粒子物理与核物理1-1探测器概论ppt课件.ppt

《粒子物理与核物理1-1探测器概论ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章粒子探测器概论§1-1微观粒子的基本性质§1-2探测器的功能§1-3探测器的质量特征§1-4探测器的物理基础按粒子参与相互作用的情况来分类强子—参与强相互作用的粒子重子—自旋为1/2和半整数的强子，是费米子，服从费米－狄拉克统计规律。如：质子、中子、各类超子。介子—自旋为整数的强子，是玻色子，服从玻色－爱因斯坦统计规律。如：，k，……轻子—不参与强相互作用的，自旋为1/2的粒子，如：电子，子，子，各类中微子，……场量子—自旋为1，传递相互作用的粒子，它们是光子，胶子，W、Z中间玻色子。§1-1微观粒子的基本性质一、粒子的分类及主要性质二、原子核及其性质原子核由质

2、子和中子组成。质子和中子统称为核子。原子核的核子数因质子和中子的质量都接近一个原子质量单位，故原子核的质量接近A个原子质量单位。核素：有确定的质子数Z和核子数A的原子核。表示符号：如碳原子核简写为：质子数中子数同位素：Z相同，N不同的核素，处于元素周期表中同一个位置，有相同的化学性质。例：原子核性质：1.原子核的大小经验公式2.核物质密度3.原子核的结合能原子核质量总是小于构成它的核子质量之和。定义两者之差m为质量亏损。质量亏损越大，核子结合得越紧密，原子核越稳定。4.比结合能：每种原子核的结合能除以这种原子核的核子数，得到每一个核子的平均结合能，亦称比结合能。平均结合能

3、越大，核子结合的越紧密，原子核越稳定。5.原子核反应用方程式表示：a(入射粒子)+A(靶核)b(出射粒子)+B(剩余核)+Q或简写成A（a，b）B实验表明任何一个核反应，箭头两边的总电荷数Z和总质量数A必须相等；反应前后体系的总能量（静止能量和动能之和）不变，总动量不变。Q值>0的反应，放热反应；Q值<0的反应，吸热反应。7.原子核核子的平均结合能曲线较轻和较重原子核的平均结合能比中等重量原子核的平均结合能小。两个较轻的原子核结合成较重的原子核，发生聚变反应，释放能量。一个较重的原子核分裂成两个中等能量的原子核，发生裂变反应，释放能量。三、电子质量最轻的稳定粒子。衰变：

4、原子核内质子和中子互相转换的过程1）－衰变：含有过多中子的不稳定原子核例实际上是反电子中微子2）＋衰变含有过多质子的不稳定原子核例实际上是被束缚的质子电子中微子3）轨道电子俘获EC质子过多的不稳定核，其中一个质子也可能俘获原子壳层中的某一个电子变成中子。易俘获k层电子，称作k俘获，并伴随x射线发射或俄歇效应发生。例：丰质子核发生＋衰变和EC是相互竞争过程，各有一定的几率。如：发生EC的几率发生＋衰变的几率22Na10％90％65Zn98.5％1.5％三个过程都涉及三个物体：粒子、中微子和反冲核，由于衰变过程中能动量守恒，能量在三体中分配是任意的。所以粒子的动量

5、由零到最大都有，粒子能谱是连续谱。粒子能谱是连续谱一些纯电子源同位素端点能量（KeV）半衰期（年）3H18.612.2614C156573033P24824.4天90Sr54627.790Y228364小时99Tc2922.1*105内转换电子处于激发态的原子核通过把能量交给核外电子退激发，核外电子把获得能量的一部分用以克服结合能，其余作为电子的动能脱离原子。能量从keV到MeV，为单能。俄歇电子俄歇电子能量比粒子和内转换电子能量低。俄歇效应与x射线发射是互相竞争的两个过程。原子内壳层失去一个电子出现一个空穴时，外壳层电子就可能跃迁来填补空穴，同时发射x射线。若不发射

6、x射线而将能量交给另一个壳层电子，使其克服结合能而发射出去，这个过程就是俄歇效应，打出的电子就是俄歇电子。电子加速器如BES、LEP等，加速后的电子能量可达GeV量级。光电子、x射线、俄歇电子四、重带电粒子质子H原子核，mp=938MeV=1836me，带1个正电荷。粒子He原子核，由2个质子和2个中子组成，带2个正电荷。衰变A≥200的原子核可能自发发射粒子例：核裂片重核裂变产生两个裂变碎片。根据动量守恒，每个碎片向相反方向发射。是带多电荷的正离子。如235U吸收一个慢中子裂变产生两个裂片。一个235U原子核吸收一个中子裂变成两个具有大约相等质量的原子核。由平均结合

7、能曲线，新生原子核的平均结合能比235U大。近似认为每个核子的平均结合能增加1MeV，总的结合能增加约200MeV。这是一个C原子燃烧时释放化学能4eV的5000万倍！重离子Z>2的离子，核裂片是其中一种，存在于宇宙线中。也可以通过把原子的核外电子直接剥离产生，一般用重离子加速器产生并加速，以增加其能量。五、射线和x射线电磁波，静止质量为0，具有波粒二象性。波长比普通光波短很多，波长