Decadimenti nucleariDecadimenti nucleari

Decay rate: n. medio di Decay rate: n. medio di decadimenti per unita' di decadimenti per unita' di tempotempo

Attivita' si misura in Curie (Ci): Attivita' si misura in Curie (Ci): 3.7 103.7 101010 decadimenti al secondo decadimenti al secondo (1gr di (1gr di 226226Ra) o in Becquerel (Bq) Ra) o in Becquerel (Bq) 1decadimento al secondo.1decadimento al secondo.

Vita media e tempo Vita media e tempo di dimezzamentodi dimezzamento

catena di catena di decadimento di decadimento di

238238UU

Decadimento alpha Decadimento alpha A->A-4, i beta non A->A-4, i beta non cambiano Acambiano A

Nuclear gamma decay: Nuclear gamma decay: nucleo in uno stato eccitato e diseccitazione mediante nucleo in uno stato eccitato e diseccitazione mediante

emissione di un fotone con energie tipiche 0.1 – 10 emissione di un fotone con energie tipiche 0.1 – 10 MeVMeV

Livelli nucleari: shell model, numeri magici Livelli nucleari: shell model, numeri magici (numeri di nucleoni per cui i nuclei hanno (numeri di nucleoni per cui i nuclei hanno maggiore BE)maggiore BE)

Energia di rinculo - Energia di rinculo - soppressasoppressa

Una stima di Una stima di ττ ( (ГГ): perdita di energia per emissione ): perdita di energia per emissione di fotoni dE/dt di fotoni dE/dt ~~ αα a a22 (costante di strutture fine * (costante di strutture fine * accelerazione della particella caricaaccelerazione della particella carica22 ). Se la ). Se la particella e' confinata in una scala spaziale R in un particella e' confinata in una scala spaziale R in un potenziale tipo oscillatore armonico, a=potenziale tipo oscillatore armonico, a=ωω22R. R. Energia emessa su tempo : Energia emessa su tempo : ωω//τ ~ α ωτ ~ α ω44RR2 2 quindi quindi τ τ 1/α ω1/α ω33RR2 2 → → τ ~ 100/(1MeV) τ ~ 100/(1MeV)33 (1fm) (1fm)2 2 moltiplico per moltiplico per (200 MeV fm)(200 MeV fm)33 , τ ~ 10 , τ ~ 109 9 fm divido per c, τ ~ 10fm divido per c, τ ~ 10-14 -14 s , s , Г~0.1 eV.Г~0.1 eV.

Decadimento alphaDecadimento alpha

E' il canale di decadimento dominante E' il canale di decadimento dominante dei nuclei pesanti. Ci si libera di due dei nuclei pesanti. Ci si libera di due protoni (e due neutroni) e quindi protoni (e due neutroni) e quindi diminuisce la repulsione Coulombiana diminuisce la repulsione Coulombiana mantendo lo stesso rapporto Z/A. mantendo lo stesso rapporto Z/A. 44He He e' molto legato (pari-pari) ed e' quindi e' molto legato (pari-pari) ed e' quindi energeticamente conveniente.energeticamente conveniente.

Energetica:Energetica:

Legge di Geiger-Legge di Geiger-NuttallNuttall

Vita media/tempo dimezzamentoVita media/tempo dimezzamento

Variazioni di Variazioni di ττ per svariati ordini di grandezza, per svariati ordini di grandezza, Spiegazione teorica: effetto tunnel!!Spiegazione teorica: effetto tunnel!!

(appunti)(appunti)

ApplicazioniApplicazioni

Fiorentini

Porte Aperte al Polo Scientifico Porte Aperte al Polo Scientifico TecnologicoTecnologico

dell'Università di Ferraradell'Università di Ferrara

dal 16 al 19 MAGGIO 2013dal 16 al 19 MAGGIO 2013

La partecipazione volontaria come guide e' La partecipazione volontaria come guide e' obbligatoriaobbligatoria!! !! Rivolgersi alla Dott.ssa Ricci per informazioni/turni – Rivolgersi alla Dott.ssa Ricci per informazioni/turni –

ricci@fe.infn.itricci@fe.infn.it

Beta decaysBeta decays

+antineutrino non +antineutrino non detecteddetected

+neutrino non +neutrino non detecteddetected

+neutrino non +neutrino non detecteddetected

Tipo di Tipo di decadimento decadimento 3body3body

Tipo di Tipo di decadimento decadimento 2body2body

Distribuzione energia elettroni in beta Distribuzione energia elettroni in beta decays del decays del 210210Bi. Il fatto che ci sia uno Bi. Il fatto che ci sia uno spettro porto' a ipotizzare che il spettro porto' a ipotizzare che il decadimento fosse a tre corpi ma solo decadimento fosse a tre corpi ma solo due particelle venivano rilevate. due particelle venivano rilevate. Dove era il terzo corpo??Dove era il terzo corpo??Pauli ipotizzo l'esistenza di una particella Pauli ipotizzo l'esistenza di una particella neutra poi chiamata neutra poi chiamata neutrinoneutrino da Fermi e da Fermi e che avesse spin ½ . In questo modo che avesse spin ½ . In questo modo anche lo spin si conserva (non sarebbe anche lo spin si conserva (non sarebbe cosi' se la particella emessa fosse un cosi' se la particella emessa fosse un fotone). fotone).

Decadimento del neutrone liberoDecadimento del neutrone libero

Energia massima Energia massima misurata per misurata per l'elettronel'elettrone

Limite superiore sulla massa Limite superiore sulla massa dell'antineutrino (e del neutrino) dell'antineutrino (e del neutrino) associato al decadimento beta associato al decadimento beta data dall'errore sperimentaledata dall'errore sperimentale

Tempi caratteristici decadimenti beta:Tempi caratteristici decadimenti beta:

Free neutron, vita Free neutron, vita media media ~~ 15 min 15 min

Fiorentini

Cominciamo quindi a studiare i decadimenti deboli di particelle subnucleari (appunti)Cominciamo quindi a studiare i decadimenti deboli di particelle subnucleari (appunti)