Предмет физики ядра. Масштабы величин в ЯФ, Релятивистские и квантовые свойства частиц

Предмет физики ядра.

Физика ядра- наука о строении, свойствах и превращениях атомного ядра.

1894-1897-Томсон, Круксон- открытие электрона.

1895- Рентген-откр рентгеновского излучения.

1896-Кюри-радиоактивный распад.

1900- Планк-фотон.

1911- Резерфорд- существование атомного ядра.

1919- Резерфорд- протон.

1924-1927- зарождение квантовой механики: Гейзенберг, Шрёдингер, Фееман, Дирак, де Бройль, Бор.

1930-1932-Чедвик-открытие нейтрона.

1932- Андерсон- позитрон е⁺.

1932- Иваненко и Гейзенберг(независимо др от друга) протон- нейтронная модель атома.

1932-Кокрофт, Уолтор- построен первый ускоритель элементарных частиц.

1939- Ганн, Штрассман- деление урана.

1942- в США, в Чикаго-1й ядерный реактор-Ферми.

Ускорительные центры мира:

1. 1949-г.Дубна, под руководством Берия построен ОИЯИ (объединённый институт ядерных исследований).

1956- этот институт приобрёл международный статус.

2. 1954 г.Женева- открыт Европейский центр ядра исследований ЦЕРН.

3. 1967-г.Батавия (Чикаго)- Национальная ускорительная лаборатория Ферми.

Масштабы величин в ЯФ

 Во всей области масштабов ЯФ вещество встречается только 2 формы:

-в форме атомных ядер;

-в форме элементарных частиц.

Шкала расстояний и времени.

Основной единицей измерения расстояния ЯФ является сантиметр. Обычно используют внесистемную единицу, которая называется Ферми (Фм):

1Фм=10^-13 см.

1Фм-радиус действия сил между протонами, нейтронами и элементарными частицами. Это размер атомных ядер и элементарных частиц, т.е. 1Фм-характерное расстояние в ЯФ.

Характерным временем для ЯФ является время пролета одной микрочастицы с определённой энергией сквозь другую микрочастицу.

Для средних энергий, т.е. для ядер и скоростей меньше скорости света (υ<с) время имеет значение: .

Для высоких энергий, т.е. для элементарных частиц, когда υ→с: .

Среднее время жизни π⁰-мизона - долго живущая частица.

Шкала энергий и масс.

Для измерения энергии в ЯФ используют только внесистемную единицу: эВ. 1эВ-энергия, которая приобретает электрон проходя через разность потенциалов в 1В. 1эВ=1.6*10^-19Дж.

В качестве размерности массы используют граммы, массы элементарных частиц, атомную единицу массы (а. е. м.).

Релятивистские и квантовые свойства частиц.

Релятивистские свойства

Эти свойства проявляются при больших скоростях и высоких энергиях. Релятивистская фундаментальная частица(const)-квант света: с=3*10¹⁰см.

Для частицы, покоящейся в замкнутой системе:, где Е-энергия покоя частицы, m-масса покоя- это масса частицы при нулевой скорости.

Для движущейся релятивистской частицы в замкнутом пространстве: .

Для частицы с нулевой массой покоя имеет вид: Е=рс.

Условие малости релятивистских :.

Квантовые свойства частиц.

Эти свойства проявляются на малых расстояниях и при малых размерах частиц.

Квантовая фундаментальная постоянная- квант действия или постоянная Планка: h=2π, =6.6*10^-22МэВ*c.

Корпускулярно-волновой дуализм.

Для частицы с энергией Е и импульса  КВД имеет вид: , , где ω - круговая частота, - волновой вектор, указывающий направление распространения волны:.

Соотношения неопределённостей Гейзенберга.