विप्लव प्रभाव: Difference between revisions
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Revision as of 20:25, 12 August 2023
विप्लव प्रभाव एक ऐसी समस्या है जो तब प्रकट हो सकती है जब बीटा अपक्षय अध्ययन में उच्च-रिज़ॉल्यूशन डिटेक्टरों (सामान्यतः जर्मेनियम अर्धचालक डिटेक्टर) का उपयोग किया जाता है। यह विघटज केन्द्रक के विभिन्न स्तरों पर डाइट के सही निर्धारण को प्रभावित कर सकता है। इसे पहली बार 1977 में प्रस्तुत किया गया था।[1]
संदर्भ
आमतौर पर, जब एक मूल नाभिक बीटा-क्षय अपनी बेटी में होता है, तो कुछ अंतिम ऊर्जा उपलब्ध होती है जिसे क्षय के अंतिम उत्पादों के बीच साझा किया जाता है। इसे बीटा क्षय (Qβ) का Q वैल्यू कहा जाता है। बेटी का नाभिक आवश्यक रूप से क्षय के बाद जमीनी अवस्था में समाप्त नहीं होता है, यह केवल तब होता है जब अन्य उत्पाद सभी उपलब्ध ऊर्जा को अपने साथ ले जाते हैं (आमतौर पर गतिज ऊर्जा के रूप में)। तो, सामान्य तौर पर, बेटी नाभिक उपलब्ध ऊर्जा की एक मात्रा को उत्तेजना ऊर्जा के रूप में रखता है और कुछ ऊर्जा स्तर से जुड़ी उत्तेजित अवस्था में समाप्त होता है, जैसा कि चित्र में देखा गया है। पुत्री नाभिक उस उत्तेजित अवस्था में केवल थोड़े समय के लिए ही रह सकता है[2] (स्तर का आधा जीवन) जिसके बाद यह अपने निम्न ऊर्जा स्तरों पर गामा संक्रमणों की एक श्रृंखला से गुजरता है। ये संक्रमण बेटी नाभिक को उत्तेजना ऊर्जा को एक या अधिक गामा किरणों के रूप में उत्सर्जित करने की अनुमति देते हैं जब तक कि यह अपनी जमीनी स्थिति तक नहीं पहुंच जाती, इस प्रकार सभी उत्तेजना ऊर्जा से छुटकारा मिल जाता है जो इसे क्षय से बचाती है।
इसके अनुसार, विघटज नाभिक के ऊर्जा स्तर को दो नियमों से पॉपुलेटेड किया जा सकता है:
- पेरेंट्स के बीटा क्षय से विघटज में सीधे बीटा फीडिंग द्वारा (Iβ), होता है।
- उच्च ऊर्जा स्तरों को निम्न ऊर्जा स्तरों (ΣI) में गामा संक्रमण द्वाराi) होता है।
ऊर्जा स्तर ऊर्जा स्तर (IT) द्वारा उत्सर्जित कुल गामा किरणें इन दो योगदानों के योग के बराबर होनी चाहिए, यानी, प्रत्यक्ष बीटा फीडिंग (Iβ) प्लस ऊपरी-स्तरीय गामा डी-उत्तेजना (ΣIi) में होता है।
- IT = Iβ + ΣIi (आंतरिक रूपांतरण की उपेक्षा होती है)
बीटा फीडिंग Iβ (अर्थात, माता-पिता से सीधे फीडिंग द्वारा एक स्तर कितनी बार पॉप्युलेट होता है) को सीधे नहीं मापा जा सकता है। चूँकि मापा जा सकने वाला एकमात्र परिमाण गामा तीव्रता ΣIi और IT (अर्थात, एक निश्चित ऊर्जा के साथ बेटी द्वारा उत्सर्जित गामा की मात्रा) है, बीटा फीडिंग को गामा डी-उत्तेजना से योगदान घटाकर अप्रत्यक्ष रूप से निकाला जाना है। उच्च ऊर्जा स्तर (ΣIi) से लेकर कुल गामा तीव्रता जो स्तर (IT) छोड़ती है, वह है:
- Iβ = IT − ΣIi (IT और ΣIi मापा जा सकता है)
विवरण
विप्लव प्रभाव तब प्रकट होता है जब पुत्री नाभिक का Q वैल्यू बड़ा होता है, जो कई परमाणु विन्यासों तक पहुंच की अनुमति देता है, जो उपलब्ध कई उत्तेजना-ऊर्जा स्तरों में अनुवादित होता है। इसका मतलब यह है कि कुल बीटा फीडिंग खंडित हो जाएगी, क्योंकि यह सभी उपलब्ध स्तरों पर फैल जाएगी (ताकत, स्तर घनत्व, चयन नियम इत्यादि द्वारा दिए गए एक निश्चित वितरण के साथ)। फिर, कम आबादी वाले स्तरों से उत्सर्जित गामा तीव्रता कमजोर होगी, और यह कमजोर होगी क्योंकि हम उच्च ऊर्जा पर जाएंगे जहां स्तर घनत्व बहुत बड़ा हो सकता है। साथ ही, इस उच्च-घनत्व-स्तरीय क्षेत्र को डी-उत्तेजित करने वाले गामा की ऊर्जा अधिक हो सकती है।
उच्च- विश्लेषण डिटेक्टरों के साथ इन गामा किरणों को मापने से दो समस्याएं पेश हो सकती हैं:
- सबसे पहले, इन डिटेक्टरों में 1-5% के क्रम की बहुत कम दक्षता होती है, और अधिकांश मामलों में कमजोर गामा विकिरण के प्रति यह अंधा हो जाएगा।
- दूसरा, उनका दक्षता वक्र बहुत कम मूल्यों तक गिर जाता है क्योंकि यह 1-2 MeV के क्रम की ऊर्जा से शुरू होकर उच्च ऊर्जा की ओर जाता है। इसका मतलब यह है कि विशाल ऊर्जा की गामा किरणों से आने वाली अधिकांश जानकारी खो जाएगी।
ये दो प्रभाव कम कर देते हैं कि बेटी नाभिक के उच्च ऊर्जा स्तरों में कितनी बीटा फीडिंग का पता लगाया जाता है, इसलिए IT से कम ΣIi घटाया जाता है, और ऊर्जा स्तर को गलत तरीके से वर्तमान की तुलना में अधिक Iβ सौंपा गया है:
- ΣIi ~ 0, → IT ≈ Iβ
- जब ऐसा होता है, तो निम्न ऊर्जा स्तर अधिक प्रभावित होते हैं। नाभिक की कुछ स्तरीय योजनाएं जो परमाणु डेटाबेस में दिखाई देती हैं[3] इस महामारी प्रभाव से पीड़ित हैं और भविष्य में बेहतर माप किए जाने तक विश्वसनीय नहीं हैं।
ओजोन के संभावित समाधान
महामारी के प्रभाव से बचने के लिए, एक डिटेक्टर जो उच्च-रिज़ॉल्यूशन डिटेक्टरों की समस्याओं को हल करता है, का उपयोग किया जाना चाहिए। इसकी दक्षता 100% के करीब होनी चाहिए और विशाल ऊर्जा की गामा किरणों के लिए अच्छी दक्षता होनी चाहिए। एक संभावित समाधान कुल अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी (टीएएस) जैसे कैलोरीमीटर का उपयोग करना है, जो एक जगमगाहट काउंटर से बना होता है। यह दिखाया गया है[4] यहां तक कि करीबी ज्यामिति (उदाहरण के लिए, क्लस्टर क्यूब सरणी) में जर्मेनियम डिटेक्टरों की उच्च दक्षता वाली सरणी के साथ भी, टीएएस तकनीक के साथ देखे गए कुल बी (जीटी) का लगभग 57% खो जाता है।
प्रासंगिकता
बीटा फीडिंग की गणना, (Iβ) विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है, जैसे परमाणु रिएक्टर प्रौद्योगिकी या परमाणु संरचना अध्ययन में क्षय ताप की गणना।
यह भी देखें
- गामा-किरण स्पेक्ट्रोमीटर
- गामा स्पेक्ट्रोस्कोपी
- कुल अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी
संदर्भ
- ↑ Hardy, J. C.; Carraz, L. C.; Jonson, B.; Hansen, P. G. (November 1977). "The essential decay of pandemonium: A demonstration of errors in complex beta-decay schemes". Physics Letters B. 71 (2): 307–310. Bibcode:1977PhLB...71..307H. doi:10.1016/0370-2693(77)90223-4. ISSN 0370-2693.
- ↑ Baez, John. "समय-ऊर्जा अनिश्चितता संबंध". Retrieved 10 April 2010.
- ↑ Evaluated Nuclear Structure Data File (ENSDF) https://www.nndc.bnl.gov/ensdf/
- ↑ Graber, J. L.; Rosensteel, G. (2003). "Sp(3,R)mean field theory for heavy deformed nuclei". Physical Review C. 68 (1): 014301. Bibcode:2003PhRvC..68a4301G. doi:10.1103/PhysRevC.68.014301. ISSN 0556-2813.
बाहरी संबंध
- "Conquering nuclear pandemonium", by Krzysztof P. Rykaczewski
