Stima delle dimensioni del nucleo: un “gedankenexperiment” per aiutarvi a capire il 1o anno di Fisica e (forse) comprendere il mestiere del Fisico M. Spurio.

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1 Stima delle dimensioni del nucleo: un “gedankenexperiment” per aiutarvi a capire il 1o anno di Fisica e (forse) comprendere il mestiere del Fisico M. Spurio “Prima Lezione PLS”- 1/2/2006

2 1. L’idea che c’e’ dietro Le dimensioni di nuclei << delle dimensioni degli atomi Il cammino di un nucleo che si propaga in un mezzo è influenzato dal mezzo stesso, e dipende dalle dimensioni del nucleo.

3 2. Una tecnica sperimentale: rivelatori nucleari a traccia (RNT)
La particella che attraversa danneggia i legami chimici delle catene molecolari del RNT

4 I rivelatori nucleari a traccia “registrano” un segnale che dipende dello Z2 del nucleo.
Le tracce vengono misurate da un sistema automatico. Dalla geometria del cono si risale (previa opportuna calibrazione) alla carica del nucleo

5 L’apparato sperimentale
50 lastrine (2 mm, r=0.9 gcm-3) di CR39 (O12C7H17) ed emulsioni nucleari Un fascio di Ossigeno (Z=8) di alta energia O8+ O8+

6 Il sistema automatico di misura
Corsi, laboratori ed esercitazioni di programmazione

7 3. Le misure sperimentali
Numero di “frammenti” (nuclei di carica Z<8) prodotti dall’interazione di nuclei O coi nuclei delle diverse lastrine-rivelatore File di dati sperimentali Z=8 Z=5 Z=2

8 4. Costruzione del modello matematico
Osservazione: il rapporto “f” tra numero di frammenti prodotti in uno spessore Dx ed il numero di nuclei O entranti in una lastrina è costante!

9 Discussione di questa punto fondamentale
Discussione di questa punto fondamentale. Questa equazione è gran parte del lavoro qualificante di un fisico: osservazioni sperimentali  modello matematico del fenomeno! Il corso di Analisi I serve ad imparare a risolvere il problema matematico:

10 Cosa sono quelle sbarrette??

11 La stessa figura, con la curva teorica adattata ai dati sperimentali (FIT)

12 La legge matematica trovata…
… si adatta ai dati sperimentali ? SI ! y = 313,38e-0,1565x f = probabilità di frammentazione l= libero cammino medio dei nuclei.

13 La legge matematica e interpolazione dei dati sperimentali
I metodi per “interpolare” i dati sperimentali e verificare l’adattamento con le leggi ipotizzate sono oggetto dei corsi di Laboratorio di Fisica I. Anche gli errori sui dati sperimentali. Che significano quelli di p.10?

14 5. Gli errori sperimentali!
Altro punto qualificante del “mestiere del fisico”: saper valutare gli errori sperimentali. Esempio: quelli della fig. di p.10.

15 6. Dalla lunghezza di interazione al raggio del nucleo.
Dai nostri dati sperimentali, abbiamo ricavato: Il parametro l ha un significato fisico profondo (significato che occorre scoprire), aiutandosi con lo strumento più formidabile (e segreto!) a disposizione dei Fisici: l’analisi dimensionale!

16 Il “raggio” del nucleo dall’analisi dimensionale
Dobbiamo introdurre nella formula un parametro (s) che ha le dimensioni di un’area: s =pR2. R rappresenta “il raggio” nel nostro nucleo

17 …quindi, serve anche la Chimica
Sì, per determinare il numero di nuclei presenti in un grammo di dato materiale: Nel nostro caso: A = 7 g, r=0.9 g/cm3 . Abbiamo tutto per ricavare R: NA = numero di Avogadro= numero di molecole in una grammomolecola = 6x10-23 A= massa atomica (espressa in grammi)

18 8. R (Fine!)