Membatasi Foton Sinar Gamma pada Skala Nuklir

1 · Memprediksi

Jika Anda mencoba membatasi foton di dalam satu inti atom (luasnya sekitar satu femtometer), prinsip ketidakpastian memerlukan ketidakpastian momentum minimum yang sangat besar. Apakah ini membantu menjelaskan mengapa elektron bebas tidak pernah ditemukan DI DALAM inti atom?

• Prinsip ketidakpastian tidak berlaku pada skala nuklir.
• Pembatasan pada skala nuklir memerlukan ketidakpastian momentum yang sangat kecil.
• Ya - membatasi partikel cahaya apa pun pada skala nuklir akan memerlukan ketidakpastian momentum (dan juga energi) yang jauh lebih besar daripada apa yang sebenarnya teramati keluar dari inti atom, sehingga tidak mungkin ada elektron yang hidup di dalamnya.

2 · Pengaturan

1. Buka preset gamma-confinement dan tekan Reset. Prasetel ini memodelkan foton 100 MeV yang dibatasi di dekat skala femtometer ( 10 ⁻¹⁵ m).
2. Aktifkan pembacaan ketidakpastian momentum minimum.
3. Tetapkan wilayah kurungan Δx untuk setiap percobaan (mendekati skala nuklir) dan catat ketidakpastian momentum seminimal mungkin.

3 · Kumpulkan Data

Plot Δp (sumbu y) terhadap 1/Δx (sumbu x) untuk ketiga percobaan Anda.

4 · Analisis

1. Untuk satu percobaan, hitung Δp_min = ℏ/(2Δx) menggunakan ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Bandingkan dengan tabel — perhatikan nilai-nilai ini berjalan puluhan ribu kali lebih besar dari percobaan heisenberg-electron, karena Δx di sini adalah faktor yang sebanding lebih kecil (pembatasan femtometer versus nanometer).
2. Untuk foton, momentum berkaitan dengan energi dengan p = E/c. Jelaskan bagaimana mengubah nilai Δp_min Anda menjadi ketidakpastian energi minimum yang setara (kalikan dengan c) membantu menjelaskan mengapa partikel yang terbatas pada dimensi inti harus membawa energi minimum yang sangat besar — ​​​​puluhan MeV, yang cocok dengan foton MeV 100 eksperimen ini.

5 · Perluas

1. Secara historis, fisikawan pernah bertanya-tanya apakah elektron yang dipancarkan dalam peluruhan beta 'disimpan di dalam' inti atom sebelumnya. Argumen prinsip ketidakpastian ini (elektron yang terbatas pada skala nuklir akan membutuhkan energi yang jauh lebih besar daripada yang sebenarnya dimiliki oleh elektron peluruhan beta) adalah bukti utama bahwa elektron DICIPTAKAN pada saat peluruhan, bukan yang sudah ada sebelumnya di dalam inti.
2. Berbeda dengan elektron pada heisenberg-electron , percobaan ini secara eksplisit memodelkan foton tak bermassa, menggunakan momentum p = E/c dan bukan p = √(2mK).. Jelaskan mengapa rumus momentum foton harus berbeda dengan rumus partikel masif.

Fisika di Balik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembar Kerja Laboratorium Fisika Gratis yang Bisa Dicetak