Electron photon nhung hat co ban gia nhat

9 11 0
  • Loading ...
1/9 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 17/04/2018, 23:16

Electron photon nhung hat co ban gia nhat Electron photon nhung hat co ban gia nhat Electron photon nhung hat co ban gia nhat Electron photon nhung hat co ban gia nhat Electron photon nhung hat co ban gia nhat Electron photon nhung hat co ban gia nhat Electron photon nhung hat co ban gia nhat Electron photon nhung hat co ban gia nhat Electron photon nhung hat co ban gia nhat Electron photon nhung hat co ban gia nhat Electron photon nhung hat co ban gia nhat Electron photon nhung hat co ban gia nhat Electron photon nhung hat co ban gia nhat Electron photon nhung hat co ban gia nhat Electron photon nhung hat co ban gia nhat Electron photon nhung hat co ban gia nhat TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ TIỂU LUẬN: SỰ HỦY CẶP CỦA ELECTRON VÀ POSITRON SẢN RA PHOTON CÙNG NHỮNG ỨNG DỤNG THỰC TẾ Giảng viên hướng dẫn:Giáo sư LÊ VĂN HOÀNG Sinh viên thực :NGUYỄN THỊ THẢO DUY Mã số sinh viên:K40.102.013 NĂM HỌC:2016-2017 TÓM TẮT Khi sâu vào tìm hiểu cấu tạo vật chất, người dần phát giới vi mơ giới kì lạ liên quan đến vật khơng nhìn thấy Electron photon phát bước ngoặt quan trọng phát triển khoa học nhân loại Chúng hạt già thời gian sống bền Đây loại hạt nhiều ứng dụng thực tế.Nên chúng thường đề tài để nghiên cứu cho giới vi mơ.Có nhiều cách để phát photon tự nhiên Trong tiểu luận tơi tìm hiểu hủy cặp electron phản hạt positron để sản xuất photon ứng dụng thực tế từ trình này.Một ứng dụng kết ngành vật lý positron - lĩnh vực mẻ ngành lĩnh vực hạt nhân nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.Cho đến phạm vi ứng dụng lớn Đây đề tài đáng để tìm hiểu GIỚI THIỆU TỔNG QUAN Positron phản hạt electron độ lớn điện tích trái dấu với electron.Nó tồn mơi trường vật chất sau khoảng thời gian bị hủy với electron để phát tia gamma Thời gian sống positron ngắn mật độ electron vật chất lớn Các positron từ nguồn phát lượng lớn vào mơi trường vật chất chúng va chạm với electron tự ,các nút mạng tinh thể kết positron dần lượng trở thành positron nhiệt Khi chúng gặp electron chúng xảy q trình hủy cặp.Qúa trình giải phóng lượng chúng kết hợp với để tạo nên trạng thái giả bền gọi positronium mà hủy cặp phụ thuộc vào trạng thái positronium tương tác với mơi trường xung quanh.Có nhiều ứng dụng thực tế từ q trình hủy cặp này.Chúng ta tìm hiểu từ đề tài tiểu luận ? TRANG I LỊCH SỬ TÌM RA ELECTRONPHOTON 1.1 Lịch sử tìm electron ▪ Vào năm cuối kỉ XIX đầu XX khám phá tia phóng xạ electron từ nguyên tử phát làm đảo lộn toàn quan niệm cho nguyên tử phần vật chất nhỏ không phân chia ▪ George John Stoney người đề nghị electron đơn vị điện tích điện hóa học ▪ Từ khám phá 1869 qua phần lớn thập kỉ sau đó, nhà khoa học nghiên cứu tia cathode kết luận chúng điện tích âm ▪ Đến năm 1897 J.J.Thomson người khám phá electron phòng thí nghiệm Cavendish trường đại học Cambridge,trong nghiên cứu “tia cathode”.Ông xác định tia cathotde thật gồm hạt nhỏ tích điện.Ơng cho hạt cấu tạo nên nguyên tử chúng khối lượng mang điện tích âm 1.2 Lịch sử tìm photon ▪ Ánh sáng loại xạ điện từ hình thành từ hạt mang lượng nhỏ gián đoạn gọi photon hay lượng tử ▪ Thế kỉ XVIII ánh sáng hình dung dòng hạt ▪ Đầu kỉ XIX Thomas Young August Fresnel minh chứng cho thấy ánh sáng thể tính chất giao thoa nhiễu xạ ▪ Năm 1850 mơ hình sóng chấp nhận rộng rãi.[1] ▪ Năm 1865 tiên đoán Maxwell [2] ánh sáng sóng điện từ xác nhận thực nghiệm vào năm 1888 ▪ Năm 1900 Max Plank nghiên cứu xạ vật đen đề xuất lượng sóng điện từ giải phóng theo gói lượng mà ông gọi chúng lượng tử TRANG ▪ Năm 1905 Albert Einstein tiến xa đề xuất sóng điện từ tồn gói rời rạc này.Ơng gọi gói sóng lượng tử ánh sáng.Khái niệm đại photon phát triển Einstein để giải thích quan sát thực nghiệm mà khơng thể giải thích thỏa đáng mơ hình sóng cổ điển ánh sáng II SỰ GIỐNG VÀ KHÁC NHAU BẢN CỦA ELECTRONPHOTON 2.1 Sự giống  Đều hạt sơ cấp  Thể lưỡng tính sóng hạt  Tương tác tương tác điện từ  Thời gian sống bền 2.2 Những khác : Photon Electron -Là loại hạt Boson - Là loại hạt Fermion -Nhóm Gauge boson -Nhóm Lepton -Kí hiệu 𝛾 -Kí hiệu e- -Khối lượng [3] -Khối lượng 0.510 998 MeV/c2 -Điện tích -Điện tích -1.602 176 487×10−19 C -Tương tác :điện từ -Tương tác :hấp dẫn,điện từ,yếu -Khơng phản hạt -Phản hạt Positron -Spin [3] -Spin III SỰ HỦY CẶP 3.1 Thế hạt phản hạt? 3.1.1 Khái niệm:  Phản hạt hạt sơ cấp hạt điện tích độ lớn trái dấu với hạt TRANG  Hầu hết hạt phản hạt,riêng photon khơng-phản photon photon 3.1.2 Phản hạt electron  Positron phản hạt electron với khối lượng,spin,moment từ giống electron ,chỉ điện tích trái dấu  Electron tích điện âm,positron tích điện dương độ lớn điện tích  Kí hiệu:electron (e-) phản hạt positron (e+ )  Positron phản hạt phát giới vi mô  Trong chân không,positron tồn lâu với thời gian sống vào cỡ 4,3.10-23 năm 3.2 Thế hủy cặp? Trong ngành vật lý,sự hủy cặp trình xảy hạt hạ nguyên tử va chạm với phản hạt tương ứng Như electron va chạm positron.Vì lượng động lượng bảo toàn,nên cặp hạt chuyển thành hạt mới.Tuy nhiên chúng khơng bị đi.Các phản hạt lượng tử số trái dấu hoàn toàn với hạt,nên tổng lượng tử số cặp hạt gốc 0.Chính thiết lập hạt sinh mà tổng lượng tử số miễn bảo toàn lượng động lượng tuân theo.Khi hạt phản hạt va chạm ,năng lượng chúng chuyển đổi thành hạt mang lực hay photon.Các hạt sau biến đổi thành hạt khác Trong hủy cặp lượng thấp thường sinh photon,vì chúng khơng khối lượng Tuy nhiên,sự va chạm hạt mang lượng cao tạo nên hủy lượng lớn hạt lạ nặng tạo thành 3.3 Sự hủy cặp electron positron sản xuất photon Photon hạt phi khối lượng ,khơng điện tích [4] khơng bị phân rã tự phát chân khơng Nó boson gause trường điện từ [5] số lượng tử khác photon Các photon phát từ nhiều giới tự nhiên.Trong trình nguyên tử phân tử hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích mức lượng cao trạng thái kích thích mức lượng thấp photon với lượng khác bị phát từ xạ hồng ngoại tia gamma Photon phát hạt phản hạt tương ứng hủy lẫn TRANG Trong chân không photon chuyển động với vận tốc ánh sáng c.Từ công thức tương đối tính ta liên hệ lượng động lượng là: E2 =p2.c2 +m2.c4 Do photon khối lượng nghĩ không m=0 [6] nên mối liên hệ lượng động lượng photon là: E=p.c Năng lượng động lượng photon phụ thuộc vào tần số hay bước sóng : E=ħ𝜔= ℎ.𝑐 𝜆 p=ħ k Với k vector sóng ;h= ħ 2𝜋 số plank rút gọn , 𝜔 tần số góc Do p theo hướng lan truyền photon ,độ lớn động lượng p ℎ p= ħ k= 𝜆 Photon mang động lượng góc spin mà khơng phụ thuộc vào tần số [7].Photon độ lớn spin √2ħ Hình chiếu động lượng theo hướng chuyển động phải hai giá trị ±ħ.Hai hình chiếu gọi bên phải bên trái tương ứng với hai trạng thái phân cực tròn photon [8] Để minh họa ý nghĩa công thức hủy hạt phản hạt tương ứng chân khơng phải cho kết tạo hai photon lý sau.Đối với khối tâm hệ,tổng động lượng tồn phần phải khơng,trong photon ln động lượng Từ theo định luật bảo tồn động lượng đòi hỏi hai photon phải tạo cho tổng động lượng tồn phần khơng Tuy hệ tương tác với hạt khác Biểu đồ Feynman mơ tả trường khác q trình hủy cặp hạt electron positron trao khả sinh photon ,ví dụ hạt đổi photon positron hủy với electron liên kết hệ ngun tử ,thì sinh photon trường Coulomb hạt nhân nguyên tử phá vỡ đối xứng tịnh tiến Năng lượng hai photon xác định từ định luật bảo tồn bốn-động lượng Nhìn theo hướng khác ,ta TRANG xem photon phản hạt với Và trình ngược lại ,sự sinh cặp,thể bật chế hạt photon lượng cao tia gamma bị lượng truyền vật chất Qúa trình ngược lại hủy hạt photon diễn điện trường hạt nhân nguyên tử 𝒆− +𝒆+ → 𝜸 + 𝜸 Khi electron mang lượng thấp xảy trình hủy cặp với phản hạt positron lượng thấp kết chúng sản hai photon tia gamma electron positron không mang đủ khối lượng,năng lượng để sản hạt nặng bảo toàn lượng,động lượng tuyến tính cấm kết hủy cặp tạo photon Khi electron positron va chạm để hủy cặp với tạo tia gamma,năng lượng sinh ra.Cả hai hạt lượng nghỉ 0.51 MeV.Khi khối lượng hai hạt chuyển đổi toàn thành lượng,phần lượng sinh lượng nghỉ.Năng lượng sinh dạng tia gamma nói Mỗi tia gamma lượng 0.51 MeV.Vì positron electron trạng thái nghỉ trình hủy cặp,nên hệ khơng động lượng thời điểm Đó lý cho hình thành hai tia gamma.Sự bảo toàn moment động lượng bị vi phạm photon tạo phản ứng này.Moment động lượng lượng bảo toàn với 1.022MeV tia gamma Tuy nhiên hai hạt mang lượng động lớn hơn, nhiều cặp hạt khác sinh lý ,ngoại trừ diện hạt khác mà mang moment động lượng thặng dư Sơ đồ Feynman cho thấy hủy cặp electron-positron tạo thành photon mức tới hạn Trạng thái tới hạn thường hay gọi positronium TRANG IV SỰ SINH CẶP Ngược lại photon mang lượng cao chuyển hóa thành electron positron qui trình gọi sinh cặp V ỨNG DỤNG CỦA PHOTONELECTRON TRONG ĐỜI SỐNG 5.1 Ứng dụng photon Photon nhiều ứng dụng công nghệ kĩ thuật như:  Laser ứng dụng quan trọng từ hiệu ứng phát xạ kích thích photon  Các ống nhân quang điện hoạt động dựa hiệu ứng quang điện :một photon va chạm vào bề mặt kim loại electron bị bật ,làm khởi phát luồng khổng lồ electron ống nhân quang điện  Các chíp CCD sử dụng hiệu ứng tương tự chất bán dẫn :một photon tới làm sinh điện tích tụ điện vi mơ từ ghi lại  Các thiết bị dò khác máy đếm Geiner sử dụng khả photon gây ion hóa phân tử khí ,dẫn đến hình thành dòng điện mà máy đo 5.2 Ứng dụng electronElectron nhiều ứng dụng sống cung cấp điện cho thiết bị điện nhà khu cơng nghiệp nay.Khi electron dịch chuyển hướng tạo nên dòng điện  Ống tia âm cực tivi sử dụng chùm điện tử chân khơng để tạo hình ảnh hình lân quang  Tính chất lượng tử electron sử dụng thiết bị bán dẫn transitor VI ỨNG DỤNG CỦA SỰ HỦY CẶP ELECTRON VÀ POSITRON Ngày với kĩ thuật phát triển ngành vật lý hạt nhân qúa trình hủy cặp electron photon nhiều ứng dụng thực tế nhiều phương pháp như:  Phát chỗ khuyết tật vật liệu phương pháp đo thời gian sống,trong công nghiệp để phát lỗ hỏng vật liệu Sự tương tác hấp dẫn electron positron dẫn đến hệ số tăng cường trình hủy xác định thông qua hàm tương quan cặp hay hàm mật độ tương tác Từ hệ số tăng cường ta thu thời gian sống positron vật liệu Từ thời gian sống tính tốn so sánh với kết thực nghiệm để TRANG từ xây dựng mơ hình bán thực nghiệm nghiên cứu cấu trúc tính chất vật liệu cấp độ cao  Trong y khoa ứng dụng vào công nghệ máy PET dùng cắt lớp tái tạo hình ảnh  Các phương pháp thí nghiệm dựa phổ hủy positron cho ta thơng tin giá trị lớn nghiên cứu VII TÀI LIỆU THAM KHẢO Buchwald,J.Z(1989).The Rise of the Wave Theory of Light Theory and Experiment in the Early Nineteenth Century.University of Chicago Press.ISBN 0-226-07886-8.OCLC 18069573 Maxwell,J.C.(1865) “A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field”.doi:10.1098/rstl.1865.0008.Bài viết bắt nguồn từ buổi thuyết trình Maxwell ngày 8/12/1864 Hội Hoàng gia B.H.Bransden and C.J.Joachain.Quantum Mechanics,tr.545.ISBN 0-58235691-1 Kobychev,V.V;Popov,S.B.(2005) “Constrain on the photon charge fromm observations of extragalatic sources”.Astronomy Letters 31:147151.doi:10.1134/1.1883345 Vai trò boson gause phân cực photon sem phần Role 5.1 Aitchison,I.J.R:Hey,a.j.g(1993) Xem phần 1.6 Alonso,M;Finm,E.J.(1968).Fundamental University Physics Volume III:Quantum and Statistical Physics AddisonWesley.ISBN 0-201-00262-0.tronomy Letters31:147151.doi:10.1134/1.1883345 Tính chất xác nhận thực nghiệm Raman Bhagavantam năm 1931:Raman,C.V.:Bhagavantam,S.(1931) “Experimental proof of the spin of the photon” Ví dụ phần 1.3.3.2 Burgess,C.;Moore,G.(2007).The Standard Model A Primer.Cambridge University Press.ISBN 0-521-86036-9 TRANG ... có phản hạt,riêng photon khơng-phản photon photon 3.1.2 Phản hạt electron  Positron phản hạt electron với khối lượng,spin,moment từ giống electron ,chỉ có điện tích trái dấu  Electron tích điện... phản hạt electron có độ lớn điện tích trái dấu với electron. Nó tồn môi trường vật chất sau khoảng thời gian bị hủy với electron để phát tia gamma Thời gian sống positron ngắn mật độ electron. .. cặp electron positron sản xuất photon Photon hạt phi khối lượng ,khơng có điện tích [4] không bị phân rã tự phát chân khơng Nó boson gause trường điện từ [5] số lượng tử khác photon Các photon
- Xem thêm -

Xem thêm: Electron photon nhung hat co ban gia nhat, Electron photon nhung hat co ban gia nhat

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay