ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Масштабы физических величин в ядерной физике из "Ядерная физика " Для нижней границы расстояний и для верхней границы энергий на частицу до настоящего времени не установлено каких-либо естественных значений. Обе эти границы определяются возможностями экспериментальной техники и с ее развитием постепенно смещаются. Сейчас (конец 1978 г.) минимальные доступные измерению длины имеют порядок примерно 10 см, т. е. на семь порядков меньше размеров атома. Максимальная полученная человеком энергия на частицу составляет 0,8 эрг. Это, конечно, мало для макроскопического тела, но очень и очень много для одной элементарной частицы. Для сравнения укажем, что в спутнике, летящем со скоростью порядка 1 км/с, на один протон приходится энергия 10 эрг. [c.7] В космических лучах иногда удается зарегистрировать частицы с энергиями до 10 —10 эрг. Здесь, однако, мы имеем дело не е контролируемым и планируемым опытом, как на ускорителе, а с наблюдаемым случайным природным явлением, причем зачастую довольно редким. [c.7] Мы видим, что ядерная физика в ее существующем виде охватывает огромные области масштабов — семь порядков по расстояниям и десять порядков по энергии. [c.7] Эта единица удобна тем, что она по порядку величины близка к размерам атомных ядер, подобно тому как применяемая в атомной физике внесистемная единица ангстрем (lA = 10 см) по порядку величины близка к размерам атомов. [c.8] На рис. 1.1 изображена в логарифмическом масштабе шкала различных характерных длин в ядерной физике. Расстояниям порядка см соответствуют процессы взаимодействия v-квантов с электронами и их двойниками — позитронами (см. гл. VII, 6, а также гл. VIII, 4). Например, такие расстояния характерны для комптон-эффекта — рассеяния у 1 вантов на электронах. Между 10 и 10 см располагаются радиусы атомных ядер. Размеры примерно 10 см имеют протоны и нейтроны — частицы, из которых составлены атомные ядра. Такого же порядка размеры имеет и большинство других элементарных частиц (пионы, каоны, гипероны,. ..). Этим же расстоянием определяется радиус действия сил между протонами, нейтронами и большинством других элементарных частиц. Поэтому длина 1 ферми = 10 см является самым характерным расстоянием для всей ядерной физики. Отметим, что не все элементарные частицы имеют размеры порядка 10 см. Радиусы электронов и некоторых других частиц столь малы, что до сих пор не поддаются наблюдению. [c.8] Как мы увидим ниже в 3, для исследования структуры вещества на очень малых расстояниях нужны частицы очень высоких энергий. Обстреливая протоны и нейтроны пучками частиц очень высоких энергий, удалось получить некоторые сведения о структуре протонов и нейтронов до расстояний, приближающихся к 10 см. О том, как устроен мир на меньших расстояниях, сейчас опытных данных нет. [c.8] Со шкалой расстояний тесно связана шкала времен. Важнейшим масштабным понятием в ядерной физике является характерное время, или, что то же самое, время пролета. Так называют время. [c.9] Непосредственно радиотехническими методами измеряются времена до 10 с (в отдельных случаях до 10 с). Пользуясь соотношением неопределенностей время-энергия (см. 3, п. 3, а также гл. IV, 5), можно косвенно измерять и значительно меньшие времена вплоть до т,дерн И Физиквм-ядерщикам нередко приходится иметь дело с макроскопическими и даже астрономическими временами. Элементарная частица нейтрон в свободном состоянии живет 10 с небольшим секунд, а ядро урана претерпевает ядерный распад, лишь прожив в среднем 5-10 лет. [c.10] Энергии порядка 1 эВ характерны для атомной физики, а для ядерной слишком малы. Поэтому используются производные единицы килоэлектронвольт (1 кэВ = 10 эВ), мегаэлектронвольт (1 МэВ = 10 эВ), гигаэлектронвольт (1 ГэВ — 10 эВ) и тера-электронвольт (1 ТэВ = 10 эВ). [c.10] Для атомных ядер наиболее характерны энергии порядка 1 МэВ. Например, энергия в несколько мегаэлектронвольт (около десяти) обычно нужна для того, чтобы вырвать из ядра один протон или нейтрон. В отдельных случаях в ядерной физике приходится иметь дело с более низкими энергиями. Так, вылетающие из ядра у-кванты часто имеют энергии порядка сотни и даже десятка кэВ, а иногда и ниже. При энергиях столкновения выше 1 МэВ становится возможным рождение электронов (в паре с позитронами). При энергиях столкновения до 150 МэВ происходит энергичное разрушение атомных ядер, но составляющие их элементарные частицы остаются неизменными. При энергиях столкновения выше 150 МэВ начинается рождение новых частиц, сначала сравнительно легких (пионы), а затем все более и более тяжелых. [c.10] Вернуться к основной статье