Ograničavanje gama-fotona na nuklearnu ljestvicu

1 · Predviđanje

Kad bi pokušao ograničiti foton unutar jedne jedine atomske jezgre (oko femtometra), načelo neodređenosti zahtijeva ogromnu minimalnu neodređenost količine gibanja. Pomaže li to objasniti zašto se slobodni elektroni nikad ne nalaze UNUTAR jezgre?

• Načelo neodređenosti ne primjenjuje se na nuklearnim ljestvicama.
• Ograničavanje na nuklearnu ljestvicu zahtijevalo bi neuobičajeno malu neodređenost količine gibanja.
• Da — ograničavanje bilo koje lake čestice na nuklearnu ljestvicu zahtijevalo bi neodređenost količine gibanja (a time energije) daleko veću od onoga što se stvarno opaža kako bježi iz jezgri, isključujući elektrone unutra.

2 · Postava

1. Otvori postav gamma-confinement i pritisni Resetiraj. Ovaj postav modelira foton od 100 MeV ograničen blizu femtometarske (10⁻¹⁵ m) ljestvice.
2. Omogući očitanje minimalne neodređenosti količine gibanja.
3. Postavi područje ograničenja Δx za svaki pokušaj (blizu nuklearne ljestvice) i zabilježi minimalnu moguću neodređenost količine gibanja.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj Δp (y-os) naspram 1/Δx (x-os) za svoja tri pokušaja.

4 · Analiza

1. Za jedan pokušaj izračunaj Δp_min = ℏ/(2Δx) koristeći ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Usporedi s tablicom — primijeti da su ove vrijednosti oko 10⁵ puta veće od onih pokusa heisenberg-electron, jer je Δx ovdje oko 10⁵ puta manji.
2. Za foton, količina gibanja odgovara energiji s p = E/c. Objasni kako pretvorba tvojih vrijednosti Δp_min u ekvivalentnu minimalnu neodređenost energije (množenje s c) pomaže opravdati zašto čestice ograničene na nuklearne dimenzije moraju nositi ogromnu minimalnu energiju — desetke MeV, u skladu s fotonima od 100 MeV ovog pokusa.

5 · Proširenje

1. Povijesno, fizičari su se nekada pitali jesu li elektroni emitirani u beta-raspadu bili „pohranjeni unutra“ jezgre unaprijed. Ovaj argument načela neodređenosti (elektroni ograničeni na nuklearnu ljestvicu trebali bi mnogo više energije nego što elektroni beta-raspada stvarno imaju) bio je ključan dokaz da se elektroni umjesto toga STVARAJU u trenutku raspada, a ne prethodno postoje unutar jezgre.
2. Za razliku od elektrona u heisenberg-electron, ovaj pokus izričito modelira bezmasni foton, koristeći količinu gibanja p = E/c umjesto p = √(2mK). Objasni zašto formula količine gibanja fotona mora biti drugačija od one masive čestice.

Fizika iza ovog pokusa

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis