Site Loader
Posted on 07.04.2023

Энергии частиц и единицы ее измерения

Основной единицей, получившей чрезвычайно широкое распространение в атомной и ядерной физике для измерения энергии частиц, является электронвольт. Электронвольт — единица энергии внесистемная. В учебниках иногда пишут так: один электронвольт равен энергии, которую приобретает частица с зарядом электрона (или протона), проходя разность потенциалов в один вольт, — это правильно.

Но электронвольт используют в качестве единицы энергии и тогда, когда частица вовсе не проходит разности потенциалов, а летит себе с какой-то определенной скоростью. Тогда и заряд ее интереса никакого не представляет. Например, разогнали мы с вами нейтрон (частицу примерно такой же массы, что и у протона, но лишенную электрического заряда) до скорости 1,38∙109 см/сек — и пожалуйста, можете смело говорить, что его кинетическая энергия — миллион электронвольт.

Таким образом, электронвольт означает просто, что частица имеет определенную кинетическую энергию. А как она ее приобрела, это никого не касается.

Один электронвольт определяет собой очень незначительное количество энергии и как самая мелкая монета имеет хождение среди наиболее крупных тел микромира — молекул и атомов. В атомной же физике, особенно в физике ядра и элементарных частиц, пользуются значительно более крупными единицами. Они будут нам довольно часто встречаться в книге, и потому, я думаю, их стоит назвать и привести кратко примеры, где они применяются и что собой оценивают…

После электронвольтов мы шагаем сразу же к единицам в миллион раз большим — мегаэлектронвольты.

1 МэВ = 1 000 000 эВ = 106 эВ. Много это или мало? И то и другое относительно. Например, энергия покоя электрона равна 0,511 МэВ. А энергия покоя протона — 938 МэВ. Средняя энергия связи нуклонов в ядре — порядка 8 МэВ. А кинетическая энергия частицы, которую выбрасывает естественно-радиоактивное вещество, может достигнуть десяти, а то и пятнадцати мегаэлектронвольт. Вот почему, обладая даже слабенькими естественными источниками альфа-частиц, Резерфорду, Ферми и Курчатову удавались их удивительные опыты по расщеплению атомных ядер. Но только некоторые опыты, касавшиеся некоторых ядер…

Следующая ступенька — единицы в тысячу раз (или на три порядка) больше мегаэлектронвольта. Называются они гигаэлектронвольтами.

1 ГэВ = 1000 МэВ = 1 000 000 000 эВ = 109 эВ. Гигаэлектронвольты определяют собой физику элементарных частиц и сильных взаимодействий. Например, если ударить хорошо разогнанным, до энергии гигаэлектронвольт, протоном по другому протону, покоящемуся, можно получить разный эффект. При энергии разогнанных частиц как минимум 5,6 ГэВ в результате описанного столкновения родится пара частиц: протон — антипротон. А при энергии тех же частиц порядка 45 ГэВ может родиться уже пара ядер: гелий — антигелий.

Еще в тысячу раз больше энергия, и мы поднимаемся на следующую ступень — тераэлектронвольтов.

1 ТэВ = 1000 ГэВ = 1 000 000 МэВ = 1 000 000 000 000 эВ = 1012 эВ

Тераэлектронвольты — это энергии космического порядка. Максимальная энергия частиц в космических лучах представляется сегодня равной примерно 1020 эВ… Можете сами перевести ее в другие единицы.

Источник: А.Н. Томилин. В поисках первоначал. Издательство «Детская литература». Ленинград. 1978

Вольт или вольтов — Русский язык и лингвистика