Irradiación de electrones de una masa isotópica completa [cerrado]

Voy a publicar esta pregunta en un formato de "objetivo" y "pregunta" para que sea más fácil de seguir:

La meta

Estoy planeando realizar un experimento de física nuclear en el que tengo una masa arbitraria de un isótopo estable. Solo por ejemplo, supongamos que tenemos 10 g de 128Te producidos a partir de la descomposición del emisor beta de corta duración 128Sb.

El objetivo es irradiar la muestra con electrones de alta energía, de modo que podamos convertir los protones en los núcleos de isótopos estables en neutrones, transformando así el 128Te nuevamente en 128Sb. (Consulte esta pregunta anterior para obtener más información sobre el mecanismo)

Se colocaría un detector cerca de la muestra para confirmar que los protones se transformaron con éxito en neutrones al verificar la emisión beta.

Las preguntas)

Un par de preguntas sobre mi configuración:

  1. ¿Es posible irradiar cada uno de los átomos de la muestra, o estar bastante cerca de lograrlo? Tenga en cuenta que los electrones deben tener una energía bastante alta (un poco más de 1,29 MeV) para inducir la conversión de protones a neutrones, por lo que el plan era utilizar un acelerador lineal. Pero, ¿cómo se haría para irradiar una muestra completa con un acelerador lineal?
  2. ¿Hay alguna manera de garantizar que una vez que se ha completado la conversión de protones a neutrones en un átomo, los electrones acelerados no vuelvan a golpear ese núcleo?

Gracias a todos de antemano.

Parece una combinación tediosa de cálculos de pérdida de energía, sección transversal y vida útil. En cuanto a la parte 2, no, no puedes.
Habiendo mirado a través de ENSDF, no veo de dónde provienen sus 1.29MeV: el valor Q para la descomposición beta es 4.363MeV. Además, no estoy seguro de cómo pretende equilibrar la energía y el impulso en el marco del centro de masa si solo irradia con electrones y espera que no salga nada.
¿Cómo se produce/se obtiene razonablemente puro? 128 S b en primer lugar, si es de corta duración?
@JonCuster De donde obtengo "1.29MeV" es para la conversión de un protón en un neutrón, necesita al menos 1.29MeV de energía. De esa manera, estamos tomando un protón en el núcleo y convirtiéndolo en un neutrón para que el núcleo vuelva a decaer. ¿O es mi entendimiento defectuoso?
Bueno, como se señaló, el valor Q para la desintegración beta es 4.363MeV, esa es la energía liberada en esa reacción. Entonces, sí, su comprensión es defectuosa.
@StephenG 128Sb tiene una vida media de alrededor de 9 horas. No es necesariamente que necesitemos 128Sb (128Te también estará bien) ya que el objetivo es convertir un protón en el núcleo en un neutrón.
Bueno, si ese es su objetivo, probablemente debería considerar algo como la reacción de 128Te(n,p)128Sb, aunque la sección transversal es de solo 10 mb a una energía de neutrones de ~20MeV, con muchas otras (n,*) reacciones en competencia.

Respuestas (1)

A nivel de núcleos y electrones, uno está en el marco de la mecánica cuántica, lo que significa probabilidades, y también en el marco de la relatividad especial, donde la masa es la longitud de cuatro vectores del vector de impulso de energía.

Debido a esto, los protones y neutrones unidos en un núcleo no tienen la masa que tienen cuando están libres.

Cuando los nucleones se unen para formar un núcleo, deben perder una pequeña cantidad de masa, es decir, hay un cambio en la masa para permanecer unidos. Este cambio de masa debe liberarse como varios tipos de fotones u otra energía de partículas como se indicó anteriormente, de acuerdo con la relación mi = metro C 2 . Por lo tanto, una vez eliminada la energía de enlace, b i norte d i norte gramo mi norte mi r gramo y = metro a s s C h a norte gramo mi × C 2 . Esta energía es una medida de las fuerzas que mantienen unidos a los nucleones. Representa la energía que debe reabastecerse del entorno para que el núcleo se divida en nucleones individuales.

Entonces, la energía del haz que diseña no es suficiente para volver a cambiar a un protón enlazado, como se discute en los comentarios.

Supongamos que obtiene el rayo de energía correcto y vea sus preguntas.

  1. ¿Es posible irradiar cada uno de los átomos de la muestra, o estar bastante cerca de lograrlo?

No, a menos que su muestra sea una capa de pocos átomos de espesor. Los electrones en el haz interactuarán de varias maneras con los campos eléctricos de la red y se desviarán perdiendo energía, por lo que no son buenos para la desintegración beta+. ( decae porque del proceso saldrá un antineutrino) .

  1. ¿Hay alguna manera de garantizar que una vez que se ha completado la conversión de protones a neutrones en un átomo, los electrones acelerados no vuelvan a golpear ese núcleo?

Será difícil y necesita experimentación. Tome una serie de muestras de película delgada. Irradíelos en una secuencia de tiempo, muestra de tiempo 1, muestra de tiempo 2, etc. Registre el número de núcleos que se descomponen (en un tiempo fijo mayor). En el momento en que se alcanza la muestra de saturación, puede suponer que todos ellos han sido irradiados. Por supuesto, si uno puede calcular las secciones transversales, etc., podría modelarlo, pero supongo que esto es lo que está buscando.

Irradiación de electrones de una masa isotópica completa [cerrado]
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