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Nuklidkarte
schwarz=stabile Isotoperot = β+ instabile Isotopeblau = β- instabile Isotope
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α - Zerfall
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β - ZerfallIsobare : A = konstant
Im Gegensatz zu α,γ-Strahlung sind die Elektronenspektren kontinuierlich -> Einführung des Neutrinos durch Pauli 1930
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β - Zerfall
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Fermi funktionEffekt des Coulomb-Pot.
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β - Zerfall - Charakterisierung verboten: l > 0 , unterdrückt
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β - ZerfallVerteilung der log ft Werte
Supererlaubte Übergängeerwartet: ft=3072 sec
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11
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
rel.
rate
[a.u
.]
theoretical β spectrum near endpoint
mν = 0eV
mν = 1eV
Isotop: 3H Nur ca 10-13 Electronen im letzten eV
• (A,Z) → (A,Z+1) + e- + νe-
• n → p + e- + νe-
Experimentelle Grenzen: Mainz and Troitsk: mνe < 2.2 eV (95%CL)
β - Zerfall
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KATRIN-The ultimative Betazerfall Experiment
Sensitivität bis mνe < 0.2 eV (90% CL) Commisioning in 2008
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KATRIN
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• (A,Z) → (A,Z+1) + e- + νe
• (A,Z) → (A,Z+2) + 2 e- 0νββ
-
• (A,Z) → (A,Z+2) +2 e- + 2νe 2νββ
• n → p + e- + νe-
-Doppel Betazerfall
Betazerfall
Der doppelte Betazerfall
Änderung von Z bei 2 Einheiten, A bleibt konstant
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BedingungenWeizsäcker Massenformel nahe Minimum für konstantes A
m(Z,A) = const + 2bS(A /2 − Z)2
A2 + bCZ 2
A1/ 3 + meZ + δ
Paarungsenergie δ führt zur Aufspaltung:δ = 0 für gu, ug Kerneδ = - 12 MeV/A1/2 für gg Kerneδ = + 12 MeV/A1/2 für uu Kerne
β+
β−β+
O-OE-E A Even
Z
m
Zo
β−β− β−
β+β+
Es gibt 35 β-β- Isotope in der NaturDer einfache Betazerfall muss verboten sein!
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Beispiel - Ge76
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Spektrale Formen
Summenenergiespektrum der beiden Elektronen
0νββ: Peak bei Q-Wert des Kernübergangs
1 / T1/2 = PS * ME2 * (mν / me)2
Messgrösse: Halbwertszeit
Verbindung zur Neutrinomasse
Neutrino muss sein eigenes Antiteilchen sein und eine Masse besitzen
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Die Suche nach dem 0νββZerfall oder
Der seltenste von der Menschheit untersuchte ZerfallHauptarbeitsgebiet der Kernphysik der TU Dresden
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Heidelberg -MoscowGe-Halbleiterdetektorenenthalten 76Ge„Detektor zerfällt“
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20
0νpe
akre
gion
Spektrum
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Resultate
T1/2 > 1.9 x 1025 yr (90% CL) m < 0.35 eV
SSE
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Gamma-ZerfallBsp: 60Co Zerfall
Energiespektrum
γγ- Winkelkorrelation zur Bestimmung der Drehimpulse der angeregten Zustände
4+
0+
2+
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Gamma-ZerfallBsp:
http://nucleardata.nuclear.lu.se/nucleardata/toi/
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Kernspaltung
Spaltfragmente
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Kernreaktor- Prinzip
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Energiespektrumder Reaktorneutronen
Spaltquerschnitte
Einfangquerschnitte
Inelastische(n,n‘) Streuung an 238U gross