دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته فیزیک هسته ای

عنوان : مطالعه­ خواص هسته ای با بهره گرفتن از مدل شبکه ای FCC

دانشگاه مازندران

دانشکده علوم پايه

پايان نامه دوره كارشناسي ارشد در رشته فيزيك هسته ­ای

موضوع:

 مطالعه­ خواص هسته ای با بهره گرفتن از مدل شبکه ای FCC

استاد راهنما:

دكتر امید ناصر قدسی

استاد مشاور:

دكترسیدمحمد متولی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول معرفی مدل هسته­ ای …………………………………………………………….. 1

1-1  مقدمه …………………………………………………………………………….. 2

1-2  معرفی مدل هسته­ ای …………………………………………………………………. 3

1-2-1  مدل قطره مایع ………………………………………………………………………. 3

1-2-2  مدل پوسته ­ای ………………………………………………………………………6

1-2-3  مدل خوشه ­ای ………………………………………………………………….. .8

فصل دوم تئوری مدل شبکه ­ای FCC ……………………………………………………

2-1  تاریخچه مختصری از تئوری ساختار هسته ­ای ………………………………….. 11

2-2  تئوری مدل شبکه ­ای FCC ……………………………………………………….

2-3  هم­ارزی بین ویژه حالت­های معادله شرودینگر و شبکه FCC ………………….

2-4  مدل ذره مستقل و قطره مایع در مدل شبکه ­ای FCC …………………………

2-5  خوشه آلفا در شبکه FCC ……………………………………………………….

2-6  جمع بندي………………………………………………………………………… 30

فصل سوم محاسبه خواص هسته با بهره گرفتن از مدل شبکه­ای FCC از طریق کد NVS، معرفی مدل دابل- فولدینگ ومدل باس……31

3-1  مقدمه …………………………………………………………………………….. 32

3-1-1  انرژي بستگی ………………………………………………………………… 33

3-1-2  شعاع میانگین مربع RMS …………………………………………………

3-2  توزیع چگالی نوکلئون­ها ………………………………………………………… 40

3-3  مدل باس ……………………………………………………………………….. 44

3-3-1  مدل دابل- فولدینگ ……………………………………………………….. 45

3-3-1-1  توابع توزیع چگالی هسته­ ای ………………………………………… 47

3-3-1-2  بخش مرکزی برهم­کنش نوکلئون- نوکلئون …………………………….. 49

3-3-1-3  تابع وابسته به انرژی g(Ep) ………………………………………………

فصل چهارم محاسبات و نتیجه ­گیری ………………………………………………… 52

4-1  مقدمه …………………………………………………………………………. 53

4-2  محاسبه پتانسیل کل هسته برای واکنش­های ………………….. 54

4-2-1  محاسبه پتانسیل کولنی ……………………………………………… 54

4-2-2  محاسبه پتانسیل هسته­ ای …………………………………………. 55

4-3  سطح مقطع همجوشی واکنش­های…………………………………….. 61

4-4  پیشنهادات …………………………………………………………………. 70

 منابع………………………………………………………………………………. 71    

چکیده:

در اين تحقيق به بررسی توانايي مدل شبکه ای FCC براي مطالعه برهم‌كنش همجوشي يون‌هاي سنگين پرداخته ایم.   و با بهره گرفتن از پیشگویی مدل شبکه ای FCC برای توزیع ماده هسته ای، هسته های برهم کنشی و نیروی برهم ‌كنش نوكلئون- نوكلئون M3Y-Paris پتانسيل كل را برای واكنش‌هاي ،  و  محاسبه كرده ايم.  نتايج حاصل از ارتفاع سد و محل سد در توافق خوبی با نتایج حاصل از سایر مدل های نظری مانند مدل های دابل-فولدینگ و باس می باشد. در نتیجه این مطالعه نشان می دهد مدل شبکه ای FCC مي‌تواند مدل مناسبي براي مطالعه برهم‌كنش‌هاي همجوشي يون‌هاي سنگين باشد.

فصل اول: معرفی مدل های هسته ای

1-1- مقدمه

براي شرح خواص و حالت نوكلئون‌ها به تابع موج سيستم نياز داريم. اين كار براي هسته‌هاي ساده امكان‌پذير مي‌باشد، در حالي كه براي هسته‌هاي بزرگ بدست آوردن تابع موج كلي حتي اگر امكان‌پذير هم باشد بسيار پيچيده‌تر از آن است كه مورد استفاده قرار گيرد. مدل ها قياس بين هسته و سيستم‌هاي بسيار ساده فيزيكي مي‌باشند كه از طريق آنها مي‌توان به بررسي مسايل هسته‌اي پرداخت]1[.

در طي چندين سال و با استدلال‌هاي بي‌شمار مدل‌هاي مختلفي براي بررسي و مطالعه ساختار هسته توسط فيزيكدانان نظري معرفي شده است، اما از آنجايي كه مدل‌هاي مختلف هسته‌اي در توصيف كامل خواص هسته ناموفق بوده‌اند. امكان پيشنهاد مدلي واحد براي مطالعه ساختار هسته از بين رفته است.

مدل شبكه‌اي FCC[1] در سال 1937 توسط ويگنر[2] مدل‌سازي شده است]2.[ از آنجايي كه اين مدل توانايي بازتوليد خواص مدل‌هاي ذره مستقل[3]، قطره مايع[4] و خوشه‌اي[5] را دارا مي‌باشد. ادامه اين فصل به معرفي اين مدل‌ها اختصاص يافته است. همچنين در فصل دوم به طور كامل مدل شبكه‌اي FCC را معرفي كرده ايم. معيار سنجش هر مدل شرح كامل خواص هسته‌اي و توافق مناسب با داده‌هاي تجربي مي‌باشد، بنابراين در فصل سوم خواص هسته را از طريق اين مدل مطالعه نموده ايم.  هدف اصلي معرفي اين مدل ايجاد هسته از طريق مدل شبكه‌اي FCC و بررسي كارآمد بودن اين مدل در برهم‌كنش يون‌هاي سنگين مي باشد. در نتيجه، بعد معرفي ساير مدل‌ها نظير مدل دابل-فولدينگ[6] و پتانسيل باس[7] براي محاسبه پتانسيل هسته‌اي با بهره گرفتن از نيروي برهم‌كنش نوكلئون- نوكلئون M3Y-Paris و توزيع نوكلئون‌ها از طريق اين مدل پتانسيل هسته‌اي را محاسبه كرده‌ايم. بنابراين فصل چهارم اين تحقيق به بررسي محاسبه پتانسيل هسته‌اي و سطح مقطع همجوشي واكنش‌هاي ،  و نتيجه‌گيري اختصاص يافته است.

2-1- معرفی مدل های هسته ای

از جمله مدل‌هاي متداول براي مطالعه ساختار هسته مدل‌هاي ذره مستقل و مدل دسته‌جمعي[1] مي‌باشد.

مدل ذره مستقل: در مدل ذره مستقل ذرات در پائين‌ترين مرتبه صورت مستقل در يك پتانسيل مشترك حركت مي‌كنند. مانند مدل لايه‌اي[2].

مدل دسته­ جمعی: در مدل دسته‌جمعي يا برهم‌كنش قوي، به علت برهم‌كنش‌هاي كوتاه‌برد و قوي‌بين نوكلئون‌ها، نوكلئون‌ها قوياً به يكديگر جفت مي‌شوند. مانند مدل قطره مايع]3[.   

1-2-1- مدل قطره مایع

از جمله مدل‌هاي اوليه براي مطالعه ساختار هسته مدل قطره مايع مي‌باشد كه توسط بور[1] وفون وايكسر[2] از روي قطره‌هاي مايع پيشنهاد شده است. در اين مدل هسته بصورت قطرات مايع باردار تراكم‌ناپذير با چگالي زياد درنظر گرفته مي‌شود كه همچون مولكول‌ها در يك قطره مايع دائماً در حال حركت كاتوره‌اي مي‌باشند و هسته تماميت خود را با نيروهاي مشابه كشش سطحي قطره مايع حفظ مي‌كند. اين مدل براي بيان روند تغيير انرژي بستگي نسبت به عدد اتمي و واكنش هسته‌اي مفيد مي‌باشد.

مدل قطره مايع براي اين سوال كه چرا بعضي از نوكلئيدها مانند  با نوترون‌هاي كند شكافته مي‌شوند و برخي ديگر  نوترون‌هاي سريع پاسخ ساده‌اي دارد كه علت آن را انرژي فعال‌سازي بيان مي‌كند، يعني حداقل ميزان انرژي كه هسته بتواند به قدر كافي تغيير شكل دهد. تغيير شكلي كه نيروهاي رانش الكتريكي بتواند بر نيروهاي جاذبه الكتريكي غلبه كند. اين مقدار انرژي فعال‌سازي را مي‌توان به ياري تئوري رياضي مدل قطره مايع محاسبه نمود كه ارتباط تعميم يافته و كلي انرژي بستگي را مي‌دهد. يكي از مهمترين واقعيت‌هاي موجود در هسته ثابت بودن تقريبي چگالي هسته است. حجم يك هسته با عدد A (تعداد نوكلئون) متناسب مي‌باشد و اين واقعيتي است كه در مورد مايعات نيز صادق مي‌باشد.

در شکل (1-1) متوسط انرژی بستگی بر حسب نوکلئون رسم شده است. نظم و ثبات انرژی بستگی به ازای هر نوکلئون بصورت تابعی از عدد جرمی A و ثابت بودن چگالی هسته ای منجر به ارائه فرمول نیمه تجربی جرم و پیشنهاد مدل قطره مایع توسط وایسکر شد.

نخستین واقعیت لازم برای رسیدن به یک فرمول برای جرم، ثابت بودن تقریبی انرژی بستگی به ازای هر نوکلئون برای  50  است، بنابراین انرژی بستگی متوسط برای یک هسته نامتناهی بدون سطح باید دارای مقدار ثابتی مثل  باشد، که همان انرژی بستگی ماده هسته ای است .از آنجایی که تعداد A ذره در هسته وجود دارد سهم حجمی آن  ، در انرژی بستگی به صورت زیر می باشد.                                     .

نوکلئون های سطحی پیوندهای کمتری دارند و اندازه متناهی یک هسته حقیقی منجر به یک جمله  به صورت ارتباط زیر در انرژی بستگی می گرددکه متناسب با سطح هسته بوده و انرژی بستگی را کاهش می دهد،

(1-2)                                                                                               .

انرژی کولنی ناشی از نیروی دافعه الکتریکی است که بین هر دو پروتون وجود دارد. برای سادگی فرض شده است، پروتون ها به صورت یکنواخت در سراسر کره ای به شعاع  توزیع شده اند، با بهره گرفتن از معادله انرژی کولنی، ، سهم کولنی در انرژی بستگی به صورت زیر خواهد شد. از آنجایی که این انرژی باعث کاهش انرژی بستگی هسته ای می شود با علامت منفی در ارتباط زیر قرار داده می شود،

انرژی تقارنی از اصل طرد ناشی می شود، زیرا این اصل برای آنکه هسته ای بخواهد نوعی از نوکلئون را بیشتر از نوع دیگر داشته باشد انرژی بیشتری مطالبه می کند، که عبارت تقریبی آن به صورت زیر است،

(1-4)                                                                                  .

با ترکیب نمودن روابط فوق انرژی بستگی به ازای هر نوکلئون ارتباط ای که وایسکر پیشنهاد کرد به صورت زیر خواهد شد]4[،

(1-5)                                                                                                                  

 مقادير ثابت در اين روابط با برارزش انرژي‌هاي بستگي مشاهده شده در آزمايش‌ها تعيين مي‌شود.

2-2-1- مدل پوسته ای

در مدل پوسته‌اي فرض بر اين است كه پوسته‌ها با پروتون‌ها و نوترون‌هايي كه انرژي‌شان بترتيب افزايش مي‌يابد پر مي‌شود. علي رغم جاذبه شديد بين نوكلئون‌ها كه انرژي بستگي را ايجاد مي‌كند حركت نوكلئون‌ها مستقل از يكديگر بوده و اين تناقض ظاهري توسط اثرهاي ناشي از طرد پائولي از بين مي‌رود زيرا اين اصل بشدت امكان برخورد نوكلئون‌ها را محدود مي‌سازد.

خواص هسته‌اي متعددي نشان داده است كه براي مقادير خاصي از نوترون و پروتون رفتاري ناپيوسته از هسته بروز مي‌كند كه منجر به پيشنهاد ساختار پوسته‌اي براي هسته‌ها شد. ناپيوستگي‌ها تماماً وقتي يافت مي‌شود كه نوترون یا پروتون مقادير 2، 8، 20، 28، 50، 82، 126 را داشته باشند. اين مقادير را اعداد جادويي گويند. مطالعات تجربي صورت گرفته بر روي هسته‌هاي با مقادير N و Z فوق نشان داده است كه اين هسته‌ها پايدارترند و انرژي بستگي‌شان نسبت به هسته‌هاي كاملاً نظيرشان بيشتر مي‌باشد.

برخي شواهد تجربی وجود ساختار پوسته‌اي هسته را مي‌توان از  فراواني نسبي ويژه هسته‌هاي زوج- زوج مختلف در شكل (1-2) كه به صورت تابعي از عدد اتمي A براي 50  رسم شده است بدست آورد.  ويژه هسته‌هايي كه براي آنها N مساوي 50 و 82 و 126 است، سه قله مشخص تشكيل مي‌دهند. در حال حاضر اين اعداد توسط مدل پوسته‌اي بخوبي توضيح داده شده‌اند.

مدل پوسته‌اي بر اساس مكانيك كوانتومي ساخته و پرداخته شده است و در موارد زير از جمله بررسي خواص نوكلئيدهايي كه موجب گسيل ذرات آلفا، بتا و فوتون‌هاي گاما مي‌شوند و بيان چگونگي ميدان الكتريكي و مغناطيسي اطراف هسته‌ها موفق بوده است ولي اين مدل براي توضيح عمل شكاف كمكي نمي‌كند]1،3[.

3  . N. Bohr

4  . F. Von Weizsacker

1  . Collective

2  . Shell Model

1  . Face-Center-Cubic

2  . Wigner

3  . Independent Particle Model  (IPM)

4  . Liquid Drop Model (LDM)

5  . Cluster Model

6  . Double Folding

7  . VBass

تعداد صفحه : 83

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :
 
 
Categories: فیزیک