Modern fizika
Atommag-méretű bezárás
Az 100 MeV-os fotonnál 1 fm-en a pγ = E/c impulzusskála; Δp_min = ℏ/(2Δx), tehát itt Δx·Δp = ℏ/2.
Atommag-méretű bezárás — interaktív Modern fizika szimuláció. Az 100 MeV-os fotonnál 1 fm-en a pγ = E/c impulzusskála; Δp_min = ℏ/(2Δx), tehát itt Δx·Δp = ℏ/2. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Atommagi bezárás
A pγ = E/c eltér a Δp_min = ℏ/(2Δx)-től; itt Δx·Δp = ℏ/2.
Az 100 MeV-os fotonnál 1 fm-en a pγ = E/c impulzusskála; Δp_min = ℏ/(2Δx), tehát itt Δx·Δp = ℏ/2.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Nagy impulzus
Vizsgálódási összefoglaló
Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort
Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.
Vezérlő kérdés
Ha egy fotont egyetlen atommagon belül (kb. egy femtométer átmérőre) próbálnál korlátozni, a határozatlansági reláció hatalmas minimális impulzus-határozatlanságot követel. Ez segít megmagyarázni, miért nem találhatók SZABAD elektronok soha egy mag BELSEJÉBEN?
Mérlegelendő jóslatok
- A határozatlansági reláció nem alkalmazható magméretekben.
- A magméretre korlátozás szokatlanul kicsi impulzus-határozatlanságot igényelne.
- Igen — bármely könnyű részecske magméretre korlátozása sokkal nagyobb impulzus-határozatlanságot (és ezért energiát) igényelne, mint amit a magokból ténylegesen kilépve megfigyelnek, kizárva a magban lakó elektronokat.
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Bezárási tartomány Δx (nm)
Amit mérsz:
- Impulzus-bizonytalanság Δp (×10⁻²⁰ kg·m/s)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg a gamma-confinement előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. Ez az előbeállítás 100 MeV-os fotont modellez, femtométeres (10⁻¹⁵ m) lépték közelébe korlátozva.
- Engedélyezd a minimális impulzus-határozatlanság kijelzőt.
- Állítsd be a Δx korlátozási régiót minden mérésnél (magméret közelében), és rögzítsd a lehetséges minimális impulzus-határozatlanságot.
Vezéregyenlet
Határozatlanság magméreten — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Bármely részecske — tömeg nélküli foton is — Δx ≈ 10⁻¹⁵ m-re korlátozása minimális Δp ≥ ℏ/(2Δx) impulzus-határozatlanságot követel, a 10⁻²⁰ kg·m/s nagyságrenden, ami jóval meghaladja a magokban ténylegesen talált részecskék energiait.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Egy mérésnél számítsd ki a Δp_min = ℏ/(2Δx) ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s használatával. Hasonlítsd a táblázathoz — vedd észre, hogy ezek az értékek kb. 10⁵-ször nagyobbak, mint a heisenberg-electron kísérleté, mert a Δx itt kb. 10⁵-ször kisebb.
- Fotonnál az impulzus az energiával p = E/c kapcsolatban áll. Magyarázd meg, hogyan segít a Δp_min értékek egyenértékű minimális energia-határozatlansággá (szorzás c-vel) váltása igazolni, hogy a magméretekre korlátozott részecskéknek hatalmas minimális energiát kell hordozniuk — tíz MeV-okat, egyezően e kísérlet 100 MeV-os fotonjával.
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- Történelmileg a fizikusok azon tűnődtek, vajon a béta-bomlásban kibocsátott elektronok „elraktározva a magban” ülnek-e előtte. Ez a határozatlansági érvelés (a magméretre korlátozott elektronoknak sokkal több energia kellene, mint amennyi a béta-bomlás elektronjainak ténylegesen van) kulcsbizonyíték volt arra, hogy az elektronok inkább a bomlás pillanatában KELETKEZNEK, nem előre léteznek a magban.
- A heisenberg-electron elektronjával ellentétben ez a kísérlet kifejezetten tömeg nélküli fotont modellez, a p = E/c impulzussal a p = √(2mK) helyett. Magyarázd meg, miért kell, hogy egy foton impulzusképlete eltérjen a tömeges részecskéétől.
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — E.2 Quantum physics
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- Üdv a Gamma-bezárásnál
- Válaszd ki a határozatlansági összeállítást
- Nyomd meg az Indítást
- Nukleáris méret határa
- Nyisd meg a Tulajdonságok panelt
- Sikerült!
Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.