Il-Konfinament ta’ Foton ta’ Gamma-Ray għal Skala Nukleari

1 · Ippreddi

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?

• 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.

2 · Tħejjija

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.

3 · Ħu d-Dejta

Ipinġi Δp (ass ġewwa) kontra 1/Δx (ass mal-ġenb) għat-tliet provi tiegħek.

4 · Analizza

1. 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.
2. 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.

5 · Estendi

1. 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.
2. 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.

Il-Fiżika Wara Dan l-Esperiment

← Lura għall-esperiment

138 Folja ta’ Lab ta’ Fiżika Stampabbli u B’Xejn