שְׁאֵלָה:
אם נויטרון מתפורר לפרוטון + אלקטרון, ופרוטון יכול להתפורר לנויטרון + פוזיטרון, האם זה לא אומר נויטרון = נויטרון + אלקטרון + פוזיטרון?
Saharsh Aanand
2020-05-10 16:40:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

בדיוק צפיתי בכמה קטעי וידאו ונתקלתי בקרינת בטא + (כשנפלט פוזיטרון).אז עלה בדעתי, איך הדברים הבאים יכולים להיות נכונים, בהתחשב בכך שלפוזיטרון ואלקטרון יש אותה מסה:

נויטרון = פרוטון + אלקטרון [שווה ערך 1, בטא-ריקבון]

פרוטון = נויטרון + פוזיטרון [שווה ערך 2, בטא + ריקבון]

כמשמעות הדבר, נויטרון = נויטרון + פוזיטרון + אלקטרון (החלפה של eq 2 ב- eq 1), שנראה בלתי אפשרי?

שאלה נהדרת!חשוב על התנאים שבהם הדעיכה מתרחשת - נויטרון חופשי (== מחוץ לגרעין) יכול להתפורר, אך פרוטון חופשי לא יכול.לפרוטון אין מספיק אנרגיה להתפורר לנויטרון בפני עצמו - האנרגיה חייבת להגיע ממקום אחר.
שְׁלוֹשָׁה תשובות:
Dale
2020-05-10 17:09:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

לנויטרון אין מסה זהה לפרוטון פלוס אלקטרון, ולפרוטון אין מסה זהה לנויטרון פלוס פוזיטרון.

  • מסת פרוטון = 938.272 MeV
  • מסת ניטרונים = 939.565 MeV
  • מסת אלקטרונים או פוזיטרונים = 0.511 MeV

https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpc2mev|search_for=atomnuc!

אז $ m_p + m_e = 938.783 \ text {MeV} \ ne m_n $ ו- $ m_n + m_e = 940.075 \ text {MeV} \ ne m_p $

כעת, השאלה הלא-סטטית שלך עשויה להתבסס על חשיבה שבגלל שנויטרון יכול להתפרק לפרוטון ואלקטרון (ואנטי-נייטרינו), זה אומר שהוא מכיל פרוטון ואלקטרון (ואנטי-נייטרינו) . זה לא המקרה. כאשר חלקיק תת-אטומי מתפורר לחלקיק אחר נוצרים החלקיקים החדשים, הם אינם מופרדים רק מהחלקיק הקודם. ייתכן שההמונים לא יתאזנו וההפרש הוא KE הכולל של המוצרים.

יש עוד דבר חשוב מאוד להזכיר - האנרגיה גם לא מתאזנת.פרוטון חופשי _לא יכול להתפורר לנויטרון - אתה זקוק לפרוטון בגרעין (ספציפי למדי).האנרגיה ה"חסרה "מגיעה מאנרגיית הקישור של הגרעין - אנרגיית הקישור של הגרעין עם פרוטון אחד נוסף במקרה גדולה מאותו גרעין עם נויטרון אחד נוסף.הדבר נכון גם הפוך לגבי נויטרונים - נויטרון חופשי מתפורר בקלות לפרוטון (וכו '), אך נויטרון בגרעין יציב אינו יכול - העלייה באנרגיית הקישור גדולה מדי.
Dvij D.C.
2020-05-10 17:36:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

התשובה של דייל היא כמובן נכונה, אבל אני רוצה להוסיף דרך נוספת להסתכל על זה.

כאשר נויטרון מתפורר לפרוטון ואלקטרון (ואנטי-נייטרינו), אמנם נכון שזה לא אומר שנויטרון היה שקית של פרוטון ואלקטרון (ואנטי-נייטרינו), שימור המונים עדיין צריך להחזיק. וזה אכן מחזיק. המסה של המערכת המשולבת של הפרוטון, האלקטרון (והאנטי-נייטרינו) תהיה זהה לחלוטין למסת הנויטרון. זה מסתדר מכיוון שמסת מערכת החלקיקים היא not סכום ההמונים שלהם. היחסות אומרת לנו שמה שמתווסף הוא ארבעת המומנטום של החלקיקים המרכיבים ואתה מקבל את מסת המערכת המשולבת על ידי הריבוע של ארבעת המומנטום הכולל שאינו שווה לסכום המסה של החלקיקים המרכיבים אלא אם כן אין קרוב. תנועה בין החלקיקים המרכיבים. אז זה אומר לך שנויטרון, למעשה, לא יכול להתפורר למצב שבו הפרוטון, האלקטרון והאנטי-נייטרינו נעים באותה המהירות.

אתה צודק.המסה של המערכת הכוללת היא אנרגיית השאר $ / c ^ 2 $.המערכת הכוללת נמצאת במנוחה לפני ואחרי הריקבון, ומכאן שמסת המערכת הכוללת נשמרת.הבעיה היא שמושג זה של מסת המערכת אינו שימושי ויוצא דופן במיוחד.
@my2cts אני מסכים אבל אני גם חושב שזה תלוי בהקשר ובאופציה האחרת העומדת בפנינו: P אנחנו יכולים ככאלו פשוט לדבר על שימור של ארבע מומנטום ולשכוח משימור המוני כיוון שהוא פשוט יבצע בעקבותיו.אבל כשאנשים * בכל זאת רוצים לדבר על מסה, הרעיון של מסת המערכת הרבה יותר נקי מההסברים המבלבלים בסגנון "המרה המונית לאנרגיה".
@my2cts אני לא מסכים עם "לא מאוד שימושי".כמויות משומרות שימושיות.כמויות משתנות שימושיות.כמויות שהן בלתי משתנות ושמורות הן מאוד שימושיות, IMO
@Dale הממ, עכשיו כשאני חושב על זה, המשתנים של Mandelstam, למשל, מספקים מופע טוב מאוד של יישום שימושי מאוד של המושג "מסת מערכת".
@Dale התכוונתי למושג מסה של מערכת שאינה במצב מאוגד ושאר אנרגיה בהכרח תשתנה במידה ניכרת אם היא תקשר עם מערכת אחרת.
@PM2Ring האה, תודה שציינת את זה.התכוונתי למהירות _האותה_.
אוקי, זה יותר טוב.:) אבל אולי לא ברור שאתה מתכוון שלמוצרי הריקבון לא יכול להיות אפס מומנטום כולל במסגרת המנוחה של הנויטרונים.
RogerJBarlow
2020-05-10 17:59:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

לנויטרון יש יותר מסה מאשר לפרוטון ואלקטרון, כך שהוא יכול $ \ beta ^ - $ להתפורר, והוא עושה זאת.

לפרוטון אין יותר מסה מנויטרון ופוזיטרון (שכפי שאתה מציין, זהה למסה של אלקטרון).חוקי החשבון עדיין קיימים.כך שפרוטון בפני עצמו אינו יכול $ \ beta ^ + $ להתפורר.

אך ישנם איזוטופים גרעיניים שבהם שינוי פרוטון לנויטרון מייצר גרעין חדש בעל אנרגיה מחייבת גדולה יותר.לדוגמה, ל $ ^ {22} $ Na יש מסה של 21.994 MeV והיא יכולה להתפורר ל $ ^ {22} $ span> Ne ואלקטרון עם 0.003 MeV לרווח, שכן הפרוטונים והנייטרונים בגרעין הניאון מסדרים את עצמם בצורה הדוקה יותר מאשר בנתרן המקורי.במקרים כאלה אלה המאזן האנרגיה הגרעיני הכולל חיובי, יכולה להופיע פליטת פוזיטרון.

ואז ישנם מקרים מעניינים "גבוליים" כמו ⁴⁰K, שיכולים לעשות $ \ beta ^ + $ או $ \ beta ^ - $ ריקבון.


ⓘ
שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 4.0 עליו הוא מופץ.
Loading...