31. Что такое фононный газ?

В квантовой механике каждая волна является квазичастицей.

Фонон — квазичастица, соответствующая колебаниям кристаллической решётки.

Отличается от фотона тем, что его фазовая скорость соизмерима со скоростью звука ( ).

Энергия , импульс , фазовая скорость (k — волновое число).

Фонон подчиняется статистике Бозе-Эйнштейна (имеет целый спин).

Теплоёмкость кристалла можно рассчитать, как теплоёмкость его фононного газа.

Основы ядерной физики физики элементарных частиц

1. Что такое нуклоны

Нуклоны – общее название протонов и нейтронов.

Обозначение Масса(МэВ) t жизни заряд спин Кварковый состав

Нейтрон n⁰ 939,565 886 сек 0 −1/2 udd

Протон p⁺ 938,2726 > 2,9×10²⁹ лет +1 +1/2 uud

2. Энергия связи ядра

Е_св=c²[Z*m_p +(A-Z)*m_n-m_я]

c- скорость света

m_p – масса протонf

m_n – масса нейтрона

Z – кол-во протонов

A-Z – кол-во нейтронов

m_я – масса ядра

m_я< m_p + m_n

3. Закон радиоактивного распада

dN=-λNdt N – число не распавшихся ядер

N=N₀e^-λt  N= N₀2^-t/T N₀ - начальное число ядер

T=ln2/λ - период полураспада

4. Что такое α распад

Радиоактивный распад в результате которого происходит испускание альфа(α) частицы.

α – ⁴₂He

^A_ZX -> ^A-4_Z-2Y+⁴₂He

E_α – 6МэВ

v _α – 10⁹ см/с

Пробег в воздухе – пара см.

5. Что такое β распад

Радиоактивный распад в результате которого происходит испускание бета(β) частицы.

^A_ZX -> ^A_Z+1Y+ ē+ _e

ē – электрон V_e – антинейтрино m_Ve = 0

n->p+ ē + _e (как будто бы)

E_max= c²[m_x- m_y-m_e]=0,5 МэВ

Пробег в воздухе – метр.

6. Что такое γ излучение

γ – распад( фотоны с Е – 0,5 МэВ)

γ излучение происходит при α и β распаде. Новое ядро оказывается в возбужденном состоянии.

Пробег в воздухе – пара км.

7. Реакции деления ядер

При облучении нейтронами они будут инициировать деление ядер

²³⁵₉₂U+n -> ¹⁴⁰₅₅Cs+⁹⁷₃₇Rb+2n – 200 Мэв

8. Реакции синтеза ядер

²₁H+³₁->⁴₁He+n – 17,6 МэВ

E=Z₁*Z₂*e²/r_я Z₁=Z₂=1 r_я=10^-13см E=0,7 Мэв

9. Что такое лептоны

Лептоны в современной физике элементарные частицы

Существует 6 лептонов: - электрон ē

- мюон ϻ^-

- тау электрон ^-

- V_e

- V _ϻ

_{- V}

частицы	Qe	S(spin)	L(лептонный заряд)	B(барион)	c	античастицы	m*c^2Мэв
ē	-1	1/2	1	0	Стаб.	e^+ позитрон	0.51
ϻ^-	-1	1/2	1	0	2*10^-6	ϻ^+	105.6
^-	-1	1/2	1	0	3*10^-^13	^+	1777
Ve	0	1/2	1	0	Стаб.	e	<5*10^-6
V ϻ	0	1/2	1	0	Стаб.	ϻ	<0.17
V	0	1/2	1	0	?		<24

10. Что такое кварки

6 шт: u,d,s,c,b,t

В отличии от лептонов по одиночке в свободном виде не существуют.

Их связки называют адронами.

частицы	Qe	S(spin)	L(лептонный заряд)	B(барион)	ma МэВ	античастицы	mtМэв
u	+2/3	1/2	0	+1/3	330	Те же самые, но с волной	1-5(2)
d	-1/3	1/2	0	+1/3	330		3-7(5)
^s	-1/3	1/2	0	+1/3	510		95+-25
c	+2/3	1/2	0	+1/3	1800		1250+-100
b	-1/3	1/2	0	+1/3	5000		4100-4900
t	+2/3	1/2	0	+1/3	180k		174k+-3k

11. Что такое адроны

Связки кварков.

Связки антикварков – мезоны.

Адроны из 3 кварков – барионы.

	Qe	S(spin)	L(лептонный заряд)	B(барион)	c	античастицы	mМэв
^+(u )	+1	0	0	0	2.6*10^-8	^-	140
k^+(u )	+1	0	0	0	1.7*10^-^8	k^-	494
p(uud)	+1	1/2	0	+1	Стаб.		938.3
n(udd)	0	1/2	0	+1	918		939.6

12. Законы сохранения в физике элементарных частиц

При всех процессах выполняются законы сохранения:

- энергии

- импульса

- момента импульса

- эл. заряда

- Лептонного заряда

- Барионного заряда

Некоторые другие характеристики эл. частиц, такие как изотопность, спин, четность, гипнрзаряд не всегда сохраняются.

13. Что такое калибровочные бозоны

Существуют частицы – переносчики взаимодействий – калибровочные базоны.

Существует 4 фундаментальных взаимодействия:

-сильное(частицы построенные из кварков(адроны) и кварки) глюоны(m=0,s=1)

-электромагнитное(все эл. заряженные частицы) фотоны(m=0,s=1)

-слабое(лептоны и кварки) W⁺,W^-, z базоны(m_w=80ГэВ,m_z=91, s=1)

-гравитационное(все частицы с массой) гравитоны(m=0,s=2)

14. Что такое античастицы

частица-двойник некоторой другой элементарной частицы, обладающая той же массой и тем же спином , но отличающаяся от неё знаками некоторых характеристик взаимодействия (зарядов, барионное и лептонное квантовые числа).

1928г. – открытие позитрона

E=+-sqrt(p²c²+m²c⁴)

mc²=0.51 МэВ

Если считать, что у эл-на могут быть отриц энергии, то он, двигаясь по отриц уровням энергии, может выделить оо число энергии, чего не может быть.

Герак предположил, что в состоянии вакуума все отриц уровни энергии заняты.

1932 г – Обнаружение позитрона

γ +X->X+e^-+e⁺