A magfizika alapjai - Laptörténet

Abalogh: /* A Yukawa féle \Pi-mezon() /

2014-06-22T11:12:19Z

‎A Yukawa féle \Pi-mezon(*)

Alma: /* Gammasugárzás és anyag kölcsönhatása */

2011-06-24T23:41:20Z

‎Gammasugárzás és anyag kölcsönhatása

Alma: /* Gammasugárzás és anyag kölcsönhatása */

2011-06-24T23:40:57Z

‎Gammasugárzás és anyag kölcsönhatása

Alma: /* A félempírikus kötési formula */

2011-06-24T20:28:04Z

‎A félempírikus kötési formula

Csega: Új oldal, tartalma: „==Az izotóp térkép== Az anyagot az atomok alkotják. Ezeknek a lényegi tulajdonságainak egyrészét az atommag összetétele határozza meg, a másikfelét a jelenlev…”

2009-08-19T20:43:34Z

Új oldal, tartalma: „==Az izotóp térkép== Az anyagot az atomok alkotják. Ezeknek a lényegi tulajdonságainak egyrészét az atommag összetétele határozza meg, a másikfelét a jelenlev…”

Új lap

==Az izotóp térkép==
Az anyagot az atomok alkotják. Ezeknek a lényegi tulajdonságainak egyrészét az atommag összetétele határozza meg, a másikfelét a jelenlevő elektronok száma. Az atomokat a periódusos rendszerben foglalhatjuk össze a kémiai tulajdonságaik alapján csoportoítva. A magfizikában azonban célszerűbb az atommagokat, mint neutronok és protonok kombinációját tekinteni. Az izotóptérképen az egyik tengelyre a neutronok számát, a másik tengelyre a protonok számát (a rendszámot) mérik fel. Ezen az ábrán a stabil magok az origó közelében a 45-fokos tengely mentén sorakoznak, távolodva azonban a neutron többlet felé hajlanak el.
===Atommagok tömege===
Az atommagok tömegét a protonok és neutronok adják, de ennél valójában kicsit könnyebbek a tömegdefektus miatt.
===Mérete és alakja===
Az atommagok méretét és alakját szórási kísérletekkel lehet megmérni, más összetett bombázórészecskékkel a magerők eloszlása is feltérképezhető. Az átlagos méret 1 fm körül alakul.
===Kötési energiája===
Az atommagok kötés energiáját az egy nukleonra jutó kötésienergiával jellemezzük. Ez a mennyiség a rendszám növelésével először meredeken csökken, a vasnál minimumot ér el, utána lassan emelkedik. Ez azt jelenti, hogy a könnyű elemek egybeolvadása (fúzió) és a vasnál nehezebb elemek bomlása energiatermelő folyamat.

==A magerők kvalitatív jellemzése==
A magerők a nukleonok között hatnak, ezek tartják össze az atommagot. Ez az erőhatás az erőskölcsönhatás másodlagos megnyilvánulása, hasonlóan a Van der Waals-féle indukált dipólus kölcsönhatáshoz. Az erőskölcsönhatást a kvantumszíndinamikával igen jól le lehet írni - aszimptotikus esetben nagy energián. Azonban a magfizikailag érdekes energiaskálákon az elmélet nem perturbatív, így "ab inicio" számításokat igen nehéz végezni. Ezekből kifolyólag a magerők leírására igencsak kvalitatív, és fenomenologikus.

Kvalitatív tulajdonságai:
*Nukleonok között hat.
*Kis távolságokon erősen taszító, ettől távolabb vonzó, de gyorsan lecseng.
*Elektromos töltésfüggetlen.
*A közvetítő részecskéjét a pionnal azonosítjuk.

Ez utóbbi állítást úgy kell elképzelni, hogy itt is gluonok közvetítik a kölcsönhatást, csak időnként egy kvark-antikvark csere történik, amely felfogható egy pionként is, lásd: [http://en.wikipedia.org/wiki/File:Pn_scatter_quarks.png itt].

===A Yukawa féle <math>\Pi</math>-mezon(*)===
Yukawa a magerők leírására javasolta az alábbi alakú potenciált:
:<math>V_Y = -\frac{1}{r}e^{-r/R}</math>
ahol R az a karakterisztikus hossz, amin a magerők hatása lecseng. Nyilvánvaló, hogy ez a potenciál a közeli taszító részt nem tartalmazza, így egyfajta aszimptotikus közelítése a magerők tényleges potenciáljának. A Yukawa-potenciál elektrodinamikai analógiával a következő hullámegyenletből származtatható:
:<math>\left(\Delta - \frac{1}{c^2}\frac{\partial^2}{\partial t^2} - \frac{1}{R^2}\right)\phi=0</math>
Ennek síkhullámmegoldásait keresve <math>\phi \propto e^{i(\vec{k}\vec{r}-\omega t)}</math> a következő diszperziós relációt kapjuk:
:<math>-k^2 + \omega^2/c^2-1/R^2=0\,</math>
Ez összevetve a szokásos relativisztikus diszperziós relációval
:<math>E^2 = m^2c^4 + p^2 c^2\,</math>
Megbecsülhető a közvetítő részecske, a <math>\Pi</math>-mezon tömege. Az, hogy a közvetítő részecskének van tömege, az okozza a kölcsönhatás rövid hatótávolságát.ű
:<math>m_{\Pi} \sim \frac{\hbar}{Rc} \sim 197MeV</math> ha R=1fm-vel számolunk. A töltött pion tényleges tömege 140MeV, a semlegesé 135 MeV.

==A cseppmodell==
A cseppmodell az atommagokat összenyomhatatlan folyadékként képzeli el, amelynek az összenyomhatatlanságát a Pauli-féle kizárási elv biztosítja. Ebből és más fenomenologikus érvekből kifolyólag az atommagoknak forgási-ellipszoidot tételezünk fel, amelynek forgási tengelye a spinnel esik egybe.

==A félempírikus kötési formula==
A félempírikus kötési formula az atommagok kötöttségét írja le fenomenologikus alapon, az elméltei megfontolásokból bevezetett tagokat a mérésekhez fittelve. Eszerint a kötési energia a következőképpen írható:

:<math>E = \alpha A - \beta A^{3/2} - \gamma Z^2 A^{-1/3} - \delta \frac{(N-Z)^2}{A} - \epsilon\kappa A^{-3/4}</math>

Az első tag a térfogati tag, ez egyenesen arányos a nukleonok számával (A). Ez a tag dominálja az összeget, és ez bizonyíték arra is, hogy a megerők rövidhatótávolságúak. Ha hosszúhatótávolságú lenne, akkor ugyanúgy négyzetesen menne a töltéssel, mint az elektromos vagy gravitációs. A második tag a felületi tag, ez azt jellemzi, hogy a felületen levő nukleonoknak kevesebb szomszédjuk van, ezért ezek kevésbé kötöttek (hasonló a felületi feszültséghez). A harmadik tag a Coulomb-tag, amely az elektrosztatikus taszítás miatti csökkenést írja le. A negyedik tag a Pauli-féle szimmetria tag, ez a kizárási elv miatt bukkan fel hiszen a nukleonok is fermionok, így nem tartózkodhat azonos állapotokban egy részecskénél több. Az ötödik tag a párenergia, a spincsatolást próbálja meg figyelembevenni, és a páros feltöltődés kedvezőbb mivoltát (kedvező helyzet, ha egy állapotban csak spinben különböző részecskék vannak, ezért kedvező a párosság, ha a protonok és neutronok száma is páratlan az negatív előjelet ad, az előző két eseten kívül pedig 0).

Ez a látszólag mondvacsinált formula jól leírja a legtöbb periódusosrendszerbeli magot, a legkönnyebbek kivételével, átlagosan kb. 5% pontossággal, csupán 5 paraméterrel, ezért széleskörben elterjedten használják. Hátránya, hogy nem ad számot a mágikus számok megjelenéséről.

==Maghasadás==
A korábban bevezetett kötésienergia rendszám szerinti eloszlásából következik, hogy a nehéz atommagok, ha könnyebbekbe tudnak elbomlani, akkor energia szabadul fel, tehát ez utóbbi állapot mélyebb energiájú. A nehéz atommagok önmaguktól is elbomolhatnak alfa, vagy bétabomlás segítségével. Ezt a folyamatot spontán bomlásnak nevezzük. Az atombombában és az atomerőművekben indukált bomlásról beszélünk, itt termikus neutronokkal bombázva bontják szét az atommagokat, ezáltal a reakció hevesebb, de egyben irányítható is marad. A legfontosabb alkalmazott hasadóanyagok a Plutónium 239-es izotópja, és az Urán 235-ös izotópja.

==Magfúzió==
A kötésienergia kis rendszámok esetén a rendszám növelésével csökken, azaz itt energetikailag kedvező, ha a kisebb atommagok nagyobbakká egyesülnek. Itt azonban le kell győzni a Coulomb-potenciál taszítását, így ehehz igen nagy hőmérséklet és sűrűség kell. Ez a folyamat a csillagokban számottevő, de jelenleg folynak kísérletek erőművi alkalmazások kifejlesztésére.

==Sugárzás és anyag kölcsönhatása==
===Részecskék és anyag kölcsönhatása===
[[Kép:EnergyLoss.PNG|right|thumb|400px|Nehéz részecskék (itt müon) energialeadása az impulzus függvényében. Figyelem: mindkét tengelyen logaritmikus skála van!]]

A különböző energiával haladó részecskék álló anyaggal való kölcösnhatása igen sokféle lehet, azonban a makroszkópikus hatás közös: a mozgó részek energiát vesztenek, miközben az általuk leadott energia más részecskéknek adódik át valamilyen formában. Ebből kifolyólag a legyakrabban tárgyalt mennyiség az egységnyi úton leadott energia. Legegyszerűbb közelítésben különböztessük meg a sugárzásos és ionizációs energiaveszteséget, valamint különítsük el az elektronokat, mint könnyű, elemi részecskéket a többi nehezebb és összetett részecskétől. Fontos megjegyeznim hogy az itt részletezett foylamatok töltött részecskékre értendőek.

*A nehézrészecskékre sokkal jelentősebb az ionizációs energia leadás kis energián
*Nagyonnagy energián itt is szerepet játszik a fékezési sugárzás, és a Cserenkov-sugárzás.

*Könnyű részecsskékre (elektornokra) az fenti elkülőnülési határ alacsonyabban van, így már kisebb energián is jelentős a fékezésisugárzásuk, de ezek is tudnak ionizálni.

Az ionizációs folyamatok általában az anyagban a elektonrburokkal való kölcsönhatás eredményei, legegyszerűbben a mozgásienergia átadódik az elektronoknak a burokban.

Nehéz részecskék ionizációs leírására a Bethe-formula használatos, amely nemrelativisztikus energiákra a köveketező:

:<math>- \frac{dE}{dx} = \frac{4 \pi nZ^2}{m_e v^2} \cdot \left(\frac{e^2}{4\pi\epsilon_0}\right)^2\cdot \left[\ln \left(\frac{2m_e v^2 }{I}\right)\right]</math>

A lefontosabb arányosságok a formulából a rendszám négyzetével (Z) és a sebesség négyzetével fordítottan való függés. Ebből az kövektezik, hogy az energialeadási görbe a sebesség növelésével csökkenő tendenciát mutat. Ezután más effektusok kezdenek szerepet játszani (polarizáció, sugárzási energia veszteség) ezért egy minimum után újra emelkedni kezd a görbe:

[[Kép:ElectronLead.PNG|right|thumb|400px|Elektron energialeadása ólomban]]

Elektronokra azt érdemes tudni, hogy az ionizációval leadott energia logaritmikusan függ az energiától, míg a fékezésisugárzásos energialeadás lineárisan, ezért ez utóbbi dominál már pár 10 MeV felett.

A nehéz részecskék sugárzásos energialeadásából a legfontosabb jelenség a Cserenkov-sugrázás, amely akkor jön létre, ha a nagyenergiájú töltött részecske sebessége meghaladja az adott közegbeli fénysebességet. Fontos, hogy a közeg szigetelő legyen. Ekkor a töltött részecske által megrántott közegbeli dipólok sugárzást bocsájtanak ki, amely kúpfelületű frontba rendeződik. Ennek a kúpnak a nyílásszöge:

:<math>\operatorname{cos}\theta = \frac{c_0}{nv}</math>

ahol ''n'' a közeg törésmutatója, ''v'' a részecske sebessége, <math>c_0</math> a vákuumbeli fénysebesség. A Cserenkov-sugárzás jellegzetes kék színű, és intenzitása még a nagyobb frekvenciák felé nő, de a gamma spektrumban levág.

===Gammasugárzás és anyag kölcsönhatása===
[[Kép:PhotonELoss.PNG|right|thumb|400px|Gammasugárzás energialeadása szénben és ólomban]]

Az elektromágneses hullámok anyaggal való kölcsönhatásában a következő folyamatok játszanak fontos szerepet:

*Compton-folyamat: foton fugalmatlan szóródása elektrononm ekkor a foton energiát ad le az elektronnak.
*Fotoeffektus: az elektronburokban egy elektron éppen egy másik pályára való átmenethez szükséges energiát hordozó fotonnal találkozik. Ekkor a foton elnyelődik, és az elektron gerjesztett állapotba kerül.
*Párkeltés: egy nagyenergiás foton (E > 2 x 511 keV ) elektron-pozitron párt hoz létre. Szükséges hozzá külső tér (vákuumban nem jön létre).

Alacsony energián a fotoeffektus dominál, jellegzetes csúcsokkal, hiszen keskeny energiasávban tud csak elnyelni. Közepes energián a comptoneffektus dominál, ez folytonos spektrummal rendelkezik, az energiával fordítottan arányos megközelítőleg. Nagyenergián a párkeltés kezd el dominálni. Továbbá a rendszám függések is jellegzetesek: a Compton-effektus valószínűsége arányos a rendszámmal, a fotoeffektusé azonban a rendszám 5. hatványával!

==Radioaktivitás==
Összefoglalóan radioaktivitásnak nevezzük atommagból eredő sugárzásokat. Ezek többnyire valamilyen atommagátalakulásos, vagy átrendeződéses folyamat eredményei.

Amikor az átalakulás külső hatás nélkül játszódik le, akkor spontán folyamatról beszélünk. Ezeket teljesen véletlenszerűnek tekintjük, a bomlások Poisson-folyamat szerint fordulnak elő, amiből következik, hogy két bomlás között exponenciális idő tellik el, és a következő bomlásig hátralevő idő is exponenciális eloszlású. Ez az exponenciális bomlástörvény:

:<math>N(t) = N_0 \cdot e^{-\lambda t}</math>

ahol <math>\lambda = \frac{ \operatorname{ln}2}{T_{1/2}}</math> a bomlási paraméter, T a felezésiidő. Belátható, hogy az átlagos élettartam: <math>\tau = \frac{1}{\lambda}</math>

===Radioakív bomlások===
====<math>\alpha</math>-bomlás====
Az atommagokra vonatkozóan említettük, hogy csak igen fenomenologikus elméletek állnak rendelkezésünkre a magok leírására. Ezek közül igen jólműködőnek tűnik az a leírásm amely az atommagokban kisebb, erősen kötött alrészekkel számol. A kötésienergia-eloszlása alapján ismert, hogy a hélium atommagjának igan magas a kötési energiája, ezért célszerű azt feltételezni (és kis magok esetében jól működik), hogy az összetettebb atommagok hélium atommagok, és más részek szuperpozíciójából tevődnek össze.

Ismert azonban kvantummechanikából az alagút-effektus. Eszerint egy véges potenciálgátakközé zárt részecske bizonyos valószínűséggel ki tud jutni a gát mögül annak ellenére, hogy az energiája kisebb és kisebb is marad a gát magasságánál. Ha az alfarészt, mint a magerők potenciáljába zárt részecskét tekintjük, ugyan ez a lehetőség fennáll. Ezt a folyamatot, amelyben alfarészecske hagyja el az atommagot, <math>\alpha</math>-bomlásnak nevezzük.

Az alfabomlás energiája igen behtárolt, maximum 10 MeV körül alakul. Nagyméretű atommag révén könnyen lefékeződik és leadja energiájátm így kicsi az áthatoló képessége.

Az alfarészecskék energiájára Geiger-Nuttal tapasztalati törvény fontos jellemző, amely a felezési időket és a kibocsátott alfarészecskék energiáit kapcsolja össze:

:<math>\operatorname{ln}\lambda = -A \frac{Z}{\sqrt{E}} + B</math>

ahol A és B konstansok, Z a rendszám, E az alfarészecske energiája. Ez a törvény azt foglalja magában, hogy a sok nagyságrendet átfogó felezési idők igen kis különbségeknek felelnek meg a kisugárzott alfarészecske energiájában.

====<math>\beta</math>-bomlás típusai====
β-bomlásnál egy u-d kvark alakul át egymásba, amely reakció közben egy töltött '''W''' bozon csere is lezajlik, tehát a β-bomlások a gyengekölcsönhatás által vezérelt reakciók. Felszabadul továbbá egy elektron és egy hozzátartozó neutrínó (vagy ezek antirészecskéi), ezért a <math>\beta</math>sugárzás részecskéjének az elektront tekintjük.

A gyengekölcsönhatással magyarázható, hogy ez a reakció lényegesen lassabban zajlanak le, mint az erős kölcsönhatással vezérelt beomlási reakciók (ilyenekkel a részecskefizika foglalkozik). Az alapvető folyamatok:

Negatív β-bomlás: <math> n \to p + e^- + \overline{\nu_e} </math>

Pozitív β-bomlás: <math> p \to n + e^+ + \nu_e </math>

Ezek a folyamatokat az úgynevezett Feynman-gráfokkal érdemes jellemzni, például a negatív β-bomlás gráfja [http://en.wikipedia.org/wiki/File:Beta_Negative_Decay.svg ilyen]. A gráf csúcsaiban érvényes a lepton- és barionszám megmaradás. A fenti folyamatok átrendezésével további két reakció kapható:

Pozitronbefogás: <math> n + e^+ \to p + \overline{\nu_e} </math>

Elektronbefogás: <math> p + e^- \to n + \nu_e </math>

Ezek közül a felső gyakrolatilag nem játszódik le, mert az elektronburokban a pozitron annihilálódik, így nem tud eljutni a neutronig. Ezzel szemben az elektronok az atommag körül igen hosszú időt eltöltenek, és mivel a hullámfüggvényük szétfolyt, bizonyos valószínűséggel a mag helyén is tartózkodnak, így előfordulhat, hogy a magbeli proton befog egy elektront és átalakul.

<b>Egyéb gyenge kölcsönhatás által vezérelt folyamatok:</b>

A proton-proton lánc kezdőreakciója: <math>p + p \to D + e^+ + \nu_e ( + 0,46MeV )</math>

====<math>\gamma</math>-bomlás====
Ez a szerkezeti változással nemjáró folylamat a magbelső gerjesztettségét sugározza ki egy foton formájában. Ez a foton igen nagy energiájú is lehet, ezért számottevő biológisi veszélyt is hordoz.

===Radioaktív családok===
A nehéz atommagok könnyen bomlanak, azonban ekkor is csak aránylag kis csökkenés zajlik le bennük a rendszámban, következésképpen a belőlük kialakuló új mag is hajlamos bomlásra. Ezeket a láncokat nevezzük radioaktív családoknak. Az atommagok tömegét csak az alfabomlás csökkenti, mégpedig néggyel, ebből az következik, hogy a bomló magok négy csoportba sorolhatóak be az alapján, hogy 4-nek melyik maradékosztályába tartoznak. Ezt a négy csaoportot a négy radioaktív családnak nevezzük. Közülük a Neptúnium-család lényegében teljesen elbomlott a kezdő atommag rövid felezési ideje miatt, a másik három a Tórium, Rádium és Aktínium család még jelen van a Földön. A bomlási sorok stabil elemekben végződnek: a hérom hosszú család Ólomban, a Neptúnium család Talliumban végződik.

==Elemi részecskék==
Definíció szeirnt elemi részecskének nevezzük azokat az alkotókat, amelyeknek nem tulajdonítunk belső struktúrát. Jelenlegi ismereteink szerint ilyenek a kvarkok (u, d, c, s, t, b) és a leptonok (elektron, müon, tau, és a hozzájuk tartozó neutrínók). Ezeket generációkba rendezve csoportosíthatjuk, az elsőbe az u, d kvarkok, az elektron és az elektron neutrínó tartozik, a másodikba a c, s, müon és neutrínója, stb.

==Alapvető kölcsönhatások==
A természetben jelenlegi ismereteink szerint négy alapvető kölcsönhatás van. Ezek töltések között hatnak, és közvetítő részecskéket tudunk hozzájuk rendelni, ennek tömege alapján pedig -jelenlegi elméleteink szerint- kölcsönhatási távolságot.

*Elektromágneses kölcsönhatás: közvetítője a foton, nulla tömegű, ennélfogva végtelen a hatótávolsága, az elektormos töltések között hat, amelyekből két féle van, az azonosak vonzzák, a különbözőek taszítják egymást.

*Gavitációs: a közvetítő részecskéjét (gravitron) nem sikerült kimutatni, ennek ellenére a kísérleti tapasztalatok alapján végtelen hatótávolságot tulajdonítunk neki. A tömegek között hat, csak vonzó lehet. Nagyskálán határozza meg az univerzum viselkedését, mert a többi kölcsönhatás vagy kiátlagolódik, vagy túl gyorsan lecseng.

*Erős kölcsönhatás: a színtöltések között hat, közvetítői a gluonok, rövidhatótávolságú, ugyanakkor fajlagosan a legerősebb kölcsönhatás. Másodlagos kölcsönhatásként az atommagot tartja össze.

*Gyengekölcsönhatás: az ízek között hat, közvetítőrészecskéi a <math>W^{\pm}</math> és <math>Z^{0}\,</math> bozonok, amelyek nagy tömegűek, ezért a hatótávolság igen rövid. A radioaktivitásban és más lassú bomlásokban játszik szerepet.

==Kísérleti eszközök==

A detektorok két típusát különböztetjük meg:
*számlálók - csak jelzik egy-egy részecske felbukkanását
*részecskenyom-detektorok - a detektoron áthaladó részecske pályáját rögzítik.

A detektálás során a részecske (sugárzás) és a detektoranyag valamilyen (általában EM) kölcsönhatását figyeljük meg. Semleges részecskék detektálása általában közvetett módon történik.

===Gáztöltésű számlálók===
'''Ionizációs kamra''' - felépítés: gázszigetelésű síkkondenzátor. Töltött részecske áthaladása esetén a gáz ionizálódik, a töltött részecskék a kondenzátorra kapcsolt feszültség (V) hatására mozogni fognak, az áram mérhető. Kis V esetén a töltéshordozók lassan mozognak, a rekombináció esélye nagy, ezért nem mindegyik jut el az elektródáig. Az áramerősség eleve kicsi, a kamra nagy intenzitások esetén használható (doziméter, kozmikus sugárzási mérések)

'''Proporcionális számláló''' - felépítés: cső alakú katód, benne középen egy anódszál, valamint a kettő között valamilyen gáz. Megfelelően nagy térerősség mellett egy szabadelektron két ütközés között a gáz ionizációs potenciáljának megfelelő energiára tehet szert, a gázmolekulával való ütközés után pedig már két elektron megy tovább. A folyamat többször megismétlődik, elektronlavina alakul ki. A végső jel arányos lesz a primer elektronok számával. Töltőgáznak metánt szoktak alkalmazni, mivel nagy az abszorpciója az ultraibolya tartományban (rekombinációkor ilyen energiájú fotonok sugárzódnak ki). Felhasználás: neutronfluxus mérése (bór-tetrafluorid töltőgáz, bór + neutron magreakció).

'''Proporcionális kamra''' - felépítés: a katód két síklemez, közötte anódszálak, közös gáztérben, a széleken vékony műanyagfóliával határolva. Megfelelő mennyiségű anódszál esetén a részecske áthaladásának helyét akár mm pontossággal is megkaphatjuk.

'''Driftkamra''' - mint a proporcionális kamra, csak a szálak közötti távolság nagyobb (~10 cm). Egy kiegészítő szcintillációs számláló használatával mérhető a részecske azon történő áthaladása és az anódszálon megjelenése közötti idő. Ha az áthaladás mentén a térerő teljesen homogén, a megtett út és az ehhez szükséges idő közötti összefüggés lineáris. Mágneses térben nem alkalmazható (elrontaná a homogén teret). Bonyolultabb konstrukció, mint a proporcionális kamra, de mivel kevesebb szál van benne, ezért az ehhez szükséges elektronika jóval kevesebb (és olcsóbb).

'''Geiger-Müller cső''' - proporcionális számláló, magasabb tápfeszültségen. Egy elektron által megindított kisülés önfenntartó, így a jel detektálása egyszerűbb. Energiamérésre nem alkalmas. Argon + alkohol töltőgázkeverék alkalmazásával elérhető, hogy a számláló önkioltó legyen.

'''Szikrakamra''' - proporcionális kamra-szerűség. A síklap és a szálak között elegendő nagy feszültség esetén a kettő között szikra ütne át. Ha ennél a feszültségnél valamivel kisebbet kapcsolunk a vezetőkre, akkor egy, a detektoron áthaladó ionizáló részecske nyomán a szikra kialakulásának valószínűsége nagy lesz. Egy korábbi részecske által létrehozott ionokat egy álandó, nagyságrendileg 100 V-os tértisztító feszültséggel tüntetjük el. Koordináta-detektorként használható, az egyes szálak melletti elhaladás rögzíthető elektronikusan, vagy a szikrasorozat lefényképezésével.

===Szcintillációs számlálók===

A kristályokban keletkező felvillanásokat detektáljuk. Eleinte az észlelés szabad szemmel történt, később fotoelektron-sokszorozót alkalmaztak.

Felépítése:
*szcintillátor - a sugárzás itt alakul át fényenergiává,
*fotoelektron-sokszorozó - fényfelvillanás elektromos impulzussá alakítása,
*erősítés, analizálás, regisztrálás elektronikusan.

Töltött részecskék és fotonok detektálására alkalmas, utóbbi másodlagos folyamatok által (fotoeffektus, Compton-szórás, párkeltés).
Gyakran használt szcintillátorok: ZnS(Cu), NaI(Tl), CsI(Tl), naftalin kristályok, toluol (folyadék).

===Félvezető detektorok===
Elsősorban Si, Ge használata, Li-al szennyezve vagy nagyon tiszta formában. Ge csak nagyon alacsony hőmérsékleten használható, viszont mivel nagyobb a rendszáma, mint a szilíciumé, előnyösebb a gamma-sugárzások detektálásához.

A félvezető detektorokban egységnyi átadott energia hatására lényegesen több töltéshordozó keletkezik, mint a szcintillációs vagy a gázionizációs detektorokban. Az ingadozás kisebb, ezért a felbontóképesség jobb.

===Részecskenyom-detektorok===
Elsősorban töltött részecskék detektálására alkalmas szerkezetek, ugyanis ezek azok, amelyek nyomot hagynak maguk után.

'''(Wilson-féle) ködkamra''' - túltelített gáz-gőz keverék. Ionizáló részecske nyomán a gázionokon a gőzcseppek kicsapódnak, láthatóvá válnak. Rözgzítés: lefényképezzük. Kiegészíthető számláló detektorokkal, így a felvétel készítése vezérelhető.

'''Buborékkamra''' - forráspont fölé túlfűtött folyadékban a töltött részecske áthaladása után keletkezett ionpárok buborékokat hoznak létre. Ha a folyadék nyomását hirtelen lecsökkentjük, a pálya mentén lefényképezhető méretű buborékok (~ 200 mikrométer) alakulnak ki. Nagy méretű, költséges szerkezetek.

===CCD===
{{Záróvizsga}}

@@ 28. sor: / 28. sor: @@
 Ez összevetve a szokásos relativisztikus diszperziós relációval
 :<math>E^2 = m^2c^4 + p^2 c^2\,</math>
-Megbecsülhető a közvetítő részecske, a <math>\Pi</math>-mezon tömege. Az, hogy a közvetítő részecskének van tömege, az okozza a kölcsönhatás rövid hatótávolságát.ű
+Megbecsülhető a közvetítő részecske, a <math>\Pi</math>-mezon tömege. Az, hogy a közvetítő részecskének van tömege, okozza a kölcsönhatás rövid hatótávolságát.
 :<math>m_{\Pi} \sim \frac{\hbar}{Rc} \sim 197MeV</math> ha R=1fm-vel számolunk. A töltött pion tényleges tömege 140MeV, a semlegesé 135 MeV.

@@ 83. sor: / 83. sor: @@
 Az elektromágneses hullámok anyaggal való kölcsönhatásában a következő folyamatok játszanak fontos szerepet:
-*Compton-folyamat: foton fugalmatlan szóródása elektronon, ekkor a foton energiát ad le az elektronnak.
+*Compton-folyamat: foton rugalmatlan szóródása elektronon, ekkor a foton energiát ad le az elektronnak.
 *Fotoeffektus: az elektronburokban egy elektron éppen egy másik pályára való átmenethez szükséges energiát hordozó fotonnal találkozik. Ekkor a foton elnyelődik, és az elektron gerjesztett állapotba kerül.
 *Párkeltés: egy nagyenergiás foton (E > 2 x 511 keV ) elektron-pozitron párt hoz létre. Szükséges hozzá külső tér (vákuumban nem jön létre).

@@ 37. sor: / 37. sor: @@
 A félempírikus kötési formula az atommagok kötöttségét írja le fenomenologikus alapon, az elméltei megfontolásokból bevezetett tagokat a mérésekhez fittelve. Eszerint a kötési energia a következőképpen írható:
-:<math>E = \alpha A - \beta A^{3/2} - \gamma Z^2 A^{-1/3} - \delta \frac{(N-Z)^2}{A} - \epsilon\kappa A^{-3/4}</math>
+:<math>E = \alpha A - \beta A^{2/3} - \gamma Z^2 A^{-1/3} - \delta \frac{(N-Z)^2}{A} - \epsilon\kappa A^{-3/4}</math>
 Az első tag a térfogati tag, ez egyenesen arányos a nukleonok számával (A). Ez a tag dominálja az összeget, és ez bizonyíték arra is, hogy a megerők rövidhatótávolságúak. Ha hosszúhatótávolságú lenne, akkor ugyanúgy négyzetesen menne a töltéssel, mint az elektromos vagy gravitációs. A második tag a felületi tag, ez azt jellemzi, hogy a felületen levő nukleonoknak kevesebb szomszédjuk van, ezért ezek kevésbé kötöttek (hasonló a felületi feszültséghez). A harmadik tag a Coulomb-tag, amely az elektrosztatikus taszítás miatti csökkenést írja le. A negyedik tag a Pauli-féle szimmetria tag, ez a kizárási elv miatt bukkan fel hiszen a nukleonok is fermionok, így nem tartózkodhat azonos állapotokban egy részecskénél több. Az ötödik tag a párenergia, a spincsatolást próbálja meg figyelembevenni, és a páros feltöltődés kedvezőbb mivoltát (kedvező helyzet, ha egy állapotban csak spinben különböző részecskék vannak, ezért kedvező a párosság, ha a protonok és neutronok száma is páratlan az negatív előjelet ad, az előző két eseten kívül pedig 0).

A magfizika alapjai - Laptörténet

Abalogh: /* A Yukawa féle \Pi-mezon(*) */

Alma: /* Gammasugárzás és anyag kölcsönhatása */

Alma: /* Gammasugárzás és anyag kölcsönhatása */

Alma: /* A félempírikus kötési formula */

Csega: Új oldal, tartalma: „==Az izotóp térkép== Az anyagot az atomok alkotják. Ezeknek a lényegi tulajdonságainak egyrészét az atommag összetétele határozza meg, a másikfelét a jelenlev…”

Abalogh: /* A Yukawa féle \Pi-mezon() /