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Cómo es la velocidad de los nucleones en el núcleo mide?

En este artículo se afirma que "los nucleones en un núcleo denso superar el 25 por ciento de la velocidad de la luz".

¿Cómo se puede medir o deducir la velocidad de los nucleones en el núcleo?

Nota añadida más tarde: estoy viendo aquí para técnicas experimentales, que son tan directa como sea posible. Utilizando el principio de incertidumbre es válido, por supuesto, pero no es realmente lo que estoy buscando aquí, por dos razones:

  • se proporciona una estimación aproximada solamente.

  • podría decirse que, que me parece más como una predicción teórica, como oposición a una medida.

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aceinthehole Puntos 1460

Si disparas a un electrón o un protón en el núcleo de moderada energías (unos pocos cientos de $\mathrm{MeV}$ a un par de $\mathrm{GeV}$) es generalmente bien rebotan en todo el núcleo o romper el núcleo. Pero de vez en cuando (y esto se pone más raro y más raro, el más difícil de tirar, es lo que realmente le rebotan de un solo nucleón. En el derecho energías esto puede suceder sin emocionante el objetivo de nucleones (o el haz de nucleones si usted está usando un haz de protones), y aún llaman que nucleón derecho de los padres núcleo sin hacer demasiado de las suyas en el camino de salida.

Estos eventos se denomina "cuasi-dispersión elástica" (que no debe confundirse con el uso del mismo término en neutrinos de dispersión).

El "casi" es porque hay algún tipo de interacción entre el haz de partículas y el núcleo en el camino de entrada y salida y algunas interacción entre los dispersos de la partícula y el remanente del núcleo en el camino de salida. Pero esto es bastante modesto y y puede ser calculado en la simulación.

Es la "elástica" la parte que nos concentramos en. Las colisiones elásticas entre dos objetos son totalmente limitados por la energía y el impulso de la conservación. Sabemos que la energía inicial y el impulso de la viga de la partícula, por lo que si queremos medir la energía y el impulso de las partículas dispersadas se puede deducir la energía y el momentum de la partícula de objetivo antes de que fue golpeado.

Entonces todo lo que queda es computationaly eliminar los efectos de la final-estado interacciones. Bueno, y tenemos que considerar el hecho de que una central nuclear de protones es ligeramente diferente de la de un protón libre, y para ello se basan en modelos fenomenológicos.

Este es exactamente el tipo de datos que nos llevo en mi disseration experimento (nuestro objetivo fue un poco más sutil de lo que acaba de hacer el impulso de medición, pero tenemos que es gratis). Tomamos eventos como $A(e,e'p)$ el uso de un $5$-$6 \,\mathrm{GeV}$ haz de electrones en protium, deutrium, carbono, hierro y objetivos.

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Esta figura apareció en mi tesis doctoral. Se muestra el procesado de resultados para el cuadrado de la transferencia de impulso de $3.3 \,\mathrm{GeV}^2$ en carbono de destino.

  • En el panel de la derecha trazamos la gráfica de la magnitud del impulso inicial de la estructura de la partícula en unidades de $\mathrm{GeV}/c$. Se puede ver que los protones son ligeramente relativista (recordemos que su masa es casi $1 \,\mathrm{GeV}/c^2$).

  • En el panel de la izquierda tenemos la trama de la energía de enlace de la golpeó de protones.

  • Podemos ver la estructura de la cáscara del núcleo. El s-shell es responsable de los más pequeños, los más estrechamente vinculados energía joroba y el cero de la densidad en el centro de el impulso gráfico. El p-shell es responsable de la unida con menos fuerza de la energía joroba y los dos lóbulos de la estructura de el impulso gráfico.

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Joe Liversedge Puntos 2134

Hay una variedad de maneras de obtener este tipo de información. La forma más sencilla de obtener una estimación aproximada es usar el tamaño del núcleo y la relación de de Broglie. Un tamaño moderado núcleo tiene un diámetro de aproximadamente 7 fm, por lo que los niveles más bajos de la energía de onda estacionaria tendría una longitud de onda de 14 de fm a lo largo de cualquier eje $x$. Conectar a la relación de de Broglie da $v_x/c\approx 0.1$ en este ejemplo.

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Rob Jeffries Puntos 26630

Incluso una variante más simple de Ben respuesta. Utilizar el principio de incertidumbre. $\Delta p\ \Delta x \geq \hbar/2$.

Si un nucleón está atrapado en una caja de fin de $\Delta x \sim 1.2\times 10^{-15} A^{1/3}$ m, $A$ es la masa atómica, entonces su impulso debe ser de orden $10^{15} A^{-1/3}\hbar$.

La inserción de la masa de un nucleón da una velocidad del orden de $0.2 A^{-1/3}c$.

[Nota: Todos los núcleos tienen aproximadamente la misma densidad.]

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