Deuteron

I kjemi , og i partikkelfysikk , betegner deuteronet , (fra gresk δεύτερος, deuteros, "det andre"), kjernen til deuteriumatomet , en stabil isotop av grunnstoffet hydrogen . [ 1 ] Symbolet for deuteron er 2H + , eller mer sjeldent, D + eller ganske enkelt d . Et deuteron består av et nøytron og et proton .

Grunnleggende data

Fakta om deuteronet, 2H + , ( ifølge CODATA )
Byrde	e = +1,602 176 462(63) 10 -19 C
hvilemasse	2,013 553 212 71 (35) u = 3,343 583 20 (17) 10 -27 kg = 3670.482 9550 (78) × m e
Hvilende energi	1875.612 762 (75) MeV = 3.005 062 62 (24) 10 -10 J
halvt liv	Stødig
magnetisk moment	0,433 073 465 (11) 10 -26 T J -1
rms lastradius	2,1402 (28) 10 -15m

Deuteronet er en stabil kjerne og går derfor ikke i oppløsning.

Deuteroner spiller en viktig rolle i kjernefysiske fusjonsreaksjoner som finner sted i stjerner og i kjernefysiske fusjonsreaktorer , fortsatt under utvikling. [ 2 ]

Atomkjernene til de to andre isotopene av hydrogen, 1 H (Protium) og 3 H (tritium), er kjent som protoner og tritoner . Samlenavnet for hydrogenkationer, uavhengig av deres sentrale kjerne og masse, er hydron .

Produksjon

Det er flere kjernefysiske reaksjoner der deuteroner produseres:

De dannes som et mellomprodukt i protonkjedefusjonsreaksjonen, med ytterligere dannelse av et positivt elektron ( positron ) og et elektronnøytrino .

\mathrm {p+p\rightarrow d+e^{+}+\nu​​e}+0{.}42\,MeV}

To protoner smelter sammen til et deuteron. I tillegg dannes et positron, et elektronnøytrino og energi.

Raske deuteroner dannes i proton-kjerne-interaksjoner. [ 3 ] [ 4 ]

Under visse forhold kan deuteroner dannes fra kollisjonen mellom et proton og et nøytron, som også frigjør en gammastråle . Et lite antall deuteroner ble dermed dannet tidlig i universets liv , og var av avgjørende betydning for den endelige sammensetningen av materie: [ 5 ]

\mathrm {p\ +\ n\ \rightarrow d\ +\ \gamma }

Kjernefysikkkonsepter

Siden deuteronet er det enkleste bundne nukleonsystemet , er det en mulighet til å analysere den eksisterende nukleon-nukleon-interaksjonen. Spinnet kan bestemmes ved å observere den hyperfine overgangen som har en verdi på 1, og dens paritet er positiv. Siden kvadrupolmomentet ikke forsvinner, følger det at kjernen ikke er rund, derfor kan den ikke være i en ren S-tilstand med orbital vinkelmomentum l=0. Siden av paritetsgrunner (med paritet lik (-1) l ) er dette likeverdige banevinkelmomentet tillatt, og fra magnetiske målinger er det velkjent at I=1, derfor blandes det med en tilstand D , med l =2. Deuteronbølgefunksjonen kan derfor beskrives som:

|\Psid}>=0.98\cdot |3S_{1}>+0.2\cdot |3D_{1}>

Ved å bruke kjernemagnetisk resonans kan det magnetiske momentet μ=0,8574 μN også bestemmes . Her er μN kjernemagneten . Bindingsenergien E er 2,225 MeV.

Kjernefysiske reaksjoner med deuteroner

I 1937 oppnådde Emilio Segre og Carlo Perrier grunnstoffet technetium , som ikke finnes i naturen, ved å bombardere molybden med deuteroner. [ 6 ]

En av de mest interessante kjernefysiske reaksjonene som involverer deuteronet er fusjonen av kjerner av deuterium (deuteron) og tritium (triton) med dannelse av helium-4 og en stor frigjøring av energi, som kan brukes i atomreaktorfusjon.

2}H^{+}\ +\ 3}H^{+}\,\to \,^{4}He^{2+}\ +\ n^{0}\, +\Energ{ \acute {\imath }}a\ (17,6\ MeV)

Deuteron-nøytronreaksjonen består av bestråling eller bombardement av et mål med deuteroner i en syklotron . Disse partiklene er inkorporert i kjernen som deretter sender ut et nøytron, med den effekt at atomnummeret til målatomene øker med en enhet. Det brukes til å oppnå positron-emitterende radionuklider som 11 C, 15 O og 13 N. [ 6 ]

10}B+\ 2}H^{+}\,\to \,n^{0}\ +\ 11}C

D + D-reaksjonen der deuteroner bombarderer et deuteriummål tjener til å oppnå tritium : [ 7 ] Også ved høyenergikollisjoner mellom deuteroner. [ 8 ]

2}H+\ 2}H^{+}\,\to \,^{1}H^{+}\ +\ 3}H

Deuteron-bombardement av 15-25 M eV på -208 blymål . [ 9 ]

208}Pb\ +\ 2}H^{+}\,\to \,^{207}Pb\ +\ 3}H^{+}

Se også

Hydron (H + ) ( hydrogenion , kation )
Proton ( 1 H + )
Newt ( 3 H + )
Hydrogen , H ( element fra det periodiske system , atom )

Les videre

Theo Mayer-Kuckuk : Kernphysik. Eine Einfuhrung . Teubner, Stuttgart, Leipzig, Wiesbaden ISBN 3-519-13223-0
Bogdan Povh et al.: Teilchen und Kerne . Springer, Berlin Heidelberg 2006, ISBN 978-3-540-36685-0 .

Referanser

↑ ANBEFALINGER AV 1990. NOMENKLATURE OF UORGANIC CHEMISTRY. ( brutt lenke tilgjengelig på Internet Archive ; se historikk , første og siste versjon ). INTERNASJONAL UNION AV REN OG ANVENDT KJEMI. Nomenklaturkommisjonen for uorganisk kjemi. Redigert av GJ Leigh. Spansk versjon utarbeidet av: Luis F. Bertello (Argentina) og Carlos Pico Marín (Spania). Se avsnitt I.8.2.2 og fremfor alt note 8d, nederst på side 103.
↑ [1] Fusion Energy Education: Fakta om kjernefysikk (på tysk)
↑ Deuterondannelse og dens effekt på nukleon-kjernespredning. ARELLANO S., HUGO, BRIEVA R., FRANCISCO, LOVE, WG IX CHILEAN SYMPOSIUM OF PHYSICS, TEMUCO, CHILE, 23.-25. NOVEMBER, 1994. Sider: 42-43
↑ Om produksjonsmekanismen til Deuterons i proton-kjerne-interaksjoner ved 400 GeV/c. MM Aggarwal et al.
↑ Introduksjon til kosmologi. Matts Roos. John Wiley og sønner, 2003. ISBN 0470849096 . Side 139
↑ a b Skanneteknikker i nukleærmedisin. Cesar Diaz Garcia. Elsevier Spania, 2004. ISBN 8445814206 . Side 20
↑ Fysikk. Lærerveiledning. Tillegg for avanserte emner. Uri Haber-Schaim. Redaksjonell Reverté, 1972. ISBN 8429141162
↑ Produksjon av tritoner i høyenergi Deuteron-Deuteron-kollisjoner. CS Godfrey. Radiation Laboratory, Department of Physics, University of California , Berkeley , California , 1954. Phys . Rev. 96, 493–495
↑ LEAD-208(DEUTERON, TRITON)LEAD-207-reaksjonen med 15 TIL 25 Mev Deuterons. Muehllehner, Gerd. UNIVERSITY OF MICHIGAN, 1966 Avhandling (Ph.D.) I: Dissertation Abstracts International, Volum: 27-09, Seksjon: B, side: 3234.

Eksterne lenker

Tabell over grunnleggende fysiske konstanter