Πώς να γίνετε σύγχρονοι αλχημιστές

Π ώ ς ν α γ ί ν ε τ ε έ ν α ς Σ ύ γ χ ρ ο ν ο ς Α λ χ η μ ι σ τ ή ς( Η Π υ ρ η ν ι κ ή Φ υ σ ι κ ή Σ ή μ ε ρ α )

Θεόδωρος Μερτζιμέκης***

http:// is.gd / tmertzi

t m e r t z i

Wednesday, February 27, 13

Πού θα βρε ίτε τη δ ιάλεξη

http:// bit.ly / yNZKKq

Αλχημε ία

Βασικοί στόχοι:

Η μετατροπή των μετάλλων σε χρυσό

Η πανάκεια

Στη βάση όλων υπάρχει η Φιλοσοφική Λίθος

Τα τέσσερα βασικά στοιχεία:

γη (χώμα)

αέρας

φωτιά

νερό

Η πεμπτουσία: το ``θεϊκό`` στοιχείο

Η έννο ια της ύληςστη Φυσική Φιλοσοφία

Θεώρησε το άτομο ως το δομικό λίθο του κόσμου

Τα άτομα μπορούν να έχουν διαφορετικό σχήμα και μέγεθος, αλλά είναι όλα άφθαρτα, αόρατα, μικροσκοπικά

Όμοια άτομα έλκονται και σχηματίζουν τα σώματα

κενό ≠ άτομα

Ο Δημόκρ ιτος

Το άτομο κα ι ο πυρήνας

δεκάδραχμο, 1976

Το πλανητ ικό πρότυποπρωτόνιο

νετρόνιο

ηλεκτρόνιο

Ο πυρήνας

δέσμη α

φύλλο AuWednesday, February 27, 13

Ο πυρήνας Η ανακάλυψη ενός βαρέος συσσωματώματος στο κέντρο του ατόμου έγινε από τον E.Rutherford το 1911

δέσμη α

φύλλο AuWednesday, February 27, 13

Ο πυρήνας Ο πυρήνας ανακαλύφθηκε στις αρχές του Κ΄ αιώνα ενώ είχε προηγηθεί η ανακάλυψη του ατόμου και της ραδιενέργειας

Αποτελεί κβαντικόσυσσωμάτωμα

p & n εντός νέφους

άλλων σωματιδίων(π.χ. πιόνια)

Ο πυρήνας Ο πυρήνας ανακαλύφθηκε στις αρχές του Κ΄ αιώνα ενώ είχε προηγηθεί η ανακάλυψη του ατόμου και της ραδιενέργειας

Αποτελεί κβαντικόσυσσωμάτωμα

p & n εντός νέφους

άλλων σωματιδίων(π.χ. πιόνια)

Paraskevi, Πυρήνας, 2010

Οι πρώτοι σύγχρονο ι Αλχημ ιστές

Goeppert-Mayer

RutherfordBohr

Οι δομ ικο ί λ ίθο ι : πρωτόν ιοΣωμάτιο θετικά φορτισμένο

Μάζα ίση με 938.272 MeV/c2

Καθορίζει βασικές ιδιότητες του ισοτόπου (π.χ. Z<->χημεία)

``Αρχέγονο`` ερώτηματης πυρηνικής δομής:

Γιατί υπάρχουμε αφού τα πρωτόνια στον πυρήνα απωθούνται μεταξύ τους λόγω της

αλληλεπίδρασης Coulomb?

Ουδέτερο σωματίδιο

Δύσκολο να ανιχνευθεί μέσω Η/Μ αλληλεπιδράσεων

Μάζα: 939.566 MeV/c2

Ανακαλύφθηκε σχετικά αργά (1932) από τον Chadwick

Οι δομ ικο ί λ ίθο ι : νετρόν ιο

Ουδέτερο σωματίδιο

Δύσκολο να ανιχνευθεί μέσω Η/Μ αλληλεπιδράσεων

Μάζα: 939.566 MeV/c2

Ανακαλύφθηκε σχετικά αργά (1932) από τον Chadwick

Οι δομ ικο ί λ ίθο ι : νετρόν ιο

Πυρην ικές αλληλεπιδράσε ις

Η φύση των πυρήνων μπορεί να εξηγηθεί με την παραδοχή ύπαρξης δύο ειδών πυρηνικών δυνάμεων

Η ισχυρή αλληλεπίδραση p-n εξηγεί την ύπαρξη των πυρήνων και ένα πλήθος από δομικές ιδιότητες

Η ασθενής αλληπίδραση παρατηρείται κυρίως στη μεταστοιχείωση (β±)

Πού εστ ιάζε ι η Πυρην ική ;πάνω από

3000 ισότοπα!

~25% ανακαλύφθηκε τα τελευταία 15 χρόνια!!

Βασικά ερωτήματα σήμεραΠοια είναι η φύση των αλληλεπιδράσεων στον πυρήνα;

Τι συμβαίνει σε εξωτικά συστήματα;

Από τι είναι φτιαγμένα τα άστρα;

Πυρην ική ΔομήΚαι στα τρία ερωτήματα καλείται να παράσχει απαντήσεις η μελέτη της δομής των πυρήνων

Εστιάζει στο περιεχόμενο p,n των ισοτόπων και κυρίως στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους, οι οποίες καθορίζουν τη δυναμική του συστήματος

Βασικό πειραματικό εργαλείο είναι οι επιταχυντές σωματίων και οι αντιδραστήρες

Το πρότυπο των φλο ιώνΗ συστηματική μελέτη του Ισοτοπικού Πίνακα απέδωσε το Πρότυπο των Φλοιών

Καταλυτική η συνεργασία θεωρίας και πειράματος

Πρόβλεψη για ενεργειακά επίπεδα, μάζα μεταστοιχειώσεις, σχήμα, μέγεθος και πολλά άλλα χαρακτηριστικά

Maria Goeppert-Mayer,

Nobel 1963

Πώς προέκυψε το πρότυπο ;

Παρατηρήθηκε ιδιαίτερα αυξημένη σταθερότητα σε συγκεκριμένους πυρήνες

Εμφανίστηκε άμεση συσχέτιση με τον αριθμό νουκλεονίων αυτών των πυρήνων

Αντιστοίχιση με τους φλοιούς των ηλεκτρονίων στο άτομο, αλλά και επέκταση του προτύπου με νέες αλληλεπιδράσεις, ώστε να εξηγηθούν οι παρατηρήσεις

Το πρότυπο των φλο ιών

Μπορώ να ξεχωρίσω τις τροχιές και τα ενεργειακά επίπεδα

Μαγικοί αριθμοί

Μαγικο ί αρ ιθμο ί

Το πρότυπο των φλοιών έδωσε τη δυνατότητα της πρόβλεψης αριθμών πρωτονίων και νετρονίων όπου εμφανίζονται ιδιαίτερα χαρακτηριστικά

2,8,20,28,50,82,126...

Όμως, σήμερα υπάρχουν ΝΕΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ

Ποια ε ίνα ι τα νέα δεδομένα

Η φύση της ισχυρής αλληλεπίδρασης είναι απρόβλεπτη σε ακραίες καταστάσεις

Εξωτικά φαινόμενα δημιουργούν ΝΕΟΥΣ μαγικούς αριθμούς

Σύνδεση Πυρηνικής με Αστροφυσική μέσω παρατηρήσεων διαδρομών στον ισοτοπικό πίνακα που ευθύνονται για την πυρηνογένεση

Θεωρητ ικές αναζητήσε ιςΗ πολυπλοκότητα των συστημάτων, αλλά και το πλήθος των σωματίων, σταθμών και χαρακτηριστικών δεν επιτρέπουν την αναλυτική περιγραφή.

Τέτοιοι υπολογισμοί υπάρχουν μόνο για πολύ ελαφρά συστήματα (π.χ. Li)

Ομοίως, συλλογικές περιγραφές του συστήματος παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον και επιτυχία ερμηνείας των φαινομένων

Νήσοι αναστροφήςΠειραματικά έχει βρεθεί μια μικρή περιοχή του Ισοτοπικού Πίνακα όπου η δομή των ισοτόπων εμφανίζεται διαφορετική από τις προβλέψεις (~36Mg)

Υπάρχει ανάστροφη σειρά ενεργειακών επιπέδων και παραμόρφωση

Υπάρχουν άλλες δύο τέτοιες περιοχές

Νήσοι αναστροφήςΠειραματικά έχει βρεθεί μια μικρή περιοχή του Ισοτοπικού Πίνακα όπου η δομή των ισοτόπων εμφανίζεται διαφορετική από τις προβλέψεις (~36Mg)

Υπάρχει ανάστροφη σειρά ενεργειακών επιπέδων και παραμόρφωση

Υπάρχουν άλλες δύο τέτοιες περιοχές

S800 @ NSCL

Σχήμα πυρήναΗ εντύπωση ότι οι πυρήνες είναι τέλειες σφαίρες ήταν ξεπερασμένη από την αρχή

Ρεαλιστικά, οι πυρήνες έχουν διάφορα σχήματα, τα οποία κυμαίνονται από δίσκο ως πούρο, παρουσιάζοντας διάφορες συμμετρίες.

Tο πρότυπο Nilsson (1955) επεκτείνει το πρότυπο των φλοιών.

Το πρότυπο Ni l ssonΠεριγράφει τον πυρήνα με βάση τις γωνίες των αξόνων συμμετρίας σε σχέση με τους άξονες περιστροφής του συστήματος

Ανάλογα με τον αριθμό των p και n οι μαγικοί αριθμοί μπορούν να αλλάξουν!

Υπάρχουν συγκεκριμένα μεγέθη που συνοδεύουν την ύπαρξη παραμόρφωσης του πυρήνα (π.χ. ηλεκτρική τετραπολική ροπή)

Στ ις παρυφές

Στ ις παρυφέςΠού σταματά η ύπαρξη ισοτόπων;

Πώς αλλάζει το σχήμα σε αυτά τα όρια;

Πώς αλλάζουν οι αλληλεπιδράσεις;

Υπάρχουν νέες συμμετρίες;

Πού , πώς , τ ι ;Οι μετρήσεις έχουν εξελιχθεί και απαιτούν επιστημονική και τεχνολογική αναβάθμιση

Το μεγάλο βήμα έγινε με την έλευση των ασταθών (ραδιενεργών) δεσμών, RIB

Νέες δυνατότητες, αλλά και νέες απαιτήσεις από τις υπάρχουσες υποδομές, τεχνικές και επιστημονικό προσωπικό.

Σταθερές δέσμεςΥπάρχουν σε διάφορα εργαστήρια σε όλον τον κόσμο και χρησιμοποιούνται εκτενώς για πληθώρα μελετών, από βασική επιστήμη ως εφαρμοσμένη έρευνα (π.χ. αρχαιολογία, ιατρική κοκ)

Πού βρίσκεται η ισχυρότερη σταθερή δέσμη στον κόσμο αυτή τη στιγμή;

Ασταθε ίς δέσμεςΠώς παράγουμε μια δέσμη που ζει κάτι λιγότερο από 0.0000001 sec?

Πώς μετράμε τις δομικές ιδιότητες της δέσμης και των παραγώγων της;

Τι ενέργειες απαιτούνται και τι είδους ανιχνευτικά συστήματα;

GANIL / SP IRAL2

Πληθώρα ασταθών δεσμών. Βρίσκεται σε περίοδο αναβάθμισης προς μεγαλύτερες ενέργειες και λαμπρότητες δεσμών

GSI / FAIRFacility for Antiprotons and Ion Research (FAIR)

CERN / I SOLDEΧρησιμοποιεί p από PS Booster σε ~2 GeV για να παράξει ~600 ισότοπα από 60 στοιχεία

RIKEN / RIBFΈνα από τα πρώτα εργαστήρια με RIB

Υπεραγώγιμο κύκλοτρο με δυνατότητα για πολωμένες δέσμες

NSCL / FRIB

NSCL / FRIBWe recommend construction of the Facility for Rare isotope Beams (FRiB), a world-leading facility for the study of nuclear structure, reactions, and astrophysics. experiments with the new isotopes produced at FRiB will lead to a comprehensive description of nuclei, elucidate the origin of the elements in the cosmos, provide an understanding of matter in the crust of neutron stars, and establish the scientific foundation for innovative applications of nuclear science to society.

2 υπεραγώγιμα κύκλοτρα σε συνδυασμό με γραμμικό επιταχυντή και μεδιαχωριστή θραυσμάτων και πληθώρα RIBhttp://www.frib.msu.edu

Τ ι μετράμε ;Ενέργειες σταθμών

Μάζες

Ροπές πυρήνα (μ, Q)

Ενέργειες σύνδεσης

Ενεργές διατομές

Παράμετροι συμμετριών

Δυναμικά αλληπιδράσεων

Ενεργε ιακά επίπεδαΣε νέα ισότοπα είναι συνήθως η πρώτη πληροφορία (μέσω γ-αποδιέγερσης)

πληροφορίες για:

τρόπους διέγερσης,

ταλάντωσης,

περιστροφής,

αλληλεπιδράσεις

& δυναμική

Ενεργε ιακά επίπεδαΣε νέα ισότοπα είναι συνήθως η πρώτη πληροφορία (μέσω γ-αποδιέγερσης)

συστοιχία GEMINI, RIKEN

πληροφορίες για:

τρόπους διέγερσης,

ταλάντωσης,

περιστροφής,

αλληλεπιδράσεις

& δυναμική

ΜάζεςΗ ακρίβεια στη μέτρηση μαζών προσφέρει πληροφορία για την ισχύ της πυρηνικής αλληλεπίδρασης

Κατανόηση αστροφυσικών φαινομένων

Προσφέρει έλεγχο της θεωρίας

Η /Μ ιδ ιότητες

Frank Stella, Polar Coordinates II

Υπάρχει αλληλεπίδραση με Η/Μ πεδία

Η /Μ ιδ ιότητες

Frank Stella, Polar Coordinates II

Perturbation

Michigan State University

Υπάρχει αλληλεπίδραση με Η/Μ πεδία

Ενεργές δ ιατομέςΠολύ σημαντικές για την Αστροφυσική

Χαρτογράφηση δυναμικού σε οριακές περιοχές

Μετρήσεις που απαιτούν ιδιαίτερη ακρίβεια, αλλά μπορούν να γίνουν και στο Δημόκριτο

Δυναμικές συμμετρ ίες

Rick F. Casten, Yale

Συνοπτικά . . .

Συνοπτικά . . .Τι ψάχνουμε

Πού το ψάχνουμε

Πώς το ψάχνουμε

Τι έχουμε ανακαλύψει μέχρι στιγμής

Ποιοι δρόμοι ανοίγονται για τις επόμενες γενιές

Courtesy of Joe Alterio

Πώς να γίνετε σύγχρονοι αλχημιστές

Education

Transcript of Πώς να γίνετε σύγχρονοι αλχημιστές

πώς λέμε οχι(3)

πώς λέμε όχι 4

Η ιστορία της γυναικός(σύγχρονοι ελληνίδες 1530-1896)

πώς να επιβιώσεις οικονομικά

ΓΕΛ ΚΡΥΑΣ ΒΡΥΣΗΣlyk-k-vrysis.pel.sch.gr/eggrafa/Project20132014/cinema.doc · Web viewΣημαντικοί σύγχρονοι Έλληνες σατιρικοί είναι,

πώς λέμε οχι (1)

MATH PLANET · Web viewΜπορείτε να γίνετε μέλη του περιοδικού μας και να συνεισφέρετε με δικά σας προβλήματα,

σύγχρονοι έλληνες, παγκοσμίως αναγνωρισμένοι

πώς λέμε όχι 8επ ανθ

πώς γίνεται; πώς παίζεται; 3

πώς λέμε όχι 5

4 Δραστηριότητα - Computer Science Unplugged · Το “μαγικό κόλπο” Επίδειξη Αυτή είναι η ευκαιρία σας να γίνετε μάγος.

KLEEMANN GTM: Σύγχρονοι Κινητήρες Μόνιμου Μαγνήτη Χωρίς Μειωτήρα

104 Σύγχρονοι Ποιμαντικοί Προβληματισμοί

Πώς Γράφεται Μια Ερευνητική Έκθεση

Πώς ορίζεται η «αυταρχική» παιδαγωγική και πώς η «αντιαυταρχική»; Project

πώς λέμε όχι 2

πώς λέμε οχι ;(5)

πώς λέμε όχι 1

πώς εκφράζωτην άποψή μου;