原子核物理学概论(前半)讲义ー

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1、原子核物理学概論（前半）講義ノート1原子核物理学概論（前半）　講義予定前半担当：　岡　真本館R100B、oka@th.phys.titech.ac.jp講義予定[1](10/7)原子核の構成要素核子、結合エネルギー、相互作用[2](10/14)核力の湯川理論核子散乱、核力、中間子交換力、アイソスピン、斥力芯[3](10/28)原子核の構造1粒子ポテンシャル、殻模型、スピン軌道力[4](11/4)原子核の反応励起、電磁的性質、弱い相互作用[5](11/11)ハドロンのクォーク構造クォークのカラー、ゲージ理論、グルーオン、カラーの閉じ込め[6](11/25)原子核の熱力学

2、核物質、温度、液体・気体相転移、ＱＧＰ相転移[7](11/29)宇宙における原子核元素合成、星の進化、コンパクト星、高密度核物質11月18日は柴田教授による講義になります。参考書素粒子・原子核物理入門　B.Povh,etal.（Springer,柴田利明訳）2-6章、13-17章原子と原子核　有馬朗人（朝倉書店）11-12章原子核物理学概論（前半）講義ノート2原子核物理学概論　第１回10/7/2005　岡　真1原子核1.1原子核の構成要素中性原子(原子番号Z)＝原子核(電荷+Z)＋Z×電子原子核＝Z×陽子＋N×中性子me4原子の大きさ∼10−10m励起エネルギー∼1−

3、10eVRydberg==13.6eV22¯h原子核の大きさ∼10−14m励起エネルギー∼0.1−10MeV核子(陽子・中性子)の大きさ∼10−15m励起エネルギー∼300−500MeVρ0原子核の電荷分布（球対称を仮定）ρ(r)=1+expr−Raa∼0.53fm(1fm=10−15m)R∼1.12×A1/3fm3ρ0∼0.17核子/fm◆鉛原子核　208Pbの半径はいくらか？82126　鉛原子核の中心での核子密度から求めた核子当りの体積から核子間の平均距離を概算せよ。核子の性質陽子　　電荷+eスピン1/2質量M=938.26MeV/c2p中性子　電荷0スピン1/2

4、質量M=939.55MeV/c2n　　　　寿命885.7sec（半減期∼10分）崩壊　n→p+e−+¯νe質量差　∆M≡M−M'1.29MeV/c2∼2.52mnpe問１．中性子nの代わりにほぼ質量の等しいp+e−が原子核の構成粒子であると考えることができない理由はなにか。窒素原子核14Nがスピン1を持つことから考察せよ。77原子核物理学概論（前半）講義ノート31.2原子核の結合エネルギー安定な原子核の束縛エネルギーを(Z,N)の関数として表す(Bethe-Weizs¨acker)Z21(N−Z)2B(AZ)=aA+aA2/3+a+a+∆NvscA1/32AAA=N+

5、Za∼15.6MeV:　体積エネルギー項　R3に比例va∼−17.2MeV:　表面エネルギー項　R2に比例sa∼−0.7MeV:　クーロンエネルギー項　Z2/Rに比例caA∼−46.6MeV:　対称エネルギー項　（N=Zの核を安定にする←パウリの排他原理）　　　原子核の半径　R∼A1/3ペアリングエネルギー（ppあるいはnnのペアを作りやすい）812

6、の球であるとして、クーロンエネルギーを計算し、acの値を再現する電荷半径Reを求めよ。このReが前ページの原子核密度の半径Rとなぜ異なるのかを考察せよ。原子核物理学概論（前半）講義ノート41.3原子核における相互作用原子核内の粒子間に働く力は、素粒子の標準理論に基づいて以下の4つの相互作用に分類される。（１）強い相互作用　原子核内で陽子、中性子を結合させている力「核力」は、一般にハドロン(∗)間に　　働く強い相互作用と呼ばれる力の一種である。　　強い相互作用の到達距離は約1fmで、原子核の大きさ程度の短距離でのみ働く。　　原子核内など、ハドロンの低エネルギーでの相互作

7、用では、「強い相互作用」が最も強い。(∗)ハドロンとは、クォーク・グルーオンからなる粒子の総称で、中間子(¯qq)と重粒子(qqq)　　に分類される。強い相互作用はハドロンにだけ働く。　　強い相互作用による反応の例p→n+π+p+π+→∆++ω→π++π−+π0（２）電磁相互作用　陽子は電荷を持ち、クーロン相互作用をする。また、磁気モーメントも持ち、　　磁場とも相互作用する。　　中性子は電荷は0だが、磁気モーメントを持ち、電磁場と相互作用する。e¯he¯h　　磁気モーメントの値：陽子　µp=2.79,　中性子　µn=−1.91。2Mpc2Mpc　　素