kernefysik (Kerneegenskaber)

Kernefysik (Kerneegenskaber), Atomkernens statiske egenskaber omfatter ladning, radius, masse, bindingsenergi, impulsmoment, paritet, magnetisk dipolmoment og elektrisk kvadrupolmoment for grundtilstanden og i princippet for hele spektret af anslåede tilstande. Kernens dynamiske egenskaber omfatter særlig sandsynlighederne for henfald af kernetilstande og for reaktioner med andre kerner og kernepartikler (reaktionstværsnit).

Kerneradius bestemmes fortrinsvis ved elastisk spredning af elektroner eller ved detaljerede studier af atomare overgange mellem tilstande i det ydre atom. Herved bestemmes radius af kernens protonfordeling, som for langt de fleste kerner svarer nøje til den samlede fordeling af neutroner og protoner. Kerneladningens udstrækning kan også bestemmes ud fra energiforskellen mellem spejlkerner.

Kernemassen kan bestemmes ved massespektroskopi, hvor ioniserede atomer eller molekyler afbøjes i elektromagnetiske felter. Kernens masse viser sig at afvige ca. 1% fra summen af masserne af de enkelte kernepartikler. Afvigelsen er et mål for, hvor stærkt partiklerne er bundet sammen i kernen. Man finder for en gennemsnitskerne en bindingsenergi på ca. 8 MeV per kernepartikel. Forskellen i masse mellem to kernetilstande kan bestemmes med særlig stor nøjagtighed ved studier af energiforholdene ved kernehenfald eller kernereaktioner frembragt ved brug af acceleratorer.

Hver kernetilstand kan tilordnes et spinkvantetal, der repræsenterer det totale impulsmoment af alle kernepartiklerne hidrørende såvel fra deres banebevægelse som fra deres indre spin. I kernens grundtilstand kan spin, magnetisk dipolmoment og elektrisk kvadrupolmoment bestemmes ved studier af hyperfinstrukturen og Zeeman-effekten i de atomare spektre. Andre metoder til bestemmelse af magnetiske dipolmomenter er atomstrålemagnetisk resonans, kernemagnetisk resonans (NMR) og studier af kerner ved lave temperaturer (T≪1 K).

Kernetilstande har enten positiv eller negativ paritet. Denne symmetriegenskab finder udtryk i kernens kvantemekaniske bølgefunktion og karakteriserer kernen som helhed som et legeme, der er uskelneligt fra sit eget spejlbillede. Eksperimentelt bestemmer man pariteten gennem dens indflydelse på henfald af kernetilstande og på sandsynligheden af bestemte kernereaktioner (udvalgsregler). De fleste atomkerner udviser en stor rigdom af veldefinerede anslåede tilstande. Hver tilstand har en bestemt anslagsenergi, et bestemt spin og en bestemt paritet, som alle må bestemmes eksperimentelt. Det sker dels ved kernespektroskopi af radioaktive henfald, dels ved undersøgelse af bl.a. kernereaktioners energiforhold, vinkelfordelinger og polarisationsegenskaber. Spektret af anslåede tilstande rummer nøglen til forståelsen af kernernes struktur.

Kommentarer

Din kommentar publiceres her. Redaktionen svarer, når den kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig