek e e difúze t 00 ps Pravděpodobnost anihilace P vn r e e e cn anihilační rychlost: r e c n 5 kev r n r n doba života pozitronů: enhancement factor dr n

Anihilace pozitronů pozorovatelné doba života pozitronů LT (, ) úhlové korelace ACAR (, ) Dopplerovské rozšíření DB (, ) scintilační detektory polovodičové detektory scintilační detektory (scintilátor + fotonásobič) - výborné časové rozlišení - horší energetické rozlišení polovodičové detektory (HPGe) - vynikající energetické rozlišení -špatné časové rozlišení