≈100 grundstoffer i naturen

Præsentationer af emnet: "≈100 grundstoffer i naturen"— Præsentationens transcript:

1 ≈100 grundstoffer i naturen
Baggrund og perspektiver Til Big Bang kernesyntese ≈100 grundstoffer i naturen Hvor mange af hver findes der ? Hvor kommer de fra ?

2 Fordelingen af grundstoffer ?

3 Utahs ørken i Januar : Komet Wild2

4 Stjernelys Cecilia Payne ca. 1926

5 En universel fordeling ?

6 Alpher-Bethe-Gamow 1948 † 2005 Hans Bethe Herman Alpher Gamow
Alpher, R. A., Bethe, H. A. & Gamow, G., Phys. Rev. 73, 803 (1948). Hans Bethe † 2005 Herman Alpher Gamow Alle grundstoffer dannet på 5minutter i Big Bang ud fra Ylem = neutron suppe

7 --

8 Problem : Stjerne Populationer
Ligesom solen. Findes i Disken Population 2 Gamle stjerner Meget få “metaller” Findes i kuglehobe, og udenfor disken

9 B2FH 1956 Fowler Burbridge Hoyle Burbridge
Foreslog at de fleste grundstoffer dannes i stjernerne og ikke i Big Bang

10 B2FH : Grundstofsdannelse i Big Bang og stjernerne
Identificerer en række forbrændingsprocesser: Hydrogen: 4H4He+2e++2ν Sol-lignende Helium : 3 4He12C Røde kæmpe- 12C+ 4He16O stjerner Kul/Ilt : 12C+12C20Ne+4He Pre-supernova 24Mg,23Na,.. 16O+16O28Si+4He 32S,31P,31S,.. Silicium : SiFe,Ni (mange processor) Pre-supernova s-proces + r-proces : dannelse af tunge grundstoffer

11

12

13 Grundstofsdannelsen efter B2FH

14 Primordiale grundstoffer

15 Big Bang kernesyntese Afhænger af  = baryon til foton forholdet

16 Bekræftelse fra WMAP

17 3α processen

18 3α processen 8Be lever kun 10-16 s I middel kun 1 8Be for hver 109 4He
3α processen er ekstrem langsom

19 Gamow vinduet 1948

20 Hoyle’s beregning af 3α processen
1953

21 3 processen - nye eksperimenter

22 ? Vanskeligheden... a+a+a 8Be+a a+a+a Levels according to TUNL 15.3
(2+) 15.11 1+ 14.08 4+ 13.35 (2-, 4-) 12.71 1+ ? 11.83 2- 11.2 (2+) 10.27 10.84 1- 10.3 0/2+ 2+ 9.641 3- 9 2+ 7.65 0+ a+a+a 7.377 0+ 7.275 a+a+a 7.275 8Be+a NO CLEAR EXPERIMENTAL PICTURE TODAY PROBLEMS ILLUSTRATED IN THE FOLLOWING 4.4389 2+ 0+ Levels according to TUNL

23 12C fra b-henfald af 12N og 12B 12B 12C* He+He+He 12N 12C* He+He+He
Here I would like to illustrate how and why beta-decay has some advantages for studying C12. In the centre I show again the states of C12, but this time only states that can be populated in allowed beta-transitions from N12 and B12. These two nuclei are both 1+ states in their ground state and so they can only feed 0+, 1+ or 2+ states in their beta-decays. I have listed here the known transitions in the two decays. The main point is the nearly all decays feed the ground state and only about 1% or less goes to the interesting region – makes difficult. Also the lifetimes are very short, need fast method. Note that two tentative 2+ states are not seen. Show one example of where 10.3 comes from. Note 1+ state and broad states. 12N C* He+He+He

24 I stjernerne 12C 12C* He I eksperimentet 12B/12N 12C* He

25 Før faststof detektorer og fler-kanal analysatorer
FOWLERS FAMOUS EXPERIMENT TITLE TO TALK Før faststof detektorer og fler-kanal analysatorer

26 Metoder Fowler CERN 12N/12B+X beam b Target 12N/12B+X beam Target
NEED NO CONVINCING THIS AUDIENCE LAV ENERGI Target 12N/12B b

27 Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire
CERN Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire

28 Picture OH after

29 1GeV p 1GeV p

30

31

32 ISOTOPER@ISOLDE > 700 isotoper > 60 grundstoffer
> 400 brugere

33 Experiment 2004 12N/12B L.M. Fraile & J.Äystö, NIMA513 (2003) 287.
BETTER ACCEPTANCE

34 The b-decay of 12B EXPECT TO SEE

35 12B12C*3 + ca. 6MeV 1 8Be s He He He 12C* 12B
Tilstande med mere energi 8Be s 1 7.6 MeV tilstand

36 The b-decay of 12N EXPECT TO SEE

37 12N12C*3 + ca. 10MeV Tilstande med mere energi 7.6 MeV tilstand

38 Altarnativ Metode Metode 1 Metode 2 12N/12B+X beam Target 12N/12B
LAV ENERGI 12N/12B+X 12N/12B ab Metode 2 Target Beam HØJ ENERGI NEED NO CONVINCING THIS AUDIENCE

39 Setup 4848 strip DSSD 1616mm2 size KU-Leuven (R.Raabe)

40 Data for 12B 12B 12C* He 7.6 MeV tilstand Tilstande med mere energi

41 Data for 12N 7.6 MeV tilstand 12N 12C* He Tilstande med mere energi

42 Konsekvenser for 3 ?

43 Universets totale energifordeling

44  og baryogenesis Hvorfor er  meget lille (stor) ?

45 Sakharov 1967: C,CP brud Baryon-tals brud Afvigelse fra termisk ligevægt (inflation)

46 Gamow’s digt om grundstofferne
Og Gud sagde: Lad der være Hoyle. Og der blev Hoyle. Og Gud så Hoyle - og bad ham skabe de tunge grundstoffer som han havde lyst. Og derfor besluttede Hoyle at skabe tunge grundstoffer i Stjernerne, og udbrede dem ved hjælp af supernova-eksplosioner. Men i sit værk skulle Hoyle følge de skitser, som Gud selv havde haft til at skabe grundstofferne fra Ylem. Således, med Guds hjælp, skabte Hoyle alle de tunge grundstoffer i Stjernerne. Men det var så kompliceret, at hverken Hoyle, eller Gud, eller nogen anden nu kan finde ud af, nøjagtig hvordan det gik til. I begyndelsen skabte Gud stråling og Ylem. Ylem havde hverken form eller størrelse, og nukleonerne for vildt rundt over afgrunden. Og Gud sagde: Lad der være masse nr. 2. Og der blev masse nr. 2. Og Gud så deuterium, og det var godt. nr. 3. Og der blev masse nr. 3. Og Gud så tritium og tralphium, og det var godt. Og Gud fortsatte med at bede om massetal, indtil han kom til transuranerne. Men da Gud så på den gerning, som han havde gjort, opdagede han, at noget var galt. I sin iver efter at tælle helium, havde han glemt at bede om masse nr. 5, og derfor var der naturligvis ikke blevet skabt tungere grundstoffer. Gud var meget skuffet over sit værk,og ville presse Universet sammen igen og begynde helt forfra. Men det ville være alt for simpelt. Så, da Gud var almægtig, besluttede han at skabe tunge grundstoffer på den mest umulige måde.