Zapiranje gama fotona na jedrsko merilo

1 · Predvidi

Če bi poskušal zapreti foton znotraj enega samega atomskega jedra (približno femtometer čez), načelo nedoločenosti zahteva ogromno najmanjšo nedoločenost gibalne količine. Ali to pomaga razložiti, zakaj prostih elektronov nikoli ne najdejo ZNOTRAJ jedra?

• Načelo nedoločenosti se ne nanaša na jedrska merila.
• Zapora na jedrsko merilo bi zahtevala neobičajno majhno nedoločenost gibalne količine.
• Da — zapiranje katerega koli lahnega delca na jedrsko merilo bi zahtevalo nedoločenost gibalne količine (in torej energije) precej večjo, kot je dejansko opazovana pri begu iz jeder, kar izključuje elektrone znotraj.

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev gamma-confinement in pritisni Ponastavi. Ta prednastavitev modelira foton 100 MeV, zaprt blizu femtometrskega (10⁻¹⁵ m) merila.
2. Omogoči odčitek najmanjše nedoločenosti gibalne količine.
3. Nastavi območje zapora Δx za vsak poskus (blizu jedrskega merila) in zabeleži najmanjšo možno nedoločenost gibalne količine.

3 · Zberi podatke

Nariši Δp (os y) proti 1/Δx (os x) za svoje tri poskuse.

4 · Analiziraj

1. Za en poskus izračunaj Δp_min = ℏ/(2Δx) s ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Primerjaj s tabelo — opazi, da so te vrednosti približno 10⁵-krat večje od teh v poskusu heisenberg-electron, ker je Δx tu približno 10⁵-krat manjši.
2. Za foton se gibalna količina veže na energijo s p = E/c. Razloži, kako pretvorba tvojih vrednosti Δp_min v enakovredno najmanjšo nedoločenost energije (množenje s c) pomaga utemeljiti, zakaj morajo delci, zaprti na jedrske razsežnosti, nositi ogromno najmanjšo energijo — desetine MeV, skladno s fotonom 100 MeV tega poskusa.

5 · Razširi

1. Zgodovinsko so fiziki nekoč ugibali, ali so elektroni, izsevani pri beta razpadu, bili „shranjeni znotraj“ jedra vnaprej. Ta argument nedoločenosti (elektroni, zaprti na jedrsko merilo, bi potrebovali precej več energije, kot jo beta-razpadni elektroni dejansko imajo) je bil ključni dokaz, da se elektroni namesto tega USTVARJajo v trenutku razpada, ne obstajajo vnaprej znotraj jedra.
2. Za razliko od elektrona v heisenberg-electron ta poskus izrecno modelira brezmasni foton z gibalno količino p = E/c namesto p = √(2mK). Razloži, zakaj mora biti formula gibalne količine fotona drugačna od formule masivnega delca.

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov