Efekt pandemonium
Efekt pandemonium to problem, który może pojawić się, gdy w badaniach rozpadu beta stosuje się detektory o wysokiej rozdzielczości (zwykle detektory germanowe) . Może to wpływać na prawidłowe określenie dożywienia do różnych poziomów jądra potomnego . Po raz pierwszy został wprowadzony w 1977 roku.
Kontekst
Zazwyczaj, gdy macierzyste jądro beta rozpada się na swoją córkę, dostępna jest pewna energia końcowa, która jest dzielona między końcowe produkty rozpadu. Nazywa się to wartością Q rozpadu beta ( Q β ). Jądro potomne niekoniecznie przechodzi w stan podstawowy po rozpadzie, dzieje się tak tylko wtedy, gdy inne produkty zabierają ze sobą całą dostępną energię (zwykle jako energię kinetyczną). Tak więc, ogólnie rzecz biorąc, jądro potomne zatrzymuje pewną ilość dostępnej energii jako energię wzbudzenia i kończy w stanie wzbudzonym związanym z pewnym poziomem energii, jak widać na rysunku. Jądro potomne może pozostać w tym stanie wzbudzonym tylko przez krótki czas (okres półtrwania poziomu), po czym przechodzi serię przejść gamma do niższych poziomów energii. Te przejścia pozwalają jądrze potomnemu emitować energię wzbudzenia jako jedną lub więcej promienie gamma , aż do osiągnięcia stanu podstawowego, pozbywając się w ten sposób całej energii wzbudzenia, którą zatrzymał przed rozpadem.
Zgodnie z tym poziomy energetyczne jądra potomnego można wypełnić na dwa sposoby:
- przez bezpośrednie karmienie beta z rozpadu beta rodzica na córkę (I β ),
- przez przejścia gamma o wyższych poziomach energii (wcześniej zaludnionych beta z bezpośredniego rozpadu beta rodzica) do niższych poziomów energii (ΣI i ).
Całkowite promieniowanie gamma emitowane przez poziom energetyczny (IT ) powinno być równe sumie tych dwóch wkładów, to znaczy bezpośredniego zasilania beta (Iβ ) plus dewzbudzenia gamma wyższego poziomu (ΣIi ) .
I T = I β + ΣI i (pomijając konwersję wewnętrzną )
Beta karmienia I β (to znaczy, ile razy poziom jest zaludniony przez bezpośrednie karmienie od rodzica) nie może być mierzona bezpośrednio. Ponieważ jedyną wielkością, którą można zmierzyć , są intensywności promieniowania gamma ΣI i oraz IT (tj. -wzbudzeń wyższych poziomów energetycznych (ΣI i ) do całkowitego natężenia gamma opuszczającego poziom (IT ) , czyli:
I β = I T − ΣI i ( można zmierzyć I T i ΣI i )
Opis
Efekt pandemonium pojawia się, gdy jądro potomne ma dużą wartość Q , umożliwiającą dostęp do wielu konfiguracji jądrowych , co przekłada się na wiele dostępnych poziomów energii wzbudzenia. Oznacza to, że całkowite karmienie beta będzie fragmentaryczne, ponieważ rozprzestrzeni się na wszystkie dostępne poziomy (z pewnym rozkładem określonym przez siłę, gęstość poziomów, zasady selekcji itp. ) . Wtedy intensywność gamma emitowana z mniej zaludnionych poziomów będzie słaba i będzie słabsza, gdy przejdziemy do wyższych energii, gdzie gęstość poziomów może być ogromna. Również energia gamma odwzbudzająca ten obszar o wysokiej gęstości może być wysoka.
Pomiar tych promieni gamma za pomocą detektorów o wysokiej rozdzielczości może stwarzać dwa problemy:
- Po pierwsze, detektory te mają bardzo niską skuteczność rzędu 1–5% iw większości przypadków będą ślepe na słabe promieniowanie gamma.
- Po drugie, ich krzywa sprawności spada do bardzo niskich wartości, gdy przechodzi do wyższych energii, zaczynając od energii rzędu 1–2 MeV . Oznacza to, że większość informacji pochodzących z promieni gamma o ogromnych energiach zostanie utracona.
Te dwa efekty zmniejszają wykrywaną ilość beta dostarczania do wyższych poziomów energii jądra potomnego, więc mniej ΣI i jest odejmowane od IT , a poziomom energii błędnie przypisuje się więcej I β niż obecny:
Σja ja ~ 0, → ja T ≈ ja β
Kiedy tak się dzieje, najbardziej dotknięte są nisko położone poziomy energii. Niektóre schematy poziomów jąder, które pojawiają się w nuklearnych bazach danych, cierpią z powodu tego efektu Pandemonium i nie są wiarygodne, dopóki w przyszłości nie zostaną wykonane lepsze pomiary.
Możliwe rozwiązania ozonu
Aby uniknąć efektu pandemonium, należy zastosować detektor, który rozwiązuje problemy, jakie stwarzają detektory o wysokiej rozdzielczości. Musi mieć sprawność bliską 100% i dobrą sprawność dla promieni gamma o ogromnych energiach. Jednym z możliwych rozwiązań jest użycie kalorymetru, takiego jak spektrometr całkowitej absorpcji (TAS), który jest wykonany z materiału scyntylacyjnego . Wykazano, że nawet przy zastosowaniu wysokowydajnej matrycy detektorów germanowych w ciasnej geometrii (na przykład CLUSTER CUBE), około 57% całkowitego B(GT) obserwowanego techniką TAS jest tracone.
Znaczenie
Obliczenie zasilania beta (I β ) jest ważne dla różnych zastosowań, takich jak obliczanie ciepła resztkowego w reaktorach jądrowych lub badania struktury jądrowej .
Zobacz też
Linki zewnętrzne
- „ Pokonać nuklearne pandemonium ” , Krzysztof P. Rykaczewski