《中子的基本性质》PPT课件.ppt

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1、第一章中子的基本性质中子静止质量mn＝1.0086649u＝939.5731MeV/c2=1.674920×10-24g中子是一种粒子，它由u(2/3e),d,d(-1/3e),三个夸克组成。精确测量方法是通过慢中子n+p→D+γ测γ能量定出氘核结合能BD=Eγ,再结合质谱法定的(H2+-D+)得到中子质量。mH＝1.0078250u＝938.7906MeV/c2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(cha

2、rmed)、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=2e/3q=—e/3每个括号中为一代。上面一排（u、c、t）带的电荷为q=2e/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

3、）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10-24cm。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

4、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2.86×10-12cm接近核直径大小。0.025eV中子波长1.81×10-8cm(1.8A0)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

5、在0.11nm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En>100MeV高能中子20~100MeV特快中子0.1~20MeV快中子1~100keV中能中子0.1~1keV慢中子,共振中子0.5eV~100eV超热中子，超镉中子0.005eV~0.5eV热中子0.025eV“最可几”热中子En=kT200CV=2200m/secEn<0.005eV冷中子中子温度等

6、于液氮温度En<10-4eV甚冷中子1.16K,138m/secEn<10-7eV超冷中子1.16×10-3K,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)0.11240082(1A0)112400.82101240.0082热中子能量与物质中许多动态过程的激发能量相当(10-3eV)(10-3eV)neutronenergy820.820.0082(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

7、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”。ll(Å)Neutrons什么是中子散射?谢谢！