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Optisches Modell Das optische Modell der Kernphysik beschreibt Kernreaktionen und Streuung von Teilchen wie Nukleonen De

Optisches Modell

Das optische Modell der Kernphysik beschreibt Kernreaktionen und Streuung von Teilchen wie Nukleonen, Deuteronen oder Alphateilchen an Atomkernen durch ein mittleres Potential. Dieses hat neben dem elastischen Anteil der Streuung auch einen imaginären Anteil zur Beschreibung von Absorption der Geschossteilchen. Dieser Absorptionsanteil ist der Ursprung des Namens, denn komplexe Potentiale werden auch in der Optik verwendet, z. B. für die Beschreibung der Brechung und Absorption an einer trüben Glaskugel.

Für das optische Potential

wird häufig

  • für ein Woods-Saxon-Potential gewählt oder ein anderes für Schalenmodell-Rechnungen verwendetes Potential, meist mit Spin-Bahn-Wechselwirkungsterm,
  • für dessen Ableitung , die ihr Maximum im Bereich des steilen Abfalls des Woods-Saxon-Potentials am Kernrand hat. Damit wird beschrieben, dass die Absorption von z. B. Nukleonen mit Energien im niedrigen MeV-Bereich aufgrund des Pauli-Prinzips vorzugsweise im Bereich der äußeren Valenznukleonen erfolgt.

Im optischen Modell können auch Compoundkern-Kanäle von Kernreaktionen berücksichtigt werden. Zwar kann man den eigentlichen Compoundkern mit dem einfachen optischen Modell (mit scharfen Resonanzen vom Breit-Wigner-Typ) nicht beschreiben, wohl aber den über viele Einzelresonanzen gemittelten Verlauf der Anregungsfunktion.

Aufgrund seiner Anpassungsfähigkeit wurde das optische Modell sehr erfolgreich zum Beispiel zur Beschreibung der elastischen Streuung von Neutronen, Alphateilchen und Deuteronen oberhalb weniger MeV eingesetzt, aber auch bei direkten Kernreaktionen (Strippingreaktion).

Das Modell wurde ursprünglich von Herman Feshbach, Victor Weisskopf und Charles E. Porter eingeführt.

Literatur Bearbeiten

Fachartikel Bearbeiten

  • H. Feshbach: The Optical Model and Its Justification. In: Annual Review of Nuclear Science. Band 8, Nr. 1, 1958, S. 49–104, doi:10.1146/annurev.ns.08.120158.000405 (englisch).
  • G. E. Brown: Foundations of the optical model for nuclei and direct interaction. In: Reviews of Modern Physics. Vol. 31, 1. Oktober 1959, S. 893–919, doi:10.1103/RevModPhys.31.893 (englisch).
  • Randall S. Caswell: Nuclear Optical Model Analysis of Neutron Elastic Scattering for Calcium. In: J. Research Natl. Bur. Standards. Band 66, 1962 (englisch, PDF – Untersuchung der elastischen Streuung von Neutronen an Kalziumkernen mit einem optischen Kernmodell).
  • P. E. Hodgson: The Optical Model of the Nucleon-Nucleus Interaction. In: Annual Review of Nuclear Science. Band 17, Nr. 1, 1967, S. 1–32, doi:10.1146/annurev.ns.17.120167.000245 (englisch).
  • P. E. Hodgson: The nuclear optical model. In: Reports on Progress in Physics. Band 34, Nr. 2, 1. Mai 1971, S. 765, doi:10.1088/0034-4885/34/2/306 (englisch).

Fachbücher Bearbeiten

  • P E Hodgson: The Nucleon Optical Model. World Scientific, 1994, ISBN 978-981-02-1722-8, doi:10.1142/2317 (englisch).
  • Klaus Bethge, Gertrud Walter, Bernhard Wiedemann: Kernphysik (= Springer-Lehrbuch). 3. Auflage. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2008, ISBN 978-3-540-74566-2, doi:10.1007/978-3-540-74567-9.
  • Jeremy W. Holt, Taylor R. Whitehead: Modern Approaches to Optical Potentials. In: Isao Tanihata, Hiroshi Toki, Toshitaka Kajino (Hrsg.): Handbook of Nuclear Physics. Springer Nature Singapore, Singapore 2022, ISBN 978-981-15-8818-1, S. 1–30, doi:10.1007/978-981-15-8818-1_6-1, arxiv:2201.13404 [abs] (englisch).

Ältere Werke Bearbeiten

  • P. E. Hodgson: The optical model of elastic scattering. Oxford University Press ; Clarendon Press, 1963 (englisch, archive.org).
  • Marvin Goldberger, Kenneth Watson Collision Theory. Wiley 1967, Kapitel 11.4 (im Kapitel Pseudopotential Method, besonders S. 798 ff.).
  • P. E. Hodgson Nuclear reactions and nuclear structure. Oxford 1971.

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Peter E. Hodgson: What is the nuclear optical potential? In: Nature. Band 249, Nr. 5456, Mai 1974, ISSN 0028-0836, S. 412–414, doi:10.1038/249412a0 (englisch, nature.com [abgerufen am 12. Mai 2023]).
  2. Charles E. Porter, Jr. In: Physics Today. Band 18, Nr. 1, Januar 1965, ISSN 0031-9228, S. 156–156, doi:10.1063/1.3047137 (englisch, scitation.org [abgerufen am 3. April 2023]).
  3. Herman Feshbach, Charles E. Porter, Victor F. Weisskopf: The Formation of a Compound Nucleus in Neutron Reactions. In: Physical Review. Band 90, Nr. 1, 1. April 1953, S. 166–167, doi:10.1103/PhysRev.90.166 (englisch).
  4. H. Feshbach, C. E. Porter, V. F. Weisskopf: Model for Nuclear Reactions with Neutrons. In: Physical Review. Band 96, Nr. 2, 15. Oktober 1954, ISSN 0031-899X, S. 448–464, doi:10.1103/PhysRev.96.448 (englisch, aps.org [abgerufen am 3. April 2023]).
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Das optische Modell der Kernphysik beschreibt Kernreaktionen und Streuung von Teilchen wie Nukleonen Deuteronen oder Alphateilchen an Atomkernen durch ein mittleres Potential 1 Dieses hat neben dem elastischen Anteil V r displaystyle V mathbf r der Streuung auch einen imaginaren Anteil W r displaystyle W mathbf r zur Beschreibung von Absorption der Geschossteilchen Dieser Absorptionsanteil ist der Ursprung des Namens denn komplexe Potentiale werden auch in der Optik verwendet z B fur die Beschreibung der Brechung und Absorption an einer truben Glaskugel Fur das optische Potential U r V r i W r displaystyle U mathbf r V mathbf r i W mathbf r wird haufig fur V displaystyle V ein Woods Saxon Potential gewahlt oder ein anderes fur Schalenmodell Rechnungen verwendetes Potential meist mit Spin Bahn Wechselwirkungsterm fur W displaystyle W dessen Ableitung d V r d r displaystyle dV mathbf r d mathbf r die ihr Maximum im Bereich des steilen Abfalls des Woods Saxon Potentials am Kernrand hat Damit wird beschrieben dass die Absorption von z B Nukleonen mit Energien im niedrigen MeV Bereich aufgrund des Pauli Prinzips vorzugsweise im Bereich der ausseren Valenznukleonen erfolgt Im optischen Modell konnen auch Compoundkern Kanale von Kernreaktionen berucksichtigt werden Zwar kann man den eigentlichen Compoundkern mit dem einfachen optischen Modell mit scharfen Resonanzen vom Breit Wigner Typ nicht beschreiben wohl aber den uber viele Einzelresonanzen gemittelten Verlauf der Anregungsfunktion Aufgrund seiner Anpassungsfahigkeit wurde das optische Modell sehr erfolgreich zum Beispiel zur Beschreibung der elastischen Streuung von Neutronen Alphateilchen und Deuteronen oberhalb weniger MeV eingesetzt aber auch bei direkten Kernreaktionen Strippingreaktion Das Modell wurde ursprunglich von Herman Feshbach Victor Weisskopf und Charles E Porter 2 eingefuhrt 3 4 Inhaltsverzeichnis 1 Literatur 1 1 Fachartikel 1 2 Fachbucher 1 3 Altere Werke 2 Weblinks 3 EinzelnachweiseLiteratur BearbeitenFachartikel Bearbeiten H Feshbach The Optical Model and Its Justification In Annual Review of Nuclear Science Band 8 Nr 1 1958 S 49 104 doi 10 1146 annurev ns 08 120158 000405 englisch G E Brown Foundations of the optical model for nuclei and direct interaction In Reviews of Modern Physics Vol 31 1 Oktober 1959 S 893 919 doi 10 1103 RevModPhys 31 893 englisch Randall S Caswell Nuclear Optical Model Analysis of Neutron Elastic Scattering for Calcium In J Research Natl Bur Standards Band 66 1962 englisch PDF Untersuchung der elastischen Streuung von Neutronen an Kalziumkernen mit einem optischen Kernmodell P E Hodgson The Optical Model of the Nucleon Nucleus Interaction In Annual Review of Nuclear Science Band 17 Nr 1 1967 S 1 32 doi 10 1146 annurev ns 17 120167 000245 englisch P E Hodgson The nuclear optical model In Reports on Progress in Physics Band 34 Nr 2 1 Mai 1971 S 765 doi 10 1088 0034 4885 34 2 306 englisch Fachbucher Bearbeiten P E Hodgson The Nucleon Optical Model World Scientific 1994 ISBN 978 981 02 1722 8 doi 10 1142 2317 englisch Klaus Bethge Gertrud Walter Bernhard Wiedemann Kernphysik Springer Lehrbuch 3 Auflage Springer Berlin Heidelberg Berlin Heidelberg 2008 ISBN 978 3 540 74566 2 doi 10 1007 978 3 540 74567 9 Jeremy W Holt Taylor R Whitehead Modern Approaches to Optical Potentials In Isao Tanihata Hiroshi Toki Toshitaka Kajino Hrsg Handbook of Nuclear Physics Springer Nature Singapore Singapore 2022 ISBN 978 981 15 8818 1 S 1 30 doi 10 1007 978 981 15 8818 1 6 1 arxiv 2201 13404 abs englisch Altere Werke Bearbeiten P E Hodgson The optical model of elastic scattering Oxford University Press Clarendon Press 1963 englisch archive org Marvin Goldberger Kenneth Watson Collision Theory Wiley 1967 Kapitel 11 4 im Kapitel Pseudopotential Method besonders S 798 ff P E Hodgson Nuclear reactions and nuclear structure Oxford 1971 Weblinks BearbeitenMIT Video Productions LNS 1992 Symposium On the Matter of Particles Herman Feshbach The Optical Model auf YouTube abgerufen am 5 April 2023 Einzelnachweise Bearbeiten Peter E Hodgson What is the nuclear optical potential In Nature Band 249 Nr 5456 Mai 1974 ISSN 0028 0836 S 412 414 doi 10 1038 249412a0 englisch nature com abgerufen am 12 Mai 2023 Charles E Porter Jr In Physics Today Band 18 Nr 1 Januar 1965 ISSN 0031 9228 S 156 156 doi 10 1063 1 3047137 englisch scitation org abgerufen am 3 April 2023 Herman Feshbach Charles E Porter Victor F Weisskopf The Formation of a Compound Nucleus in Neutron Reactions In Physical Review Band 90 Nr 1 1 April 1953 S 166 167 doi 10 1103 PhysRev 90 166 englisch H Feshbach C E Porter V F Weisskopf Model for Nuclear Reactions with Neutrons In Physical Review Band 96 Nr 2 15 Oktober 1954 ISSN 0031 899X S 448 464 doi 10 1103 PhysRev 96 448 englisch aps org abgerufen am 3 April 2023 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Optisches Modell amp oldid 233657928