Medicinsk Neutron Vetenskap. yi1 liao2 zhong1 zi3 ke1 xue2

Relevanta dokument
En resa från Demokritos ( f.kr) till atombomben 1945

Vad är en neutron och vad kan man göra med neutroner??

Atomens historia. Slutet av 1800-talet trodde man att man hade en fullständig bild av alla fysikaliska fenomen.

1.5 Våg partikeldualism

Atom- och Kärnfysik. Namn: Mentor: Datum:

Vågfysik. Ljus: våg- och partikelbeteende

Fysik, atom- och kärnfysik

Utveckling mot vågbeskrivning av elektroner. En orientering

Instuderingsfrågor Atomfysik

Kapitel 7. Atomstruktur och periodicitet. Kvantmekanik Aufbau Periodiska systemet

Atomens uppbyggnad. Atomen består av tre elementarpartiklar: Protoner (+) Elektroner (-) Neutroner (neutral)

Kärnenergi. Kärnkraft

Om <10 år. Sames 14 MeV neutrongenerator Radiofysik i Lund på 1970 talet. För 40 år sen. ESS i Lund?? BNCT rbrp

Atomen - Periodiska systemet. Kap 3 Att ordna materian

Till exempel om vi tar den första kol atomen, så har den: 6 protoner, 12 6=6 neutroner, 6 elektroner; atommassan är också 6 men masstalet är 12!

Kärnenergi. Kärnkraft

Föreläsning 11 Kärnfysiken: del 3

Kapitel 7. Atomstruktur och periodicitet

Stora namn inom kärnfysiken. Marie Curie radioaktivitet Lise Meitner fission Ernest Rutherford atomkärnan (Niels Bohr atommodellen)

Lösningar Heureka 2 Kapitel 14 Atomen

Föreläsning 2. Att uppbygga en bild av atomen. Rutherfords experiment. Linjespektra och Bohrs modell. Vågpartikel-dualism. Korrespondensprincipen

Innehåll. Fysik Relativitetsteori. fy8_modernfysik.notebook. December 19, Relativitetsteorin Ljusets dualism Materiens struktur Kärnfysik

Väteatomen. Matti Hotokka

2. Hur många elektroner får det plats i K, L och M skal?

Historia De tidigaste kända idéerna om något som liknar dagens atomer utvecklades av Demokritos i Grekland runt 450 f.kr. År 1803 använde John Dalton

Marie Curie, kärnfysiker, Atomfysik. Heliumatom. Partikelacceleratorn i Cern, Schweiz.

ATOM OCH KÄRNFYSIK. Masstal - anger antal protoner och neutroner i atomkärnan. Atomnummer - anger hur många protoner det är i atomkärnan.

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 3

Föreläsning 3. Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall

Atom- och kärnfysik! Sid i fysikboken

Från atomkärnor till neutronstjärnor Christoph Bargholtz

Atom- och kärnfysik. Arbetshäfte. Namn: Klass: 9a

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin 12. Kärnfysik Kärnfysik 1

Sven Gösta Nilsson och hans modell. Om en av de mest framgångsrika modellerna för atomkärnor någonsin och om människan som utvecklade den.

Atomens uppbyggnad. Atomen består av tre elementarpartiklar: Protoner (+) Elektroner (-) Neutroner (neutral)

Rydbergs formel. Bohrs teori för väteliknande system

7. Radioaktivitet. 7.1 Sönderfall och halveringstid

Innehåll. Fysik Relativitetsteori. fy8_modernfysik.notebook. December 12, Relativitetsteorin Ljusets dualism Materiens struktur Kärnfysik

If you think you understand quantum theory, you don t understand quantum theory. Quantum mechanics makes absolutely no sense.

Fysik TFYA68. Föreläsning 11/14

Fysiska institutionen april 1983 Hans Linusson, Carl-Axel Sjöblom, Örjan Skeppstedt januari 1993 FY 2400 april 1998 Distanskurs LEKTION 26.

Preliminärt lösningsförslag till Tentamen i Modern Fysik,

Radioaktivt sönderfall Atomers (grundämnens) sammansättning

Kvantmekanik. Kvantmekaniken: De naturlagar som styr förlopp i den mikroskopiska världen (och i den makroskopiska!) Kvantmekanik.

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 1

Lösningar - Rätt val anges med fet stil i förekommande fall (obs att svaren på essäfrågorna inte är uttömmande).

Relativistisk kinematik Ulf Torkelsson. 1 Relativistisk rörelsemängd, kraft och energi

Upp gifter. är elektronbanans omkrets lika med en hel de Broglie-våglängd. a. Beräkna våglängden. b. Vilken energi motsvarar våglängden?

Föreläsning 6. Amplituder Kvanttillstånd Fermioner och bosoner Mer om spinn Frågor Tentan. Fk3002 Kvantfysikens grunder 1

1. Elektromagnetisk strålning

Föreläsning 3. Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall

Varje uppgift ger maximalt 3 poäng. För godkänt krävs minst 8,5 poäng och

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin Föreläsning 7 Kvantfysik, Atom-, Molekyl- och Fasta Tillståndets Fysik

Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801)

Kärnfysik och radioaktivitet. Kapitel 41-42

Hur mycket betyder Higgspartikeln? MASSOR!

Fysik TFYA86. Föreläsning 10/11

7. Atomfysik väteatomen

1. Elektromagnetisk strålning

Kvantmekanik. Kapitel Natalie Segercrantz

c = λ ν Vågrörelse Kap. 1. Kvantmekanik och den mikroskopiska världen Kvantmekanik 1.1 Elektromagnetisk strålning

BFL 111/ BFL 120 Fysik del B2 för Tekniskt Basår/ Bastermin

Röntgenstrålning och Atomkärnans struktur

Elektromagnetisk strålning. Lektion 5

Kosmologi - läran om det allra största:

Milstolpar i tidig kvantmekanik

Kapitel 7. Atomstruktur och periodicitet. Kvantmekanik Aufbau Periodiska systemet

ATOMER OCH ATOMMODELLEN. Lärare: Jimmy Pettersson

Kemiskafferiet modul 3 kemiteori. Atomer och joner

3.7 γ strålning. Absorptionslagen

Atommodellens historia och atomens uppbyggnad. Niklas Dahrén

Energi & Atom- och kärnfysik

KEMA00. Magnus Ullner. Föreläsningsanteckningar och säkerhetskompendium kan laddas ner från

Atomkärnans struktur

F2: Kvantmekanikens ursprung

Tentamen i fysik B2 för tekniskt basår/termin VT 2014

Kvantbrunnar Kvantiserade energier och tillstånd

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK januari 2012

Lösningar del II. Problem II.3 L II.3. u u MeV O. 2m e c2= MeV T += MeV Rekylkärnans energi försummas 14N

Janne Rydberg och hans formel

Småsaker ska man inte bry sig om, eller vad tycker du? av: Sofie Nilsson 1

Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801)

Supersymmetri. en ny värld av partiklar att upptäcka. Johan Rathsman, Lunds Universitet. NMT-dagar, Lund, Symmetrier i fysik

Varifrån kommer grundämnena på jorden och i universum? Tom Lönnroth Institutionen för fysik, Åbo Akademi, Finland

Kvantbrunnar -Kvantiserade energier och tillstånd

Fysik. Laboration 4. Radioaktiv strålning

Experimentell fysik. Janne Wallenius. Reaktorfysik KTH

Tentamen. Fysik del B2 för tekniskt / naturvetenskapligt basår / bastermin BFL 120 / BFL 111

Supersymmetri. en ny värld av partiklar att upptäcka. Johan Rathsman, Lunds Universitet. NMT-dagar, Lund, Symmetrier i fysik

Fysik del B2 för tekniskt basår / teknisk bastermin BFL 120/ BFL 111

Standardmodellen. Figur: HANDS-ON-CERN

Björne Torstenson (TITANO) Sida 1 (6)

KE02: Kemins mikrovärld

Föreläsningsserien k&p

Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA

Mer om E = mc 2. Version 0.4

Periodiska systemet. Atomens delar och kemiska bindningar

Bohrs atommodell. Uppdaterad: [1] Vätespektrum

Hur mycket betyder Higgs partikeln? MASSOR! Leif Lönnblad. Institutionen för Astronomi och teoretisk fysik Lunds Universitet. S:t Petri,

Materiens Struktur. Lösningar

Transkript:

Medicinsk Neutron Vetenskap 医疗中子科学 yi1 liao2 zhong1 zi3 ke1 xue2 Introduction

Sames 14 MeV neutrongenerator Radiofysik i Lund på 1970 talet För 40 år sen Om <10 år ESS i Lund??

1920 framlade Rutherford en teori om att det skulle existera neutrala partiklar i atomkärnan som han kallade "neutroner, efter den latinska roten för "neutral" och den grekiska ändelsen " on" (efter mönster av protonen och elektronen). 1930 upptäckte de tyska fysikerna Walther Bothe och Herbert Becker att när de högenergetiska alfapartiklar som polonium strålar träffade på vissa lätta grundämnen beryllium, bor och litium så uppstod en ovanligt genomträngande typ av strålning. Denna troddes först vara gammastrålning, även om den var långt mer genomträngande än all då känd gammastrålning, vilket gjorde de experimentella resultaten svåra att tolka. 1932 gjordes nästa betydande bidrag av Irène Joliot Curie och Frédéric Joliot i Paris, då de visade att om denna mystiska strålning träffade paraffin, eller andra kemiska föreningar innehållandes väte så utsändes protoner med mycket hög energi. Detta motsade inte i sig själv tron på att det var fråga om gammastrålning, men detaljerade kvantitativa analyser gjorde det svårt att få denna hypotes att stämma. 1932 utförde den brittiske fysikern James Chadwick en serie experiment som slutgiltigt visade att hypotesen med gammastrålar var ohållbar, och föreslog att strålningen istället utgjordes av oladdade partiklar med ungefär samma massa som protonen. Han utförde även experiment som stödde detta antagande.

Enrico Fermi började, strax efter det att neutronen upptäckts 1932, experimentera med att bestråla tunga atomkärnor som uran med neutroner med avsikt att producera ännu tyngre grundämnen. Resultaten var svårtolkade och fick sin naturliga förklaring först 1939 när Otto Hahn och Lise Meitner Upptäckte fissionsprocessen.

Hade Hitler s Nazityskland utvecklat en egen Atom bomb?

Vad är då en neutron? 中子 zhong1 zi3 不带电粒子 bu4 dai4 dian4 li4 zi3 Inte laddad ldddelektriskt lktikt Elektrist neutral liten partikel

Utanför atomkärnan är neutronen instabil och sönderfaller med en medellivslängd 885,7 ± 0,8 s, motsvarande en halveringstid på 10 minuter och 14 s. Vid sönderfallet omvandlas neutronen till en elektron, en antineutrino och en proton: +

Neutronen Neutronen är en subatomär partikel som tillsammans med protoner Z bildar en atomkärna. Olika antal neutroner i kärnan N med samma Z ger upphov till olika isotoper av grundämnet. Neutronen har ingen elektrisk laddning, den är neutral, har spinn ½, och massan 939,573 MeV/c² (1.6749 10-27 kg, eller 1,00866490 u, aningen mer än protonen). Neutronen består av tre kvarkar, närmare bestämt en upp-kvark och två ner-kvarkar med totala laddningen noll. +2e/3 e/3, e/3,

Det började i Lund när Johannes Janne Rydberg den 5te november, 1888 härledde en ekvation som beskrev de experimenella resultaten av spektrallinjerna i väte spektrum. H Niels Bohr härledde 1913 ekvationen teoretiskt baserat på sin atommodell. enligt vilken elektronerna rör sig i cirkulära banor runt atomkärnan, där centripetalkraften kompenserar coulombkraften och rörelsemängdsmoment är kvantiserad till ett heltal gånger Plancks konstant, p = nh/2π. Detta leder till att elektronen endast kan inta vissa specifika energinivåer me 1 1 hc me E h R H 8 8 4 4 e e 2 2 2 2 ; 2 3 0h n1 n2 0ch

Louis de Broglie (1892 1987) utvecklade Bohr's ideer och härledde en ekvation som kunde förklara elektronens och materiens vågegenskaper. Ekvationen innebar att elektronens våglängd g är en funktion av Planck's konstant (6.626 10 34 joule se) dividerad med dess rörelsemoment (massa multipicerad med dess hastighet) Hans ekvation verifierades experimentellt 1927 då Lester Germer and Clinton Davisson riktade en stråle av elektoner mot en kristallinnickel ikltarget. Resulatey blev ett diffraktions mönster som matchade de Groglies ekvation..

De Broglie s ekvation De Broglie kombinerar Plancks ekvation E = h = h c/ : för sambandet mellan energin hos en foton E och dess våglängd Einsteins ekvation E=mc 2 för sambandet mellan vilomassan för en partikel med massan m och ljushastigheten c E = h = h c/ =mc 2 h / = mc = p rörelsemomentet = h/p de Brogle generaliserar denna ekvation till att gälla partiklar med impulsen p=mv där v är partikelns hastighet. Om vi inför Dirac s konstánt h 2 vågtalet k = 2 / och Vinkelfrekvensen = 2 får vi sambanden p E k observera att vågtalet är en vektor

Neutronen har således både partikeloch våg-liknande egenskaper Massa: m n = 1,675 10 27 kg Ladning = 0 Energin E = m n v 2 /2 = k B T = (hk/2 ) 2 /2m n ; k = 2 / = m = 1,381 23 1 n v/(h/2 ); Boltzmans konstant k B 10 JK

Neutronen har spinn ½ riktat motsatt banimpulsmomentet så att neutronens gyromagnetiska föhållandet blir negativt +½ ½ n N gyromagnetiska föhållandet = 1,913 ½

neutron e Neutronens spinn kopplar till elektronens spinn vilket orsakar att neutronen ändrar riktning. Magnetisk neutron spridning

Neutronen känner av magnetism i stoleks ordningen 0,1 10 nm i tidskalan 0,001 1 ns. Detta gör meutronspridning till det mest kraftfulla verktyg vi har för att studera magnetiskaegenskaper egenskaper hos olika material