Зависимость теплоемкости кристаллов от температуры

— температура Дебая.

— максимальная энергия фотонов.

— постоянная Больцмана.

 

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 ó 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*c2 Мэв
ē	-1	1/2			Стаб.	e+ позитрон	0.51
ϻ-	-1	1/2			2*10-6	ϻ+	105.6
-	-1	1/2			3*10-13	+
Ve		1/2			Стаб.	e	<5*10-6
V ϻ		1/2			Стаб.	ϻ	<0.17
V		1/2			?		<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	mt Мэв
u	+2/3	1/2		+1/3		Те же самые, но с волной	1-5(2)
d	-1/3	1/2		+1/3		3-7(5)
s	-1/3	1/2		+1/3		95+-25
c	+2/3	1/2		+1/3		1250+-100
b	-1/3	1/2		+1/3		4100-4900
t	+2/3	1/2		+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	m Мэв
+(u )	+1				2.6*10-8	-
k+(u )	+1				1.7*10-8	k-
p(uud)	+1	1/2		+1	Стаб.		938.3
n(udd)		1/2		+1			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⁺