大学物理课件:第十八章.doc
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1、第十八章 原子核和基本粒子简介一、习题选解18-1 如果核半径按公式确定(式中为质量数),试估计核物质密度以及在核物质的单位体积内的核子数。解:核物质密度 kgm其中 u=1.6610-27 为原子质量单位单位体积内核子数 个/m318-2 已知Th的原子质量为232.03821u,计算其原子核的平均结合能。解:Th由90 个质子和142个中子组成,平均结合能为=7.615MeV18-3 6MeV的射线使U发生光致裂变,产生Kr,Ba及三个中子,求此反应总的最终动能。其中=235.043915u, =89.91972u, =141.91635u,=1.008665u解:由题意 +U=Kr+Ba
2、+3n+= =175.4MeV18-4 若两个氘(H)核聚合成一个粒子,会释放出多少能量?其中 =2.014102u =4.002603u解: =23.80MeV18-5 某放射性元素的半衰期为20 天,问:(1) 衰变掉原有原子数的3/4所需的时间有多长?(2) 剩下原有原子数的1/8,所需的时间多长?(3) 此元素的衰变常数和平均寿命各是多少?解:由核衰变定律 其中,为时的原子核数目,为经过时后存留的数目,为衰变常数。半衰期 (1)衰变掉原有原子数的3/4,即还剩1/4天(2) 天(3)衰变常数 /天平均寿命 天18-6(1)产生一电子偶的最小能量是多少?(2)质子和反质子湮没时产生四个具
3、有同样能量的介子,试求每个介子的动能。 =5.48597u u解:(1)产生一个电子偶素的能量为 MeV(2)介子动能为 =334.18MeV18-7 目前实验上所发现的各种粒子之间有几种相互作用?各有什么基本性质?为什么在粒子物理中不考虑万有引力作用?解:基本粒子间的相互作用可以分为四类:万有引力作用、弱相互作用、电磁相互作用和强相互作用。四种相互作用的强度和作用程大致如下。 强 电 弱 万有引力相对强度 1 10-2 10-12 10-40作用程(m) 10-15 长 10-17 长从作用强度比较,可以看出引力作用强度远小于其它作用力,在粒子物理中一般不考虑万有引力作用的影响。18-8 按照标准模型,基本粒子共有多少? 它们在哪几种基本相互作用中出现?解:标准模型理论是一个具有SU(3)U(2)U(1)定域对称性的量子规范场论。理论中的基元是:三代六种轻子 以及六种相应的反轻子。三代、三套、18 种夸克 和18 种相应的反夸克三类传递基本相互作用的粒子 传递电磁相互作用W+ W- Z 传递弱相互作用胶子8种 传递强相互作用这样标准模型的基本组元由12种轻子,36种夸克和12 种基本相互作用的粒子,共是60种。
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