فروشگاه اینترنتی فایل ها این وبلاگ در زمینه فروش انواع مختلف فایل های آموزشی تحصیلی و دانشگاهی فعالیت می نماید

بررسی فرآیند تبدیل داخلی با استفاده از مدل شبه کوارک INVESTIGATION OF INTERNAL CONVERSION PROCESS IN QUARK-LIKE MODEL

چکیده

هدف ما در این رساله بررسی فرایند تبدیل داخلی با در نظر گرفتن کوارکهای سازنده نوکلئونهای هسته می‌باشد، به همین منظور در فصل اول این رساله برخی خواص ذرات بنیادی بیان شده است. در فصل دوم مدل‌های هسته‌ای بیان شده است. هر مدل هسته‌ای خود قادر است بخشی از خصوصیات هسته‌ای را توضیح دهد. در فصل سوم خواص دینامیک هسته بیان شده است. در فصل چهارم مدل شبه کوارکی بررسی شده است. برخی از خصوصیات هسته که توسط مدل شبه کوارکی قابل توضیح است در اینجا بیان شده است. خصوصیاتی مانند اعداد جادویی هسته‌ها که با در نظر گرفتن یک شبکه منظم بین کوارک ها قابل باز تولید می‌باشد و همچنین با در نظر گرفتن برخی از خصوصیات هسته رابطه‌ای برای انرژی بستگی هسته ارائه شده است. در این فصل با استفاده از قانون طلایی فرمی در برهمکنش یک الکترون و یک دوقطبی الکتریکی و در نظر گرفتن کوارکهای سازنده پروتونها یک رابطه برای ضریب تبدیل داخلی ارائه شده است. مقادیر بدست آمده از این رابطه برای ضریب تبدیل داخلی، با نتایج تئوری و آزمایشگاهی مقایسه شده است. با مقایسه نتایج بدست آمده با سایر مدل های هسته ای ملاحظه می شود که در بیشتر موارد، نتایج این مدل سازگاری بیشتری با مقادیر آزمایشگاهی دارد.


فهرست مطالب
1-1- مقدمه 2
1-2- تاریخچه فیزیک هسته‌ای 3
1-3- پیشینه تاریخی فیزیک هسته‌ای 3
1-4- ذرات بنیادی و مدل استاندارد 4
2- مدل‌های هسته‌ای 8
2-1- مقدمه 8
2-2- مدل قطره مایعی و فرمول نیمه تجربی جرم 8
2-2-1- انرژی عدم تقارن 10
2-2-2- انرژی کولنی 10
2-3- مدل پوسته‌ای هسته 12
2-3-1- مقدمه 12
2-3-2- پتانسیل مدل پوسته‌ای 14
2-3-3- پتانسیل اسپین- مدار 15
3- فرایند تبدیل داخلی 20
3-1- خواص دینامیک هسته‌ها 20
3-1-1- واپاشی آلفایی 21
3-1-2- واپاشی بتازا 21
3-1-3- واپاشی گاما 22
3-1-4- تبدیل داخلی 22
3-2- محاسبه ضریب تبدیل داخلی 26
4- مدل کوارکی .و نگرشی جدید به فرایند تبدیل داخلی 32
4-1- مقدمه 32
4-1-1- پلاسمای کوارک- گلئونی و سرچشمه اعداد جادویی 32
4-1-2- انرژی بستگی هسته‌ها از دیدگاه مدل شبه کوارکی 36
4-2- ضریب تبدیل داخلی بر اساس مدل کوارکی هسته‌ها 37
نتیجه گیری و پیشنهادات 60
5-1- نتیجه گیری 60
5-2- پیشنهادات 60
مراجع 61
چکیده به زبان انگلیسی 63

فهرست جدول‌ها
جدول (1- 1): اجزای بنیادی جهان و مشخصات آن 6

جدول (4- 1): EB =5.50 E-02 k shell z=3 39
جدول (4- 2): EB =2.84 E-01 k shell z=6 39
جدول (4- 3): EB =8.67 E-01 k shell z=10 40
جدول (4- 4): EB =1.83 E+00 k shell z=14 40
جدول (4- 5): EB =2.47 E+00 k shell z=16 41
جدول (4- 6): EB =4.03 E+00 k shell z=20 41
جدول (4- 7): EB =4.96 E+00 k shell z=22 42
جدول (4- 8): EB =5.98 E+00 k shell z=24 42
جدول (4- 9): EB =7.11 E+00 k shell z=26 43
جدول (4- 10): EB =8.33 E+00 k shell z=28 43
جدول (4- 11): EB =9.65 E+00 k shell z=30 44
جدول (4- 12(:EB =5.49 E-03 L shell z=3 44
جدول (4- 13): EB =1.75 E-02 L shell z=6 45
جدول (4- 14): EB =4.50 E-02 L shell z=10 45
جدول (4- 15): EB =1.49 E-01 L shell z=14 46
جدول (4- 16): EB =3.20 E-01 L shell z=18 46
جدول (4- 17): EB =4.38 E-01 L shell z=20 47
جدول (4- 18): EB =5.64 E-01 L shell z=22 47
جدول (4- 19): EB =6.95 E-01 L shell z=24 48
جدول (4- 20): EB =8.46 E-01 L shell z=26 48
جدول (4- 21): EB =1.00 E+00 L shell z=28 49
جدول (4- 22): EB =2.84 E-01 K shell z=6 50
جدول (4- 23): EB =8.67 E-03 K shell z=10 50
جدول (4- 24): EB =2.47 E+00 K shell z=16 51
جدول (4- 25): EB =3.20 E+00 K shell z=18 51
جدول (4- 26): EB =4.03 E+00 K shell z=20 52
جدول (4- 27): EB =4.96 E+00 K shell z=22 52
جدول (4- 28): EB =5.98 E+00 K shell z=24 53
جدول (4- 29): EB =7.11 E+00 K shell z=26 53
جدول (4- 30): EB =8.33 E+00 K shell z=28 54
جدول (4- 31): EB =9.65 E+00 K shell z=30 54
جدول (4- 32): EB =1.75 E-02 L shell z=6 55
جدول (4- 33): EB =4.50 E-02 L shell z=10 55
جدول (4- 34): EB =1.49 E-01 L shell z=14 56
جدول (4- 35): EB =2.29 E-01 L shell z=16 56
جدول (4- 36): EB =3.20 E-01 L shell z=18 57
جدول (4- 37): EB =4.38 E-01 L shell z=20 57
جدول (4- 38): EB =5.64 E-01 L shell z=22 58
جدول (4- 39): EB =6.95 E-01 L shell z=24 58

فهرست شکل ها
شکل (1-1 ): تحولات زمانی و دمایی علم از ابتدا تا کنون 4

شکل(2- 1): انرژی بستگی هسته‌ها که به صورت تجربی به دست آمده‌اند. 11
شکل(2- 2): انرژی بستگی هسته‌ها براساس فرمول نیمه تجربی جرم 12
شکل(2- 3): پتانسیل هسته‌ای بین نوکلئون های هسته به همراه پتانسیل کولنی. 15
شکل(2- 4): ترازهای انرژی هسته‌ها. (a با در نظرگرفتن پتانسیل نوسانگر هماهنگ ساده . (b با در نظر گرفتن چاه پتانسیل با لبه‌های گرد شده. (c چاه پتانسیل با لبه گرد شده همراه با برهم کنش اسپین- مدار. 18

شکل(3- 1): نمونه‌ای از طیف الکترون که ممکن است از یک چشمه رادیواکتیو گسیل شود. چند قله ناپیوسته تبدیل داخلی روی زمینه ناپیوسته واپاشی بتازا قرار دارند. 23
شکل(3- 2): طیف الکترون حاصل از واپاشی 203Hg در تصویر بالا، طیف پیوسته بتا همراه با خطوط تبدیل K، L و M تفکیک نشده قابل مشاهده است. در تصویر میانی طیف تبدیل با تکیک بیشتر نشان داده شده است؛ خطوط L و M به خوبی جدا شده اند و حتی LIII نیز تفکیک شده است. در تفکیک خیلی بهتر شکل پایینی، خطوط LI و LII به خوبی از هم جدا شده‌اند. 25

شکل(4- 1): محیط یک پلاسمای کوارک- گلئونی 33
شکل(4- 2): شبکه مکعبی پلاسمای کوارک- گلئونی 34

1-1- مقدمه
امروزه علم امواج و الکترونیک آنقدر پیشرفت کرده است که ما بتوانیم اتفاقات به وقوع پیوسته در بعضی از نقاط جهان را ثبت کنیم و چقدر خوب بود اگر اتفاقات پس از مهبانگ در گوشه‌ای از عالم هستی ثبت می‌شد. در این صورت بشر می‌توانست به هزاران سوالی که امروزه فکرش را مشغول کرده است پاسخ بدهد.
ماهیت شرایط ترمودینامیک یا فیزیک سوپ کوارک- گلئونی پس از مهبانگ، شرایط تشکیل ذرات بنیادی موجود در این سوپ، تعادل تابش با انرژی و ماده، تعداد ذرات بنیادی، خواص ذرات عامل شکل گیری این سوپ و اجزای آن و تشکیل هسته‌ها، گوشه‌ای از ابهاماتی است که ذهن فیزیکدانان ذرات بنیادی را به خود مشغول کرده است. از طرفی فیزیکدانان مشتاق هستند تا یک نمونه آزمایشگاهی از مهبانگ بسازند تا شاید بتوانند به بعضی از سوالات مذکور جواب دهند.

1-2- تاریخچه فیزیک هسته‌ای
سرآغاز فیزیک هسته‌ای را می‌توان از کشف مواد رادیواکتیویته (پرتوزایی) توسط بکرل در سال 1968 و یا ظهور نظریه رادرفورد مبنی بر وجود هسته در اتم در سال 1911 در نظر بگیریم. در هر حال، به روشنی معلوم است که دانش تجربی و نظری فیزیک هسته‌ای نقش برجسته‌ای در توسعه علم فیزیک در قرن بیستم ایفا کرده است.
از طرفی دانش فیزیک هسته‌ای تکنیک‌هایی را در اختیار بشر گذاشته است که در زمینه‌های علمی دیگر از جمله در فیزیک اتمی، حالت جامد، پزشکی، صنایع دفاعی و .... کاربرد وسیعی پیدا کرده است.
پژوهش‌های آزمایشگاهی فیزیک هسته‌ای را می‌توان برای درک مسائل گوناگونی مانند برهم کنش کوارک ها، مراحل تکامل جهان پس از انفجار بزرگ و غیره به کار برد. اما باید یادآور شد که هنوز در فیزیک هسته‌ای یک مدل ممتاز و منحصر به فرد برای توجیه تمام خواص و پدیده‌های جالب هسته‌ای وجود ندارد. اکثراً مجبوریم پدیده‌های متنوع هسته‌ای را با مدل‌های متفاوت هسته‌ای توجیه کنیم. حتی برخی از اصولی‌ترین مسائل فیزیک هسته‌ای مانند ماهیت دقیق نیروهای هسته‌ای تا حدودی ناشناخته مانده است. تعدادی از محققین اعتقاد دارند با توجه به این که پس از مهبانگ و قبل از تشکیل هسته‌ها، جهان از یک پلاسمای کوارکی با دمای بالا اشغال شده بود و سپس با پایین آمدن دما هسته‌ها تشکیل شدند، بنابر این باید بتوان تعدادی از پدیده‌های هسته‌ای را با مدل کوارکی توجیه کرد.
1-3- پیشینه تاریخی فیزیک هسته‌ای
تلاش برای درک ماهیت اساسی ماده را به فیلسوفان یونان باستان، بویژه دموکرتیوس، نسبت می‌دهند. دموکریتوس که در قرن چهارم پیش از میلاد می‌زیست، اعتقاد داشت که هر نوع ماده را می‌توان به اجزای کوچک و کوچک‌تر تقسیم کرد، تا این که به ذره‌ای برسیم که دیگر تجزیه آن امکان پذیر نباشد. او این جزء کوچک ماده را که با چشم قابل دیدن نبود، ذره بنیادی سازنده ماده می‌دانست. این تفکر سال‌ها به صورت اندیشه‌ای فلسفی باقی ماند، تا اینکه در ابتدای قرن نوزدهم، دانشمندان علوم تجربی در این زمینه به تحقیق پرداختند، و آن تفکر فلسفی به یک نظریه علمی برجسته تبدیل شد. دالتون، آواگادرو و فاراده از جمله شیمیدانان برجسته‌ای بودند که به پیشگامان این تفکر علمی معروف شدند. در نهایت شیمیدان‌ها با تعیین جدول تناوبی مندلیف این تفکر علمی را به یک فکر سازمان یافته تبدیل کردند. از طرفی مطالعه خواص بنیادی تک تک اتم‌های عناصر مختلف را گروه دیگری از دانشمندان دنبال کردند که امروزه به شاخه فیزیک اتمی معروف است. این مطالعات در سال 1896 توسط بکرل با کشف خاصیت رادیواکتیو در برخی اتم‌ها، و سپس در سال 1898 توسط پیر و ماری کوری با شناسایی مواد رادیواکتیو دیگری ادامه پیدا کرد. در ادامه نوبت به رادرفورد رسید که از خواص این پرتوها استفاده کرده تا برعکس بتواند ساختار اتم‌ها را مطالعه و بررسی کند. در خلال همین پژوهش و تحقیق‌ها رادرفورد توانست در سال 1911 وجود هسته را در اتم اعلام کند. تایید فرضیه وجود هسته از طریق آزمایش‌های گایگر و مارسدن شاخه جدیدی از فیزیک به نام فیزیک هسته‌ای را بنا نهاد. نهایتاً در سال 1932 با کشف نوترون توسط چادویک، فیزیک هسته‌ای جایگاه مستحکم و روشن خود را در جهان پیدا کرد. به هر حال امروز پس از گذشت یک قرن هنوز تحقیق و پژوهش در زمینه فیزیک هسته‌ای آنقدر از نظر کاربردی شیرین و جذاب می‌باشد که ذهن تعداد زیادی از پژوهشگران دنیای علم و صنعت را به خود مشغول کرده است.
1-4- ذرات بنیادی و مدل استاندارد
از دیرباز شناخت جهان و اجزای آن یکی از اهداف مهم هر مکتب علمی بوده است. اما امروزه تحقیقات در زمینه شناخت جهان به شاخه‌های مختلفی تقسیم شده است که هر کدام از منظری خاص ساختار عالم و اجزای آن را مورد کنکاش قرار می‌دهند.
کیهان شناسان با توجه به نظریه مهبانگ تشکیل کهکشان‌ها و ماده تاریک را بررسی می‌کنند. دانشمندان ذرات بنیادی چگونگی تشکیل سوپ کوارک- گلئونی حاصل از مهبانگ و تشکیل هادرون ها را مطالعه می‌کنند. دانشمندان هسته‌ای مکانیسم هسته سازی را بعد از تشکیل پروتون‌ها و نوترون‌ها، خواص هسته‌ها و کاربردهای آن‌ها در زندگی بشر را دنبال می‌کنند. در ادامه خط سیر تشکیل و تکامل عالم هستی، مسئولیت اتم شناسان اهمیت پیدا می‌کند، که جهان چگونه و به چه نسبتی از اتم‌های مختلف تشکیل شده است.