Специальные единицы в ядерной физике

Элементарные частицы

Физика атомного ядра

Лекция 12

Открытие явления радиоактивности и результаты опытов Резерфорда убедительно доказали, что атомы не являются простейшими частицами. Было установлено, что они состоят из электронов и ядер, а ядра – из протонов и нейтронов. На первом этапе частицы, из которых построены атомы, считались неспособными к превращениям, поэтому их назвали элементарными (простейшими, основными).

В настоящее время известно около 400 элементарных частиц, многие из которых нестабильны.

Элементарными называют частицы, которые на современном уровне развития науки нельзя считать составленными из других частиц, существующих в свободном состоянии.

У всех элементарных частиц имеются античастицы – ее точная копия, но имеющая противоположный заряд.

В ядерной физике и физике элементарных частиц наряду с единицами Международной системы СИ используются специфические внесистемные единицы, поскольку единицы системы СИ здесь не всегда удобны

Элементарный заряд e – наименьший неделимый заряд, равный заряду электрона

е = 1,6×10^-19 Кл.

Атомная единица массы (а.е.м.) – масса, равная 1/12 массы изотопа углерода :

1 а.е.м. = 1,66054×10^{-27 кг.}

Единицы энергии:

электрон-вольт (эВ) - работа, которую совершает электрическое поле при перемещении элементарного заряда е между точками с разностью потенциалов 1 Вольт:

1 эВ = 1,6×10^-19 Кл × 1В = 1,6×10^-19 Дж.

Мегаэлектрон-вольт (МэВ) 1 МэВ = 10⁶ эВ = 1,6×10^-13 Дж.

Согласно теории Эйнштейна, каждая частица обладает энергией, равной произведению ее массы m на квадрат скорости света в вакууме с = 3 × 10⁸ м/с. В ядерной и атомной физике используется энергетический эквивалент атомной единицы массы, то есть энергия покоя частицы, масса которой равна 1 а.е.м.:

Е_о = m•c² = 1,66054×10^-27кг× (3×10⁸м/с)² = 1,4924×10^-10 Дж = 931,494×10 ⁶ эВ ≈931,5 МэВ.

Киловатт–час (кВт-час) – внесистемная единица энергии

1 кВт-час = 1000 Вт×3600с = 3,6×10⁶ Дж,

1 Дж = 2,78×10^-7 кВт-час = 4,45×10^-8 МэВ.

Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц (домашнее задание: темы для докладов))

Свойства элементарных чатсиц – заряд, масса покоя, время жизни, энергия и тд.

Методы: масс-спектроскопия, газоразрядный счетчик (Гейгера), камера Вильсона, пузырьковая камера, метод толстослойных фотоэмульсий. Ни в одном из этих устройств нельзя увидеть саму частицу, но можно наблюдать результат ее прохождения.

Дата добавления: 2014-01-06