Fiżika Moderna

kunfinament fuq skala nukleari

Għall-foton ta’ 100 MeV f’1 fm, pγ = E/c hu skala ta’ momentum; Δp_min = ℏ/(2Δx), għalhekk Δx·Δp = ℏ/2 hawn.

kunfinament fuq skala nukleari — simulazzjoni interattiva ta’ Fiżika Moderna. Għall-foton ta’ 100 MeV f’1 fm, pγ = E/c hu skala ta’ momentum; Δp_min = ℏ/(2Δx), għalhekk Δx·Δp = ℏ/2 hawn. Laboratorju virtwali tal-fiżika b’xejn fil-browser b’kejl SI ħaj u tutorjal gwida.

kunfinament nukleari

pγ = E/c jiddiverża minn Δp_min = ℏ/(2Δx); hawn Δx·Δp = ℏ/2.

Għall-foton ta’ 100 MeV f’1 fm, pγ = E/c hu skala ta’ momentum; Δp_min = ℏ/(2Δx), għalhekk Δx·Δp = ℏ/2 hawn.

• ΔxΔp ≥ ℏ/2
• Momentum għoli

Sommarju ta’ investigazzjoni

Ippjana l-mistoqsija qabel ma tiftaħ il-lab

Il-brief jgħaqqad mal-paġna pre-renderjata: mistoqsija ewlenija, predizzjonijiet li jikkontestaw, rwoli tal-varjabbli, liġijiet li jirregolaw, s-setup, analiżi u talbiet ta’ estensjoni jibqgħu viżibbli u f’dan l-ordni.

Mistoqsija ta’ tmexxija

Jekk ippruvajt tikkomprina foton ġewwa nukleju atomiku wieħed (madwar femtometru wiesa’), il-prinċipju ta’ inċertezza jeħtieġ inċertezza minima enormi ta’ momentum. Dan jgħinx jispjega għalfejn elettroni ħielsa qatt ma jinsabu FIĠEWNA nukleju?

Predizzjonijiet biex jitqiesu

• Il-prinċipju ta’ inċertezza ma japplikax f’skali nukleari.
• Konfinament għal skala nukleari jkollu bżonn inċertezza ta’ momentum mhux tas-soltu żgħira.
• Iva — konfinament ta’ kwalunkwe partiċella ħafifa għal skala nukleari jkollu bżonn inċertezza ta’ momentum (u għalhekk enerġija) ħafna akbar minn dak li fil-fatt hu osservat joħroġ minn nuklejuni, u jeħieġ l-idea ta’ elettroni jgħixu ġewwa.

Rwoli tal-varjabbli

X’issettja:

• Reġjun ta’ Kunfinament Δx (fm)

X’tkejjel:

• Inċertezza ta’ momentum Δp (×10⁻²⁰ kg·m/s)

Kif taħdem l-investigazzjoni

1. Iftaħ il-preset ta’ gamma-confinement u agħfas Reset. Dan il-preset jimmodella foton ta’ 100 MeV ikkunfinat qrib skala ta’ femtometru (10⁻¹⁵ m).
2. Attiva l-qari ta’ inċertezza minima ta’ momentum.
3. Issettja r-reġjun ta’ konfinament Δx għal kull prova (qrib skala nukleari) u irrekordja l-inċertezza minima possibbli ta’ momentum.

l-ekwazzjoni li tiggwida

Inċertezza f’Skala Nukleari — Δx·Δp ≥ ℏ/2

Konfinament ta’ kwalunkwe partiċella — inkluż foton bla massa — f’Δx ≈ 10⁻¹⁵ m jeħtieġ inċertezza minima ta’ momentum Δp ≥ ℏ/(2Δx) ta’ l-ordni ta’ 10⁻²⁰ kg·m/s, jikkorrispondi għal enerġiji ħafna aktar minn dak osservat għal partiċelli fil-fatt misjuba ġewwa nuklejuni.

X’il-folja stampabbli titlob lill-istudenti jaħdmu

• Għal prova waħda, ikkalkula Δp_min = ℏ/(2Δx) bl-użu ta’ ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Qabbel mat-tabella — innota li dawn il-valuri huma madwar 10⁵ darbiet akbar minn dawk ta’ l-esperiment ta’ heisenberg-electron, għax Δx hawn hu madwar 10⁵ darbiet inqas.
• Għal foton, il-momentum jirrelata mal-enerġija b’p = E/c. Ispjega kif il-konverżjoni tal-valuri ta’ Δp_min tiegħek għal inċertezza minima ekwivalenti ta’ enerġija (immoltiplika b’c) tgħin tiġġustifika għalfejn partiċelli kkunfinati għal dimensjonijiet nukleari iridu jġorru enerġija minima enormi — għexieren ta’ MeV, jaqblu mal-foton ta’ 100 MeV ta’ dan l-esperiment.

Fejn dan jidher lil hinn mill-lab

• Storikament, fiżiċi darba staqsew jekk l-elettroni emessi fit-tkessir beta kienux “maħżuna ġewwa” n-nukleju qabel. Dan l-argument ta’ prinċipju ta’ inċertezza (elettroni kkunfinati għal skala nukleari jkollhom bżonn ħafna aktar enerġija milli l-elettroni ta’ tkessir beta fil-fatt għandhom) kien evidenza ewlenija li l-elettroni minflok jiġu MAĦLUQA fil-moment ta’ tkessir, mhux jkunu eżistenti qabel ġewwa n-nukleju.
• B’differenza mill-elettron f’heisenberg-electron, dan l-esperiment jimmodella b’mod esplicitu foton bla massa, bl-użu ta’ momentum p = E/c minflok p = √(2mK). Ispjega għalfejn formula ta’ momentum ta’ foton irid tkun differenti minn dik ta’ partiċella massiva.

• 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

1. Merħba għal Konfinement ta’ Gamma
2. Agħżel is-setup ta’ inċertezza
3. Agħfas Riproduċi
4. Limitu ta’ daqs nukleari
5. Iftaħ il-pannell tal-Proprjetajiet
6. Għamirtha!

Iftaħ is-simulazzjoni interattiva biex tibni x-xena, agħfas Riproduċi, u esplora b’kejl ħaj u tutorjal bil-gwida.

Iftaħ Lab Interattiv →

Niżżel il-folja →

Il-Prinċipju ta’ l-Inċertezza