γ Desintegración Desintegracion gamma - UCMnuclear.fis.ucm.es/FNYP-C/gamma.pdf · Desintegracion...

30
Desintegracion gamma 1 Desintegración γ. Introducción. Balance energético. Carácter multipolar de la radiación. Estimadores de Weisskpof. Estimadores de Weisskpof. Comparación teoría-experimento. Reglas de selección. Conversión interna. Espectroscopía γ. Vidas medias. Espectroscopía γ. Reglas de selección. Absorción resonante y efecto Mössbauer.

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

1

Des

inte

gra

ció

n γ

.

In

tro

du

cció

n.

B

alan

ce e

ner

gét

ico

.

C

arác

ter

mu

ltip

ola

r de

la r

adia

ción

.

Est

imad

ore

s d

e W

eiss

kp

of.

E

stim

ado

res

de

Wei

sskp

of.

Co

mp

arac

ión

teo

ría-

exp

erim

ento

.

R

egla

s de

sele

cció

n.

C

on

ver

sió

n i

nte

rna.

E

spec

tro

scop

ía γ

. V

idas

med

ias.

E

spec

tro

scop

ía γ

. R

egla

s de

sele

cció

n.

A

bso

rció

n r

eso

nan

te y

efe

cto M

öss

bau

er.

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

2

Intr

od

ucc

ión

L

a m

ayo

r p

arte

de

los

dec

aim

ien

tos

qu

e h

em

os

vis

to d

eja

al n

úcl

eo f

inal

en

un

est

ado

ex

cita

do

.

La

form

a m

ás h

abit

ual

de

reg

resa

r al

est

ado

fu

nd

amen

tal

pas

a p

or

em

itir

la

ener

gía

so

bra

nte

en

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a d

e fo

ton

es,

el decaimiento γ γγγ

.

R

uth

erfo

rd b

auti

zóco

n e

l n

om

bre

de

rayo

s γ

a la

rad

iaci

ón

elé

ctri

cam

ente

neu

tra

em

itid

a p

or

los

mat

eria

les

rad

iact

ivo

s. P

ron

to s

e co

mp

rob

óq

ue

ten

ían

las

pro

pie

dad

es d

e ra

yo

s X

mu

y

ener

gét

ico

s y

qu

e er

an p

arte

del

esp

ectr

o e

lect

rom

agn

étic

o.

E

l u

so h

a d

ado

el

sig

nif

icad

o d

e “ra

yo

s γ”

a lo

s fo

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es a

soci

ado

s a

los

pro

ceso

s n

ucl

eare

s o

de

par

tícu

las,

mie

ntr

as q

ue

el t

érm

ino

“ra

yo

s X

”se

res

erv

a p

ara

pro

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s at

óm

ico

s. L

os

foto

nes

γ

tien

en e

ner

gía

s tí

pic

as d

el o

rden

de

0.1

-10

MeV

, ca

ract

erís

tica

s d

e la

dif

eren

cia

de

ener

gía

s en

tre

los

niv

eles

nu

clea

res.

Lo

s ra

yo

s X

po

r o

tra

par

te t

ien

en e

ner

gía

s d

el o

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de

dec

enas

de

keV

.

E

l es

tud

io d

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s em

isio

nes

γes

la

técn

ica

está

nd

ar d

e la

esp

ectr

osc

op

ia n

ucl

ear,

esp

ecia

lmen

te

des

pu

és d

e la

in

tro

du

cció

n d

e lo

s d

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tore

s d

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tad

o s

óli

do

(G

e),

alta

men

te e

fici

ente

s y

co

n

mu

y b

uen

a re

solu

ció

n e

ner

gét

ica

(≈0

.1%

)

F

acil

idad

de

ob

serv

ació

n:

aten

uac

ión

y d

isp

ersi

ón

en

air

e d

esp

reci

able

C

arác

ter

mo

no

ener

gét

ico

⇒fo

ton

es d

irec

tam

ente

aso

ciad

os

a es

tad

os

nu

clea

res

P

erm

ite

la d

edu

cció

n d

e es

pin

es y

par

idad

es

E

l ra

ng

o d

e v

idas

med

ias

elec

tro

mag

nét

icas

es

mu

y g

ran

de,

10

-19

a 1

03

s. V

alo

res

típ

ico

s: 1

0-9

s

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

3

Bal

ance

en

erg

étic

o.

A

pli

can

do c

on

serv

ació

n d

e en

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-mo

men

to e

ntr

e lo

s es

tad

os

inic

iale

s y

fin

ales

se

ob

tien

e:

()

()

2

22

2*

*

22

20

Mc

E

MP

M

PT

cE

PP

P

ET

XE

XE

XX

f

R

f

RN

A Zf

N

A Zi

N

A ZN

A Z

γγ

γγ

γ

γ

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==

=→

=+

=

++

=

+→

rr

rr

r

()

()

() 22

2

22

2

2

2

2

2

*

2...

2!21

412

211

12

11

2

Mc

EE

McE

McE

Mc

McE

Mc

E

EM

c

EE

TX

EX

EE

RN

A Zf

N

A Zi

∆−

∆≈

+

−∆

++

−≈

−=

+=

+=

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γ

γγ

γ

EE

∆≈

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lueg

o

le,

des

pre

ciab

se

retr

oce

so

el M

öss

bau

er)

(e

fect

on

ucl

ear

re

son

ante

abso

rció

n

la

de

ca

so

elen

Sal

vo

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

4

Car

ácte

r m

ult

ipola

r d

e la

rad

iaci

ón

. E

stim

ado

res

de

Wei

sskp

of

E

l ca

ráct

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ult

ipo

lar

de

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adia

ció

n s

e h

a dis

cuti

do

en

pro

fund

idad

en

tem

as a

nte

riore

s y e

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a as

ign

atura

Ele

ctro

mag

net

ism

o I

, por

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ue

a co

nti

nu

ació

n ú

nic

amen

te r

epas

arem

os

sus

pri

nci

pal

es p

rop

ied

ades

.

L

as d

istr

ibu

cio

nes

esp

acia

les

de

carg

as y

co

rrie

nte

s v

aria

ble

s en

el

tiem

po

dan

lu

gar

a

cam

po

s el

éctr

ico

s y

mag

nét

icos

qu

e se

pu

eden

an

aliz

ar e

n t

érm

ino

s d

e m

ult

ipolo

s:

L

= 0

: M

on

op

ola

r. N

o p

rod

uce

rad

iaci

ón

.

L

= 1

: D

ipo

lo. G

ener

a la

s ra

dia

cio

nes

dip

ola

r el

éctr

ica

E1

y d

ipo

lar

mag

nét

ica

M1

.

...

etc

....

E

l té

rmin

o L

de

po

lari

dad

2L

pro

du

ce l

as r

adia

cio

nes

EL

y M

L.

rd

rr

JY

mr

Ym

Lr

dr

r

rJ

rA

rd

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YQ

r

YQ

Lr

dr

r

rr

L

Lm

Lm

L

L

Lm

L

Lm

lm

L

Lm

Lm

L

L

Lm

L

Lm

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rr

rr

rr

rr

rr

rr

rr

rr

r

rr

)(

),

()

,(

12

4

4'

')'(

4

1)

(

)(

),

()

,(

12

4

4

1'

')'(

4

1)

(

*

01

0

0

*

01

00

∫∑

∑∫

∫∑

∑∫

=+

=−

=

=+

=−

=

∞ =−

=+

∞ =−

=+

ϕθ

ϕθ

ππµ

πε

ρϕ

θϕ

θπ

περ

πεφ

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

5

L

a ra

dia

ció

n a

síem

itid

a te

nd

ráu

na

dis

trib

uci

ón

an

gu

lar

qu

e d

epen

der

ád

el v

alo

r d

e L

a tr

avés

de

los

po

lin

om

ios

de

Leg

end

re, P

2L(C

os

θ).

L

a p

arid

ad d

el c

amp

o d

e ra

dia

ció

n v

end

rád

ada

po

r:

P

(ML

) =

(-1

)L+

1

P

(EL

) =

(-1

)L

L

a p

ote

nci

a ra

dia

da

será

do

nd

e:

X

repre

senta

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M.

ω

es l

a fr

ecu

enci

a an

gula

r d

e la

dep

end

enci

a te

mp

ora

l d

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osc

ilac

ión

de

la c

arg

a el

éctr

ica.

m

(XL

) es

la

amp

litu

d d

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om

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mu

ltip

ola

r el

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ico

o m

agn

étic

o.

C

on

el

ob

jeti

vo

de

cuan

tiza

rel

cam

po

de

rad

iaci

ón

se

deb

e re

em

pla

zar

los

mo

men

tos

mu

ltip

ola

res

po

r o

per

ado

res

mu

ltip

ola

res.

Dic

ho

s o

per

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res

se c

arac

teri

zan

po

r p

asar

de

un

esta

do

nu

clea

r in

icia

l a

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o f

inal

cre

and

o u

n f

otó

n d

e la

en

erg

ía, p

arid

ad y

mu

ltip

ola

rid

ad

adec

uad

a.

()

()

[]

()

2

22

2

0!!

12

12

)(

XL

mc

LL

cL

XL

P

L+

++=

ωε (

)(

)r

dX

Lm

XL

mi

ffi

ψ ∫=

*

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

6

A

par

tir

de

la e

xp

resi

ón

de

la p

ote

nci

a ra

dia

da

(en

erg

ía r

adia

da

po

r u

nid

ad d

e ti

em

po

) se

ob

tien

e la

pro

bab

ilid

ad p

or

un

idad

de

tiem

po

de

em

isió

n d

e u

n f

otó

n d

e en

erg

ía h

ω

S

up

ong

amo

s q

ue

los

esta

do

s in

icia

l y

fin

al c

orr

esp

on

den

a d

os

esta

do

s d

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rotó

n i

nd

ivid

ual

en

el m

od

elo

de

cap

as c

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Jb

ien

def

inid

o y

la

fun

ció

n d

e o

nd

as e

s si

mp

lem

ente

un

a fu

nci

ón

un

ifo

rme.

Es

rad

ical

per

o l

lev

a a

exp

resi

on

es s

imp

les.

E

n e

l ca

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e tr

ansi

cio

nes

elé

ctri

cas

el o

per

ado

r m

ult

ipo

lar

incl

uy

e

un

tér

min

o p

rop

orc

ion

al a

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ego

la

par

te r

adia

l d

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fiv

end

rád

ada

po

r:

P

or

lo t

anto

, tr

as a

pli

car

sim

etrí

a es

féri

ca,

ob

ten

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os:

E

n e

l ca

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ansi

cio

nes

mag

nét

icas

el

térm

ino

es

rL-1

y p

or

tan

to

la p

arte

rad

ial

será

pro

po

rcio

nal

a:

Y

la

pro

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ilid

ad d

e tr

ansi

ció

n (

µp

es e

l m

om

ento

mag

nét

ico

nu

clea

r)

()

()

[]

()2

12

2

0!!

12

12

)(

)(

XL

mc

LL

LX

LP

XL

fi

L+

++=

εω

λh

h

2

0

2

0

3

3

RL

L

Rrr

dr

RL

rd

r=

+∫ ∫

()

()

[]

L

L

cRL

cE

c

e

LL

LE

L2

21

2

02

23

3

4!!

12

18

)(

+

++=

+

hh

πεπ

λ

21

10

2

0

3

2

Rl

l

Rrr

dr

Rl

rd

r

−=

+∫ ∫

()

()

[]

22

21

22

02

22

3

1

1

4!!

12

18

)(

−+

+

+

++=

L

L

pcR

LcE

Lc

e

LL

LM

Lh

πεπ

λ

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

7

T

om

and

o R

= R

0 A

1/3

y [

µp-1

/(L

+1)]

2 ≈

10

obte

nem

os,

lo

s es

tim

ado

res

de

Wei

sskpo

f,

λ(s-1

)y

E(M

eV).

N

o h

ay q

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olv

idar

qu

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ado

res

de

Wei

ssk

po

f n

o s

on

cál

culo

s te

óri

cos

exac

tos

qu

e se

pu

edan

co

mp

arar

sin

más

co

n l

os

dat

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exp

erim

enta

les

H

an s

ido

ob

ten

ido

s a

par

tir

del

mo

del

o d

e ca

pas

de

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tícu

la i

ndiv

idu

al

S

olo

per

mit

en c

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acio

nes

rel

ativ

as “

razo

nab

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de

las

tasa

s d

e tr

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ción

Q

ue

el e

stim

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r se

a m

uch

o m

eno

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alo

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edid

o p

odrí

a d

eber

se a

qu

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eren

cia

entr

e la

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cion

es d

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a nu

clea

res

está

n r

alen

tiza

ndo

el

pro

ceso

. P

or

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trar

io, el

val

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med

ido

pod

ría

ser

mu

cho

may

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ub

iera

más

de

un

pro

tón

co

ntr

ibu

yen

do a

la

tran

sici

ón

(ef

ecto

s co

lect

ivo

s)

()

()

()

()

()

()

()

()

()

11

13

92

69

3

77

7

57

57

31

33

14

38

38

34

32

34

32

10

4,7

5

10

5,4

41

01,1

4

16

33

43

10

5,3

21

03,

72

10

6,5

11

00,1

1

γγγ

γγ

γγ

γγ

λλλ

λλ

λλ

λλ

EA

M

EA

ME

AE

EA

ME

AE

EA

ME

AE

EM

EA

E

−−−

⋅=

⋅=

⋅=

==

⋅=

⋅=

⋅=

⋅=

1,E-20

1,E-17

1,E-14

1,E-11

1,E-08

1,E-05

1,E-02

1,E+01

1,E+04

1,E+07

1,E+10

1,E+13

1,E+16

1,E+19

1,E+22

1,E+25

1,E+28

0,01

0,1

110

E (MeV)

T1/2 (s)

E1

E2

E3

E4

M4

M3

M2

M1

M5

E5

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

8

Est

imad

ore

s d

e W

eiss

lpo

f. C

om

par

ació

n T

eorí

a –

Exp

erim

ento

.

L

a te

nd

enci

a m

ás c

om

ún

es

qu

e la

s p

rob

abil

idad

es s

ean

men

ore

s (v

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med

ias

may

ore

s) q

ue

las

exp

erim

enta

les

(vea

sela

grá

fica

de

las

tran

sici

on

es E

3.

E

l ca

so d

e la

s tr

ansi

cio

nes

E2

es

no

tab

le:

L

as v

idas

med

ias

exp

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enta

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sis

tem

átic

am

ente

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ore

s q

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pre

dic

has

po

r lo

s es

tim

ado

res

evid

enci

a d

e co

ntr

ibu

ció

n d

e m

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e u

n p

rotó

n a

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roce

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L

a ra

zón

est

rib

a en

qu

e es

te t

ipo

de

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sici

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es s

on

típ

icas

en

tre

los

esta

do

s ro

taci

on

ales

o

vib

raci

on

ales

, 4

+→

2+

→0

+.

C

on

sig

uie

nte

men

te d

ich

as d

ifer

enci

as s

e p

ued

en a

chac

ar a

l ca

ráct

er c

ole

ctiv

o d

e lo

s es

tad

os,

po

r lo

qu

e la

pro

bab

ilid

ad d

e tr

ansi

ció

n e

ntr

e el

los

es m

ayo

r q

ue

la p

red

ich

a p

or

los

esti

mad

ore

s b

asad

os

en l

a te

orí

a d

e p

artí

cula

in

div

idu

al.

Is

óm

ero

s.

S

e tr

ata

de

esta

do

s co

n v

idas

med

ias

ano

rmal

men

te g

ran

des

(>1

s)

S

uel

en r

epre

sen

tars

e co

n u

na

“m

”en

el

exp

on

ente

s, 1

37

m5

6B

a.

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

9

L

a ra

zón

de

sus

elev

adas

vid

as m

edia

s (b

ajas

pro

bab

ilid

ades

de

tran

sici

ón

) es

el

hec

ho

de

qu

e

sólo

pu

edan

dar

se a

par

tir

de

mu

ltip

ola

rid

ades

alta

s.

E

stas

tra

nsi

cio

nes

de

alta

mu

ltip

ola

rid

ad p

ued

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ten

der

se e

n t

érm

ino

s d

el m

od

elo

de

cap

as y

a

qu

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reo

rgan

izac

ión

de

los

niv

eles

de

cad

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par

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ug

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lo

s n

úm

ero

s m

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sio

na

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ista

n n

ivel

es d

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ento

an

gu

lar

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xim

os

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tro

s d

e m

om

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gu

lar

baj

o y

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par

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dis

tin

ta

M

uch

as d

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tas

tran

sici

on

es s

on

de

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o

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ara

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qu

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erd

o e

ntr

e lo

s

esti

mad

ore

s d

e W

eiss

ko

pf

y l

as m

edid

as

exp

erim

enta

les

es e

xce

len

teComparación con los datos experimentales: Transiciones M4

[]

[]

9/2

1/2

11

/21

/23

/2

13

/21

/23

/2

50

1(

4)

2(

1)5

0 82

1(

5)

3(

0)

2(

2)

82 12

61

(6

)3

(1)

2(

1)1

26

Ng

lp

lZ N

hl

sl

dl

Z Ni

lp

lp

lZ

→=

−=

=−

=−

=

→=

−=

−=

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

10

Reg

las

de

sele

cció

n

U

n f

otó

n c

orr

esp

on

die

nte

a u

na

rad

iaci

ón

2L

po

lar

tran

spo

rta

un

mo

men

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ng

ula

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, p

or

lo t

anto

L

a p

arid

ad s

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nse

rva,

lu

ego

:

L

a p

arid

ad i

nic

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es i

gu

al a

la

par

idad

fin

al, ∆

P =

+1

→E

L(L

par

) y M

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im

par

)

L

a p

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ad i

nic

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es d

isti

nta

a l

a p

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ad f

inal

, ∆

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-1

→E

L(L

im

par

) y M

L(L

par

)

C

aso

s p

artí

cula

res

de

inte

res:

0

→J f

óJ i

→0

: L

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lo c

ontr

ibu

ye

un

mu

ltip

olo

.

0

→0

: T

ran

sici

ón

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rohib

ida,

por

lo q

ue

sólo

podrá

dar

se a

tra

vés

de

un

pro

ceso

de

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nv

ersi

ón

Inte

rna.

L

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s d

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lecc

ión

dan

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tin

tos

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les

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ore

s d

e L

, p

erm

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nd

o l

a co

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ibu

ció

n d

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dis

tin

tos

mu

ltip

olo

s. P

or

ello

po

dem

os

usa

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s es

tim

ado

res

de

Wei

ssk

op

f p

ara

esti

mar

la

con

trib

uci

ón

rel

ativ

a d

e lo

s d

isti

nto

s m

ult

ipo

los

per

mit

ido

s

E

n g

ener

al:

oD

om

inan

lo

s m

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ipolo

sp

erm

itid

os

de

men

or

ord

en

oP

ara

un

mis

mo

ord

en, la

rad

iaci

ón

elé

ctri

ca d

om

ina

sobre

la

mag

nét

ica

0≠

+≤

≤−

→+

=L

JJ

LJ

JJ

LJ

fi

fi

fi

rr

r

()

()

()

()

51

01

1−

≈+

≈+

LM

LM

LEL

E

λλλλ

()

()

21

0≈

LM

LE

λλ

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

11

oC

om

bin

ando:

N

o o

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ante

las

pro

pie

dad

es d

e lo

s es

tado

s n

ucl

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s p

ued

en m

od

ific

ar e

stas

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ion

es e

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ario

s

órd

enes

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mag

nit

ud

E

n t

ransi

cio

nes

en

tre

esta

do

s co

lect

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s p

ued

e o

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E

jem

plo

s:

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→5/2

+.

•N

o e

xis

te c

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io d

e p

arid

ad y

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= 1

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≤3/2

+5/2

= 4

.

•P

or

lo t

anto

sólo

pu

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ser

M1

, E

2, M

3 y

E4

.

•S

i to

mam

os

A =

12

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= 1

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ten

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s q

ue

•L

ueg

o s

erá

M1

con

un

a p

equ

eña

contr

ibu

ción

E2

.

o3

/2+

→5/2

-

•E

xis

te c

amb

io d

e p

arid

ad y

|3

/2-5

/2|

= 1

≤L

≤3/2

+5/2

= 4

.

•P

or

lo t

anto

sólo

pu

ede

ser

E1

, M

2, E

3 y

M4

.

•S

i to

mam

os

A =

12

5y E

= 1

MeV

ten

emo

s q

ue

•L

ueg

o c

ontr

ibuir

áún

icam

ente

E1

.

()

()

()

()

()

()

LE

LM

LEL

M

LM

LE

LML

E

con

com

pit

e

no

11

01

con

com

pit

e

1

10

1

73

+≈

+

+≈

+

−−

λλ

λλ

(2)

(1)

EM

λλ

>

()

()

()

()

⋅⋅

÷÷

÷−

−−

13

10

31

03,1

10

1,2

10

4,11

43

21

EM

EM

λλ

λλ

()

()

()

()

⋅⋅

÷÷

÷−

−−

17

10

71

03,1

10

1,2

10

3,2

1

43

21

ME

ME

λλ

λλ

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

12

Co

nv

ersi

ón i

nte

rna

P

roce

so e

lect

rom

agn

étic

o,

sim

ilar

a l

a d

esin

teg

raci

ón

γ

L

os

cam

po

s e.

m.

mu

ltip

ola

res

del

cleo

inte

racc

ionan

co

n u

n e

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rón

ató

mic

o q

ue

es e

mit

ido c

on u

na

ener

gía

cin

étic

a. N

o s

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ite

fotó

n γ

E=

Ei-

Ef :

ener

gía

de

la t

ran

sici

ón

e.m

. n

ucl

ear

B

e :

ener

gía

de

enla

ce d

el e

lect

rón

ató

mic

o

N

o h

ay q

ue

con

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dir

est

e p

roce

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efec

to f

oto

eléc

tric

o

inte

rno,

qu

e se

ría

un

pro

ceso

en

do

s p

aso

s (e

mis

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adia

tiva

+ e

fect

o f

oto

eléc

tric

o)

P

rese

nta

un e

spec

tro

dis

cret

o d

e en

erg

ía c

on p

icos

aso

ciad

os

a la

s ca

pas

(K

,L,M

,…)

de

las

qu

e se

ha

arra

nca

do e

l el

ectr

ón

S

e su

per

po

ne

al e

spec

tro

co

nti

nu

o d

e la

des

inte

gra

ció

n β

(si

exis

te)

A

l p

roce

so d

e co

nv

ersi

ón

in

tern

a le

sig

ue

la e

mis

ión

de

rayo

s X

car

acte

ríst

ico

s

L

a p

robab

ilid

ad d

e d

esin

teg

raci

ón

to

tal

de

un e

stad

o s

erá

λ T=

λγ+

λC

I.

S

e d

efin

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co

efic

iente

de

con

ver

sió

n i

nte

rna

qu

e ex

pre

sa l

a p

rob

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idad

de

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emis

ión

de

elec

tro

nes

de

con

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sió

n i

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rna

rela

tiva

a la

em

isió

n γ

ee

BE

Te

XX

−∆

=+

→−

*

()

αλ

λλλ

αγ

γ

+=

→=

1T

CI

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

13

S

e p

ued

en d

efin

ir c

oef

icie

nte

s d

e co

nv

ersi

ón

par

cial

es

corr

esp

on

die

nte

s a

cad

a ca

pa

o s

ub

cap

aat

óm

ica:

E

l cá

lcu

lo d

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alo

res

de

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dem

asia

do

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mp

lejo

, si

n

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go

hay

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ios

det

alle

s im

po

rtan

tes

a te

ner

en

cu

enta

:

E

l pro

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es

elec

trom

agn

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o. P

or

lo t

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el

elem

ento

de

mat

riz

es e

l m

ism

o q

ue

en e

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ecai

mie

nto

γco

n l

as

sig

uie

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s dif

eren

cias

en

las

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cion

es d

e on

da

inic

iale

s y

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ales

.

L

a p

arte

nu

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r d

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lem

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de

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riz

nucl

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es i

dén

tico

al

de

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pro

ceso

s ra

dia

tivo

s

⇒α

es i

nd

epen

die

nte

de

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alle

s d

e la

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ruct

ura

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r.

L

as r

egla

s d

e se

lecc

ión

del

pro

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de

CI

son

las

mis

mas

qu

e

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dec

aim

ien

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con

un

a sa

lved

ad i

mp

ort

ante

:

oL

os

dec

aim

ien

tos

0 →

0 e

stán

per

mit

ido

s.

oN

o s

e h

a m

edid

o 0

→0

con

cam

bio

de

par

idad

...

++

+=

ML

αα

α

==⇒

==

erki

Nf

f

ei

Ni

i

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ei

Ni

i

err

,

,,

,,

,,

)0(

ψψ

ψψ

ψ

ψψ

ψ

ψψ

ψ

()

()

()

()22

XL

mX

L

XL

mX

L

fiC

E

fi

∝∝

λλ γ

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

14

E

l cá

lcu

lo s

em

iclá

sico

(n

o r

elat

ivis

ta)

da:

Z

: n

úm

ero

ató

mic

o d

el á

tom

o e

n e

l qu

e ti

ene

lug

ar

n

: nú

mer

o c

uán

tico

pri

nci

pal

de

la f

un

ció

n d

e on

da

del

ele

ctró

n (

n=

1, 2

, 3

,…p

ara

las

cap

as a

tom

icas

K, L

, M

,…)

S

e o

bse

rva

qu

e la

CI:

E

s m

ás i

mp

ort

ante

par

a nú

cleo

s p

esad

os:

D

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inu

ye

ráp

idam

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co

n l

a en

ergía

:

A

um

enta

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co

n L

⇒C

.I. p

ued

e se

r m

ás p

rob

able

qu

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isió

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ult

ipola

rid

ades

alta

s

D

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ye

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ente

al

aum

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r la

cap

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óm

ica:

Si

se c

on

sid

eran

las

fu

nci

on

es d

e ond

a el

ectr

ónic

as r

eali

stas

en

vez

de

ond

as p

lan

as,el

val

or

del

coci

ente

αK/α

Lv

aria

co

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der

able

men

te. L

os

val

ore

s ex

per

imen

tale

s es

tán

co

mp

rendid

os

entr

e 3

-6

L

a d

ifer

ente

dep

end

enci

a d

e α

par

a tr

ansi

cio

nes

EL

y M

L p

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e u

tili

zars

e p

ara

det

erm

inar

el

tip

o y

ord

en m

ult

ipo

lar

23

25

24

02

332

4

02

332

4)

(2

41

)(

++

+≅

L

e

L

e

E

cm

c

e

nZM

LE

cm

c

e

L

L

nZE

Lh

hπε

απε

α

3Z

α∝

5/2

3/2

()

(1/

) ,

(

)(1

/)

LL

EL

EE

LE

αα

++

∝∝

8/

/1

3=

→∝

LK

αα

Page 15: γ Desintegración Desintegracion gamma - UCMnuclear.fis.ucm.es/FNYP-C/gamma.pdf · Desintegracion gamma 6 A partir de la expresión de la potencia radiada (energía radiada por unidad

Des

inte

gra

cion

gam

ma

15

L

os

coef

icie

nte

s d

e C

I es

tán

am

pli

a y

exh

aust

ivam

ente

tab

ula

do

s (t

abla

s y

grá

fica

s)

E

jem

plo

s n

um

éric

os:

22

6

18

23

99

,1

99

,4

(N

e)6

.81

0

()

2.5

10

(T

c)0

.10

(T

c)30

K K KM

KM

W

α α α α

− −

= =

Page 16: γ Desintegración Desintegracion gamma - UCMnuclear.fis.ucm.es/FNYP-C/gamma.pdf · Desintegracion gamma 6 A partir de la expresión de la potencia radiada (energía radiada por unidad

Des

inte

gra

cion

gam

ma

16

Esp

ectr

osc

op

ía γ

. V

idas

méd

ias.

E

stu

dia

mo

s el

cas

o d

el S

elen

io-7

2.

L

a se

miv

ida

tota

l d

el e

stad

o d

e en

erg

ía 1

31

7 k

eV e

s 1

0.0

ps.

La

pro

bab

ilid

ad t

ota

l d

e tr

ansi

ció

n s

erá:

E

ste

esta

do

se

des

inte

gra

med

ian

te 3

tra

nsi

cio

nes

, p

or

tan

to:

L

os

coef

icie

nte

s d

e co

nv

ersi

ón

inte

rna

está

n t

abula

dos,

per

o e

n e

ste

caso

son

des

pre

ciab

les

(<0

.01

). P

or

tanto

:

L

as i

nte

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dad

es r

elat

ivas

de

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tres

fo

ton

es m

edid

as e

xp

erim

enta

lmen

te s

on

:

Y

ob

ten

em

os

las

ctes

de

des

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gra

ció

n

par

cial

es y

lo

s es

tim

ado

res

de

Wei

ssk

po

f

en c

ada

caso

:

4+

2+

0+

2+

0+

16

37

13

17

93

7

86

2

0

JPE

(keV

)

7751317

455380

75

937

862

10

1

12

1/2

ln2

ln2

6.9

31

0 s

10

10

st

−−

==

×

,13

17

,45

5,3

80

,13

17

13

17

,455

455

,38

03

80

(1)

(1)

(1)

tt

tt

γγ

γλ

λλ

λλ

αλ

αλ

α=

++

=+

++

++

,13

17

,455

,380

::

51

:39

:10

γγ

γλ

λλ

=

,13

17

,455

,380

γγ

λλ

λλ

=+

+

10

1

,13

17

10

1

,45

5

10

1

,38

0

0.5

13.5

10

s

0.3

92.7

10

s

0.1

00

.710

s

t t t

γ γ γλλ

λλ

λλ

− − −

=

=

=

10

1

2,1

317

81

2,4

55

81

2,3

80

8.7

10

s

4.3

10

s

1.7

10

s

E E Eλ λ λ

− −

=

×

=

×

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

17

L

a tr

ansi

ció

n d

el e

stad

o d

e 9

37

keV

(1

7.5

ns)

se

man

ipu

la d

e m

od

o a

nál

og

o, te

nie

nd

o e

n

cuen

ta q

ue

la t

ran

sici

ón

de

93

7 k

eV e

s ti

po

E0

:

E

xp

erim

enta

lmen

te (

ww

w.n

nd

c.b

nl.

go

v/h

sicc

/) s

e ti

ene

qu

e α

75

= 3

.42

7 y

qu

e

P

or

tan

to:

F

inal

men

te,

par

a la

tra

nsi

ció

n d

e 8

62

keV

86

2=

0.0

00

54

3y

po

r ta

nto

des

pre

ciab

le)

:

L

os

esti

mad

ore

s d

e W

eiss

ko

pf

pre

dic

en:

71

ln2

4.0

10

s17

.5 n

stλ

−=

,937

,75

,93

7,7

575

(1)

tt

te

γλ

λλ

λλ

α=

+=

++

11

1

,86

2

ln2

2.3

10

s3

.0 p

sγλ

−=

41

2,7

5

10

1

2,8

62

5.2

10

s

1.0

10

s

E Eλ λ

=

×

27

73

937

,75

CI

λλ γ

17

75

,75

,75

,

16

937

,937

,937

,

10

06

.1

2634

.0

80

.3

73

27

427

.3

10

90

.3

0974

.0

26

.10

27

73

427

.3

1

⋅=

⋅=

→⋅

=

+

=

⋅=

⋅=

→⋅

=

+

=

s

s

TT

TC

IC

IC

IT

λλ

λλ

λ

λλ

λλ

λ

γγ

γ

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

18

Esp

ectr

osc

op

ía γ

. R

egla

s d

e se

lecc

ión

.

L

a es

pec

tro

sco

pía

γes

la

técn

ica

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, p

reci

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sen

cill

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ara

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ció

n d

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r d

e n

ivel

es e

xci

tad

o:

B

uen

a re

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ció

n e

ner

gét

ica

(~2

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) co

n b

uen

a p

reci

sió

n (

típ

icam

ente

de

un

os

po

cos

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y e

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nas

oca

sio

nes

más

de

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ord

en d

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agn

itu

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or

deb

ajo

), c

on

secu

enci

a d

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bu

ena

efic

ien

cia

L

a in

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ació

n q

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inis

tra

la e

spec

tro

sco

pia

γes

ltip

le:

E

l es

pec

tro

de

ray

os

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ner

gía

s e

inte

nsi

dad

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s tr

ansi

cio

nes

C

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cid

enci

as e

ntr

e p

ico

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per

mit

e d

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min

ar l

a se

cuen

cia

de

esta

do

s ex

cita

do

s

C

oef

icie

nte

s d

e co

nv

ersi

ón

in

tern

a: s

u v

alo

r d

epen

de

del

car

ácte

r d

e la

rad

iaci

ón

y d

e lo

s

esp

ines

y p

arid

ades

rel

ativ

os

de

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esta

do

s in

icia

l y f

inal

D

istr

ibu

cio

nes

an

gu

lare

s y c

orr

elac

ion

es a

ng

ula

res:

la

mu

ltip

ola

rid

add

e la

rad

iaci

ón

dep

end

e d

e lo

s es

pin

es y

par

idad

es r

elat

ivo

s d

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s es

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os

inv

olu

crad

os

V

idas

med

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per

mit

en c

on

oce

r la

s p

rob

abil

idad

es a

bso

luta

s d

e tr

ansi

ció

n

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inte

gra

cion

gam

ma

19

C

om

o e

jem

plo

est

ud

iam

os

el c

aso

del

isó

mer

o 1

80

mH

f

E

l es

tado

isó

mer

o d

el 1

80H

f es

un

o d

e lo

s de

más

lar

ga

vid

a co

noci

do

s (T

1/2

= 5

.5 h

).

E

l nú

cleo

se

pro

du

ce p

or

acti

vac

ión

neu

trón

ica,

por

lo q

ue

en l

a m

ues

tra

apar

ecen

otr

os

isóto

po

s d

e H

f.

E

l es

pec

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algu

no

s pic

os

corr

esp

ond

iente

s a

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s o

tro

s is

óto

po

s (i

ndic

ados)

L

os

foto

pic

os

y s

us

área

s no

s d

an l

a in

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ació

n d

e la

s tr

ansi

cio

nes

rad

iati

vas

qu

e te

nem

os

y d

e su

s

inte

nsi

dad

es

CHANNEL

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gra

cion

gam

ma

20

E

ner

gía

s e

inte

nsi

dad

es r

elat

ivas

de

los

tran

sici

on

es γ

, y c

oef

icie

nte

s d

e co

nv

ersi

ón

, ta

nto

lo

s m

edid

os

exp

erim

enta

lmen

te (

a p

arti

r d

el e

spec

tro

de

elec

tron

es)

com

o l

os

calc

ula

do

s te

óri

cam

ente

1γ 2γ 3γ 4γ

5γ 6γ

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gra

cion

gam

ma

21

E

l v

alo

r d

e lo

s co

efic

iente

s d

e co

nv

ersi

ón

sug

iere

n q

ue

las

tran

sici

on

es:

oγ 2

, γ 3

, γ 4

y γ

5 ti

enen

mu

ltip

ola

rid

ad E

2

oγ 1

tien

e m

ult

ipo

lari

dad

E1

oγ 6

tien

en m

ult

ipola

rid

ad E

3

1

80H

f es

un

cleo

par

-par

oS

u e

stad

o f

un

dam

enta

l es

0+

oL

os

pri

mer

os

esta

do

s ex

cita

do

s pu

eden

fo

rmar

par

te d

e un

a b

and

a ro

taci

on

al c

on

esp

ines

2

+, 4

+,

6+, 8

+, co

n e

ner

gía

s co

n e

spac

iado

pro

po

rcio

nal

a Ω

(Ω+

1)

oS

u p

rim

er e

stad

o e

xci

tado

se

ha

iden

tifi

cado

qu

e es

táa

93

keV

(2)

93

keV

4(4

1)1

0(4

)(2

)9

3k

eV3

10

keV

2(2

1)3

6(6

1)(6

)(2

)7

93

keV

65

1k

eV2

(21)

8(8

1)(8

)(2

)12

93

111

62

(21)

E EE

EE

EE

keV

keV

+ ++

++

++

=

+

=

=

+

⇒+

=

=

+

+

==

×=

+

2 3 4 5

(2)

(0)

93

keV

E2

(4)

(2)

310

93

217

keV

E2

(6)

(4)

651

310

34

1k

eVE

2

(8)

(6)

111

66

51

46

5k

eVE

2

EE

EE

EE

EE

γ γ γ γ

++

++

++

++

=⇒

=−

=⇒

=−

=⇒

=−

=⇒

γ 2(9

3 k

eV)

γ 3(2

17

keV

)

γ 4(3

41

keV

)

γ 5(4

65

keV

)

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

22

E

l qu

eim

pli

ca q

ue

hab

ráun

niv

el p

or

enci

ma

del

8+

qu

e em

ite

γ 1y γ

5

L

a p

arid

ad d

el e

stad

o d

e 50

1 k

eV t

ien

e q

ue

ser

neg

ativ

a ya

qu

e la

s d

os

tran

sici

on

es s

on

eléc

tric

as, co

nL

imp

ar, co

n e

stad

os

fin

ales

de

par

idad

po

siti

va

E

l es

pín

del

est

ado

de

501

keV

es:

oL

a o

pci

ón

9-se

eli

min

a po

r m

edid

as d

e co

rrel

ació

n a

ng

ula

r, q

ue

indic

an q

ue

la t

ran

sici

ón

tie

ne

un

a

peq

ueñ

a (3

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com

pon

ente

M2

, q

ue

la s

ensi

bil

idad

de

los

coef

icie

nte

s d

eco

nv

ersi

ón

no

per

mit

en r

evel

ar.

oL

a o

pci

ón

7-se

ex

cluye,

ya

qu

e si

exis

tier

a la

tra

nsi

ción

al

esta

do

6+

serí

a d

e ti

po

E1

en

lu

gar

de

E3

.

C

alcu

lem

os

las

inte

nsi

dad

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ota

les

de

las

tran

sici

on

es:

I T

(γ2)

≈I T

(γ3)

≈I T

(γ4)

y I

T(γ

1)

≈I T

(γ5)

lo c

ual

con

firm

a la

ex

iste

nci

a

de

casc

adas

de

dec

aim

ien

tos.

Ad

emás

IT(γ

1)

+ I

T(γ

6)

≈I T

(γ4),

tod

as l

as

form

as d

e p

obla

r 6

+a

par

tir

de

8-d

ecae

n a

tra

vés

de

γ 4.

15

6(

)(

)57

.544

3.2

500.

7(

)E

EE

γγ

γ+

=+

==

JP 8+

6+

γ6

γ1

γ5

6

51

(3

)

(2

)(

1)

3,.

..,9

(501 k

eV)

67

,8,9

7,8

,9(5

01 k

eV)

86

EP

P

P

EE

PP

JJ

JJ

J

γ

γγ

+ ++

=

⇒⇒

=

=

1 2 3 4 5 6

108.1

4.8

103

84

.73.2

89

.

()

51.3

(10.6

52)

()

17.6

(11.1

03.1

30.9

1)

()

86.2

(10.1

23

0.0

77

)

()

100

(10.0

38

0.0

15)

()

87

.7(1

0.0

18

90

.004

4)

()

15.

.41.0

105.3

4(1

0

71

.1 .6

0

1

.3

T T T T T TI I I I I I

γ γ γ γ γ γ

+=

++

+=

++

=

++

=

++

=

+

±± ±± ±

70.0

16)

16.2

0.4

+=

±

(1)

TII γ

α=

+

γ 2

γ 3

γ 4

γ 5γ 6

γ 1

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

23

Ab

sorc

ión r

eson

ante

y e

fect

o M

öss

bau

er.

S

e tr

ata

del

pro

ceso

in

ver

so a

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ecai

mie

nto

γ. U

n e

stad

o a

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rbe

un

fo

tón

y s

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ansf

orm

a en

un

est

ado

ex

cita

do

de

ener

gía

Ef.

L

a se

cció

n e

fica

z d

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sorc

ión

de

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fo

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es

E

l es

tad

o e

xci

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o t

ien

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na

vid

a m

edia

, p

or

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se l

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oci

au

na

anch

ura

in

trín

seca

y e

so

mo

dif

ica

la e

xp

resi

ón

de

la s

ecci

ón

efi

caz,

E

stas

est

ruct

ura

s so

n d

ifíc

iles

de

med

ir y

a q

ue

la

anch

ura

in

trín

seca

es

mu

y p

equ

eña,

()

()

2

2

2

22

2*

*

22

22

Mc

EE

TE

EM

c

E

MP

M

PT

cE

PP

P

TX

EX

EE

XX

R

f

R

f

RN

A Zf

N

A Zi

N

A ZN

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γγ

γγ

γ

γγ

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−=

−=

∆→

==

=→

==

+=

+

→+

rr

rr

r

+

++

=

απ

σγ

1

1

12

12

2

2

0

if

JJ

E

ch

()

()

()

[]

()2

2

2

0

2

2

Γ+

+∆

Γ=

RT

EE

E

γ

γσ

σ

eV10

10

36

int

−−

−≈

Γ→

−≈

ps

ns

τ

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

24

L

a fo

rma

más

hab

itu

al d

e m

edir

lo p

asa

po

r h

acer

in

cid

ir

un

haz

de

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gía

var

iab

le e

n u

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lan

co.E

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ater

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será

tran

spar

ente

a t

od

as l

as e

ner

gía

s sa

lvo

aq

uel

las

qu

e

gen

eren

la

tran

sici

ón

.

E

xis

te u

n c

om

po

nen

te a

dic

ion

al a

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anch

ura

de

este

pro

ceso

, el

en

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cham

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to D

op

ple

r. L

os

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s n

o e

stán

est

átic

os,

sin

o q

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se e

ncu

entr

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ilib

rio

tér

mic

o a

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a te

mp

erat

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T y

po

r ta

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en

mo

vim

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to.

S

i β

es l

a v

elo

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ad r

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iva

del

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em

iso

r re

spec

to d

el o

bse

rvad

or

(en

est

e ca

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abso

rben

te),

po

siti

va

(neg

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ace

rcan

(al

ejan

), e

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ecto

Do

pp

ler

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dif

icar

ála

en

ergía

del

fotó

n

S

i se

su

pon

e un

a dis

trib

uci

ón

de

Max

wel

l de

vel

oci

dad

es r

adia

les

tend

rem

os

un

a dis

trib

uci

ón

Gau

ssia

na

de

las

ener

gía

s

A

tem

per

atu

ra a

mb

ien

te, kT

≈0

.025

eV

, y p

ara

cleo

s m

edio

s y E

γ≈

100

keV

, Γ

Dop

≈0

.1 e

V. P

or

lo

tanto

:

oL

a an

chu

ra D

opp

ler

es m

uch

o m

ayo

r q

ue

la i

ntr

ínse

ca (

do

min

a el

pro

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).

()

γγ

γ

γγ

γγ

ββ

EE

E

EE

EE

∆±

=−

±=

→±

='

1'

2D

op

22

28

anch

ura

con

22

22

Mc

kTL

nE

ee

EE

kT

Mc

kT

cM

kTT

==

−−

−γγ

γβ

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

25

O

bte

ner

fo

ton

es d

e la

en

erg

ía j

ust

a p

ara

pro

du

cir

un

a ab

sorc

ión

es

com

ple

jo, p

or

lo q

ue

se

uti

liza

n f

oto

nes

gen

erad

os

po

r el

dec

aim

ien

to d

e u

n n

úcl

eo p

ara

gen

erar

la

abso

rció

n

reso

nan

te e

n o

tro

del

mis

mo

tip

o. S

in e

mb

arg

o a

mb

os

pro

ceso

s es

tán

afe

ctad

os

po

r el

retr

oce

so:

Est

o h

ace

qu

e a

tem

per

atu

ra a

mb

ien

te e

l so

lap

am

ien

to s

ea m

uy p

equ

eño

y e

l p

roce

so m

uy

po

co p

rob

able

.

E

xis

ten

dif

eren

tes

técn

icas

par

a co

mp

ensa

r el

fac

tor

2T

R

A

um

enta

r la

tem

per

atu

ra, co

n l

o q

ue

aum

enta

el

ensa

nch

amie

nto

Do

pple

r y e

l so

lap

amie

nto

de

los

per

file

s. P

ero

la

reso

luci

ón

dis

min

uye

deb

ido

al

crec

imie

nto

de

la a

nch

ura

de

los

esta

dos

M

ov

er l

a fu

ente

hac

ia e

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sorb

ente

a a

lta

vel

oci

dad

(ce

ntr

ifug

ado

ras)

par

a d

esp

laza

r la

s en

erg

ías

deb

ido

al

efec

to D

opp

ler

de

tal

form

a q

ue

amb

as d

istr

ibu

cion

es e

stén

cer

ca l

a un

a d

e la

otr

a.

D

esp

laza

mie

nto

Dopp

ler

po

r C

aptu

ra E

lect

rón

ica

(a c

onti

nu

ació

n).

E

fect

o M

oss

bau

er(a

co

nti

nu

ació

n).

eV 3

6.

0eV

,

10

2

eV 4

6.

0,

keV

4

12

2

5

int

*1

98

19

8

19

8*

19

8

⋅=

Γ

==

=−

=∆

+∆

=⇒

→+

−∆

=⇒

+→

−D

op

R

R

emi

ab

s

R

ab

s

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emi

TE

TE

EE

TE

EH

gH

g

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EH

gH

g

γγ

γ

γγ

γ

γ

()

()

sm

Hg

vH

gM

c

ET

EE

R/

670

10

23

.2

21

98

61

98

2≈

→⋅

≈=

→=

∆=

−β

ββ

γγ

γ

Page 26: γ Desintegración Desintegracion gamma - UCMnuclear.fis.ucm.es/FNYP-C/gamma.pdf · Desintegracion gamma 6 A partir de la expresión de la potencia radiada (energía radiada por unidad

Des

inte

gra

cion

gam

ma

26

D

esp

laza

mie

nto

Do

pp

ler

po

r C

aptu

ra E

lect

rón

ica.

E

jem

plo

, d

esin

teg

raci

ón

po

r C

E (

cap

a K

) d

el 1

52E

ual

esta

do

met

aest

able

de

96

3 k

eV d

el 1

52S

m

P

ara

el 1

52S

mla

vel

oci

dad

de

des

pla

zam

ien

to d

e la

fu

ente

par

a su

per

po

ner

po

r ef

ecto

Do

pp

ler

las

reso

nan

cias

deb

ería

ser

:

lo c

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es

imp

osi

ble

de

ob

ten

er p

or

med

ios

mec

ánic

os

(cen

trif

ug

ació

n).

P

ero

el

cleo

em

iso

r (1

52S

m*)

se o

bti

ene

com

o c

on

secu

enci

a d

e la

CE

del

15

2E

u:

oP

or

con

serv

ació

n d

e en

erg

ía y

mo

men

to s

e o

bti

ene

la v

elo

cid

ad d

e re

tro

ceso

del

15

2S

m*:

L

a en

erg

ía d

el n

eutr

ino

es:

27%

1/2

28

Tfs

=

96

3k

eV

6

2

26.8

10

2030

m/s

6 m

atch

RE

Tv

cc

cE

Mcγ

γ

−=

=≈

×≈

22

2*

**

2

1

22

2

Sm

Sm

Sm

pE

Ep

cp

cT

Mv

MM

cνν

ν=

=⇒

==

=⇒

eVfs

tke

VE

keV

Eke

VQ

Sm

eE

uC

Ee

016

.0

,28

963

963

958

int

2/1

*1

52

62

15

2

63

==

=∆

=+

→+

− γ

ν

2M

c

E

cvν

β=

=

keV

956

keV

958

22

2

**

=→

=+

=+

≅+

+=

νν

νν

νE

Mc

EE

TE

BT

EQ

Sm

eSm

CE

s.re

sonan

cia

la

sac

erca

r

par

a

sufi

cien

te

2030

2m

/sM

ccE

cv

==

β

Page 27: γ Desintegración Desintegracion gamma - UCMnuclear.fis.ucm.es/FNYP-C/gamma.pdf · Desintegracion gamma 6 A partir de la expresión de la potencia radiada (energía radiada por unidad

Des

inte

gra

cion

gam

ma

27

E

fect

o M

öss

bau

er

E

s la

téc

nic

a m

ás ú

til,

pote

nte

y p

reci

sa p

ara

ven

cer

el p

roble

ma

del

ret

roce

so.

D

esar

roll

ada

por

R. M

öss

bau

er(1

95

8).

L

a id

ea e

sen

cial

con

sist

e en

sit

uar

lo

s nú

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s em

iso

r y a

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rben

te e

n u

na

red

cri

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ina.

En

est

e ca

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a

red

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par

tici

pa

del

mo

vim

iento

en

co

nju

nto

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s la

mas

ad

e la

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, no

la

del

cleo

la

qu

e

det

erm

ina

la e

ner

gía

de

retr

oce

so T

R→

0.

A

l se

r la

s en

ergía

s d

e li

gad

ura

del

cleo

en

la

red

cri

stal

ina

del

ord

en d

e 1-1

0 e

Vn

o e

xis

te r

iesg

o d

e

qu

e el

cleo

ad

quie

ra e

ner

gía

su

fici

ente

(T

R≈

0.3

eV

) co

mo

par

a li

ber

arse

de

la r

ed.

U

na

par

te d

e lo

s nú

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s en

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est

án o

cup

and

o e

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el v

ibra

cion

alfu

nd

amen

tal

de

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ism

a, e

sto

redu

ce s

ub

stan

cial

men

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l en

san

cham

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to D

opple

r té

rmic

o, co

n l

o q

ue

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ura

del

est

ado

es

pró

xim

a a

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ntr

ínse

ca.

P

or

tan

to, lo

s p

erfi

les

de

emis

ión

y a

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rció

n e

stán

mu

y p

róxim

os

y s

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est

rech

os,

car

acte

riza

do

s

esen

cial

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te p

or

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ura

intr

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ca

E

sto

se

pu

ede

com

pro

bar

exp

erim

enta

lmen

te.

oE

n e

l ca

so d

el 1

91Ir

(Eγ

= 1

29

keV

, Γ

int=

3 1

0-6

eV)

ten

emo

s qu

e si

la

anch

ura

est

ádom

inad

a p

or

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ura

intr

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nto

nce

s el

efe

cto

Dop

ple

r h

ará

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e

la r

eso

nan

cia

des

apar

ezca

ráp

idam

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confo

rme

aum

enta

mo

s la

vel

oci

dad

. P

ara

dic

ha

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intr

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im

pli

carí

a un

a v

elo

cid

ad v

=1

.5 c

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.

E

sta

técn

ica

per

mit

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reci

ar d

ifer

enci

as d

e en

ergía

del

ord

en

de

la a

nch

ura

intr

ínse

ca (

10

-6eV

) en

hac

es d

e 10

5eV

.U

na

sen

sibil

idad

de

un

a par

te e

n 1

012.

Page 28: γ Desintegración Desintegracion gamma - UCMnuclear.fis.ucm.es/FNYP-C/gamma.pdf · Desintegracion gamma 6 A partir de la expresión de la potencia radiada (energía radiada por unidad

Des

inte

gra

cion

gam

ma

28

E

l ef

ecto

ssb

auer

es

de

gra

n a

pli

caci

ón

en

mu

ltit

ud

de

área

s. P

or

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plo

:

C

orr

imie

nto

ha

cia

el

rojo

gra

vita

cio

na

l.

oL

os

foto

nes

en

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o d

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n p

ozo

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vit

ato

rio

ex

per

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tan

un

des

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zam

ien

to D

op

ple

r d

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s

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gía

s. S

e tr

ata

de

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a co

nse

cuen

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ecta

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pri

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pio

de

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ival

enci

a p

rese

nte

en

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teo

ría

de

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elat

ivid

ad G

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al (

los

efec

tos

de

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cam

po

gra

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no

pu

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dis

tin

gu

irse

de

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de

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sis

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a d

e re

fere

nci

a u

nif

orm

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ace

lera

do

).

oC

on

ob

jeto

de

med

ir e

ste

efec

to P

ou

nd

y R

ebk

aen

19

60

rea

liza

ron

un

ex

per

imen

to e

n e

l cu

al

des

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zab

an v

erti

calm

ente

un

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r d

e fo

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es c

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a ac

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ació

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stan

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ig

ual

a l

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ved

ad. D

ich

o e

fect

o c

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trar

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aba

el e

fect

o D

op

ple

r d

ebid

o a

l ca

mp

o g

rav

itat

ori

o y

gra

cias

al e

fect

o M

öss

bau

er p

erm

itía

la

abso

rció

n r

eso

nan

te.

oS

i m

edim

os

el p

roce

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sorc

ión

res

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ante

en

dic

ho

sis

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a d

e re

fere

nci

a u

nif

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acel

erad

o l

a v

elo

cid

ad n

eces

aria

par

a co

ntr

arre

star

el

cam

po

gra

vit

ato

rio

ven

drá

dad

a p

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•d

on

de

hes

la

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tan

cia

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r-ab

sorb

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y g

es l

a g

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edad

.

•P

or

lo t

anto

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s fo

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mit

ido

s se

rán

des

pla

zad

os

po

r el

efe

cto

Do

pp

ler

de

tal

form

a q

ue

2ch

gch

gg

tv

=→

==

β 2ch

gEE

==

∆β

γγ

()

15

15

10

041

.0

902

.4

10

905

.4

−−

⋅±

=∆

⋅=

Exp

Teo

EE

EE

γγ

γγ

Page 29: γ Desintegración Desintegracion gamma - UCMnuclear.fis.ucm.es/FNYP-C/gamma.pdf · Desintegracion gamma 6 A partir de la expresión de la potencia radiada (energía radiada por unidad

Des

inte

gra

cion

gam

ma

29

O

tro

gra

n c

am

po

de

apli

caci

ón

es

el e

stu

dio

de

los

mo

men

tos

nu

clea

res

elec

tro

mag

nét

ico

s co

n l

os

cam

po

s d

e su

en

torn

o, lo

qu

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den

om

ina

la e

stru

ctu

ra h

iper

fin

a.

C

orr

imie

nto

s is

om

éric

os:

Lo

s n

ivel

es n

ucl

eare

s so

n a

fect

ado

s p

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los

cam

po

s e.

m.

de

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elec

tro

nes

de

su e

nto

rno

ató

mic

o y

/o m

ole

cula

r. E

l ef

ecto

ser

ád

isti

nto

par

a el

est

ado

fu

nd

amen

tal

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l ex

cita

do

,

po

r lo

qu

e la

res

on

anci

a se

des

pla

za u

na

can

tid

ad E

-E

0=

∆E

0–

∆E

g.

E

fect

o Z

eem

an

nu

clea

r: S

e in

tro

du

ce u

n n

úcl

eo e

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no

de

un

cam

po

mag

nét

ico

ex

tern

o.

Est

o

rom

pe

la d

egen

erac

ión

en

mJ,

ap

arec

ien

do

2J+

1su

bn

ivel

es e

qu

iesp

acia

do

s. P

ara

tran

sici

on

es

dip

ola

res

solo

pu

eden

dar

se a

qu

ella

s q

ue

∆m

J=

0, ±

1, lu

ego

solo

ap

arec

ense

istr

ansi

cio

nes

.

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Des

inte

gra

cion

gam

ma

30

D

esd

ob

lam

ien

tos

cua

dru

po

lare

s el

éctr

ico

s en

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die

nte

s ex

tern

os

de

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po

elé

ctri

co:

El

cleo

pu

ede

inte

ract

uar

co

n u

n g

rad

ien

te d

e ca

mp

o e

léct

rico

ex

tern

o.

En

est

e ca

so l

a p

ertu

rbac

ión

ser

á

pro

po

rcio

nal

a m

2y p

or

tan

to n

o d

isti

ng

uir

áen

tre

±m

.

O

tro

s ca

mp

os

de

apli

caci

ón

:

oQ

uím

ica

anal

ític

a

oM

etal

urg

ia

oF

ísic

a y q

uím

ica

del

est

ado

lid

o

oC

ien

cia

de

mat

eria

les

oB

iolo

gía

y b

ioq

uím

ica

oG

eolo

gía

, g

eoq

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ica,

min

eral

og

ía,

estu

dio

de

suel

os,

oE

xp

lora

ció

n p

lan

etar

ia