Ядерная физика

[GagraTrol]

Ядро гелия состоит из двух протонов и двух нейтронов (имеется в виду самый распространенный изотоп гелий-4.) Масса этого ядра составляет 4,0038 в атомных единицах массы (1 а.е.м. -- 1/12 часть массы атома углерода-12, или 1.66*10-24 грамм). В тех же единицах масса свободного протона есть 1,00807, а масса свободного нейтрона 1,00888. Суммарная масса двух свободных протонов и двух свободных нейтронов -- 4,0339 а.е.м. Отсюда видно, что масса ядра гелия меньше суммы масс четырех нуклонов на величину 0,0301 а.е.м. Этот недостаток массы называют дефектом массы. Из этих цифр видно, что дефект массы составляет чуть меньше одного процента исходной массы нуклонов. Но энергетический эквивалент этой величины огромен, -- это может легко вообразить себе каждый, кто хоть раз видел кинокадры взрыва водородной бомбы.

Предельный случай преобразования массы и энергии -- полный переход всей массы в энергию. Это возможно, если частица сталкивается с античастицей, -- например, электрон с позитроном. Частица и античастица при этом исчезают (аннигилируют), порождая фотоны. Так как фотон -- безмассовая частица, суммарная масса частицы и античастицы целиком переходит в кинетическую энергию фотонов

У меня возник вопрос: Проводились ли опыты по обратному процессу? То есть создания частиц из энергии.

[arseniiv]

Масса в энергию не переходит, она просто не сохраняется, а энергия сохраняется.

Гамма-кванты с энергией больше $2\cdot 0{,}51 \text{ МэВ}$ при торможении могут превращаться в электрон-позитронные пары. Даже есть много фотографий пузырьковой камеры в магнитном поле, где виден трек фотона, а потом спиральные (из-за потери энергии) треки электрона и позитрона.

При энергиях, не меньших удвоенной массы протона, будут рождаться протно-антипротонные пары, и т. д..

[GagraTrol]

Спасибо!

[Munin]

GagraTrol в сообщении #434281 писал(а):

У меня возник вопрос: Проводились ли опыты по обратному процессу? То есть создания частиц из энергии.

Разумеется, и давным давно. Это называется рождение пар. Кроме того, в более широком смысле сюда можно отнести все рождения частиц в высокоэнергетических процессах, начиная со вторичных частиц высокоэнергетических космических лучей, и включая все опыты на ускорителях с середины 20 века.

[Un1verse]

GagraTrol в сообщении #434281 писал(а):

порождая фотоны

Вы про нейтрино не забыли?

[Munin]

Сечение рождения нейтрино до масштабов масс слабых бозонов пренебрежимо мало.