Gamma fotona ierobežošana uz kodola mērogu

1 · Prognozē

Ja tu mēģinātu ierobežot fotonu viena atoma kodola robežās (apmēram femtometrs platumā), nenoteiktības princips pieprasa milzīgu minimālo kustības daudzuma nenoteiktību. Vai tas palīdz izskaidrot, kāpēc brīvie elektroni nekad netiek atrasti kodola IEKŠPUSĒ?

• Nenoteiktības princips neattiecas uz kodola mērogiem.
• Ierobežošana uz kodola mērogu prasītu neparasti mazu kustības daudzuma nenoteiktību.
• Jā — jebkuras vieglas daļiņas ierobežošana uz kodola mērogu prasītu kustības daudzuma nenoteiktību (un tāpēc enerģiju), kas daudz lielāka nekā tas, kas patiesībā tiek novērots iznākam no kodoliem, izslēdzot elektronus dzīvojam iekšā.

2 · Iestati

1. Atver gamma ierobežošanas eksperimentu un nospied Atiestatīt. Šis eksperiments modelē 100 MeV fotonu, ierobežotu pie femtometra (10⁻¹⁵ m) mēroga.
2. Ieslēdz minimālās kustības daudzuma nenoteiktības rādījumu.
3. Iestati ierobežojuma reģionu Δx katram mēģinājumam (pie kodola mēroga) un ieraksti minimālo iespējamo kustības daudzuma nenoteiktību.

3 · Vāc datus

Zīmē Δp (y ass) pret 1/Δx (x ass) saviem trim mēģinājumiem.

4 · Analizē

1. Vienam mēģinājumam izrēķini Δp_min = ℏ/(2Δx) ar ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Salīdzini ar tabulu — ievēro, ka šīs vērtības ir aptuveni 10⁵ reizes lielākas nekā Heizenberga elektrona eksperimenta, tāpēc ka Δx šeit ir aptuveni 10⁵ reizes mazāks.
2. Fotonam kustības daudzums saistās ar enerģiju ar p = E/c. Izskaidro, kā tavu Δp_min vērtību pārvēršana ekvivalentā minimālā enerģijas nenoteiktībā (reizini ar c) palīdz pamatot, kāpēc daļiņām, kas ierobežotas uz kodola izmēriem, jānes milzīga minimālā enerģija — desmitiem MeV, atbilstoši šī eksperimenta 100 MeV fotonam.

5 · Paplašina

1. Vēsturiski fiziķi reiz prātoja, vai elektroni, kas izstaroti beta sabrukumā, bija „uzglabāti kodola iekšienē” jau iepriekš. Šis nenoteiktības principa arguments (elektroniem, kas ierobežoti uz kodola mērogu, vajadzētu daudz vairāk enerģijas, nekā beta sabrukuma elektroniem patiesībā ir) bija galvenais pierādījums, ka elektroni tā vietā tiek RADĪTI sabrukuma brīdī, nevis jau eksistē kodola iekšienē.
2. Atšķirībā no elektrona Heizenberga elektrona eksperimentā, šis eksperiments tieši modelē bezmasu fotonu, izmantojot kustības daudzumu p = E/c, nevis p = √(2mK). Izskaidro, kāpēc fotona kustības daudzuma formulai jābūt atšķirīgai no masīvas daļiņas formulas.

Fizika aiz šī eksperimenta

← Atpakaļ pie eksperimenta

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas