第1章 中子的基本性质(14).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一章 中子的基本性质,中子静止质量,m,n,1.0086649u,939.5731MeV/c,2,=1.674920,10,-24,g,中子是一种粒子，它由,u(2/3 e),d,d(-1/3 e),三个夸克组成。精确测量方法是通过慢中子,n+pD+,测,能量定出氘核结合能,B,D,=E,再结合质谱法定的,(H,2,+,-D,+,),得到中子质量。,m,H,1.0078250u,938.7906MeV/c,2,夸克,基本的粒子可以分为夸克、轻子和规范玻色子。,直今为止，共发现了六种夸克，被称为六种“味”（,flavors,），它们是上夸克（,up,）、下夸克,(down),、奇异夸克,(strange),、粲夸克,(charmed),、底夸克,(bottom),和顶夸克,(top),，通 常用它们英文名字的第一个字母来表示。这些夸克被划分为三代：,q,=2,e,/3,q,=,e,/3,每个括号中为一代。上面一排（,u,、,c,、,t,）带的电荷为,q,=2,e,/3,，而下面一排（,d,、,s,、,b,）带的电荷为,q,=,e,/3,。夸克为什么是三代？有没有更多的夸克？至今尚无肯定的答案。每味夸克又可带红、兰、绿三种颜色之一。每一种夸克都对应着一种反夸克。所以总的夸克数是,36,。夸克带有另一种量子数：重子数。每个夸克的重子数为,B,=1/3,，反夸克的,B,=-1/3,。实验观测到重子数是守恒的。由夸克组成的重子数不为,0,的粒子称为重子，比如质子（,uud,）和中子（,udd,）的,B,=1,。由夸克和反夸克组成的粒子,B,=0,，称为介子。重子和介子统称为强子，它们参与强相互作用。,2.,3.,中子总体是电中性的。,但是，实验结果显示：中子具有内部的电荷分布。可以想象，如果中子内正负电荷分布的中心稍有不重合，中子就应该具有电偶极矩。中子的电偶极矩是否为零的问题带有基本的重要性，因为通过不同的相互作用理论，它联系于宇称守恒和时间反演对称性。目前已经发现，如果在中子内部分开的正负电荷都为电子电荷,e,时，其中心的距离必须少于,10,-24,cm,。这个上限还不足够地小，不能对理论上可能的相互作用形式作出肯定的选择，因而希望,提高测量中子电偶极矩的实验精度,。,4.,中子有自旋角动量,，,(1/2),是费米子。所以它遵守费米统计，服从泡利不相容原理。,5.,中子具有磁矩,，,n,1.913042,N,，负号表示磁矩矢量与自旋角动量矢量方向相反。磁矩结构有一定分布，其均方根半径约为,0.9fm,。由于中子有磁矩，可以产生极化中子束。,6.,中子波动性,:,可见：,1MeV,中子波长,2.86,10,-12,cm,接近核直径大小。,0.025eV,中子波长,1.81,10,-8,cm(1.8A,0,),与原子直径相当。,0.001eV,中子波长,0.9nm,与,凝聚态物质,原子间距相当。,中子动能,En(eV),在数值上与温度,T(K),联系：,中子散射,研究凝聚态物质，常用中子波长在,0.1 1nm,之间，,常用从,300K,的热中子到,30K,的冷中子能区。,当中子能量,3K,中子波长,2nm,甚冷中子区,(VCN);,当中子能量更低,中子波长达,10nm,量级为超冷中子区,(UCN),中子波干涉条纹与光学理论相符，将开拓“中子光学”。,7,、中子能量的分类,En100MeV,高能中子,20,100,MeV,特快中子,0.120MeV,快中子,1100 keV,中能中子,0.11 keV,慢中子,共振中子,0.5eV100eV,超热中子，超镉中子,0.005eV 0.5eV,热中子,0.025eV,“,最可几,”,热中子,En=kT 20,0,C,V=2200m/sec,En0.005eV,冷中子 中子温度等于液氮温度,En10,-4,eV,甚冷中子,1.16K,138m/sec,En10,-7,eV,超冷中子,1.16,10,-3,K,4.36m/sec,中子特性,波长覆盖宽的微观尺度,中子特性,适合的能量范围,波长,X,射线 中子,(nm)(eV)(meV),0.1 12400 82,(1A,0,),1 1240 0.82,10 124 0.0082,热中子能量与物质中许多动态过程的激发能量相当,(10,-3,eV),(10,-3,eV),neutron energy,82,0.82,0.0082,(9.5K),研究凝聚态物质，常用中子波长在,0.1,1nm,之间，,常用从,300K,的热中子到,30K,的冷中子能区。,当中子能量,3K,中子波长,2nm,甚冷中子区,(VCN);,当中子能量更低,中子波长达,10nm,量级为超冷中子区,(UCN),中子波干涉条纹与光学理论相符，将开拓“中子光学”。,l,l,(),Neutrons,什么是中子散射,?,谢谢！,