SN.1 · Nuclear binding, particle families and Hall carriers

מדידת מוליכות בלבד אינה מספקת כדי לקבוע האם אלקטרונים או חורים דומיננטיים בהובלה. מדידת הול מגנטית מספקת מבחן רגיש לסימן.

דרישות מוקדמות: 8, 46.

• השוואת אנרגיית קישור לכל נוקלאון ואנרגיית תגובה
• הבחנה בין לפטונים, מזונים ובאריונים עם מגבלות שימור
• היסק על סימן נושא הדומיננטי מדגם הול חלקיק אחד

אנרגיית הקישור B היא האנרגיה הנדרשה לפרק גרעין לגרעינים חופשיים המרכיבים אותו, השווה להפחתת המסה המתאימה כפול c². אנרגיית הקישור ליחידה של נוקלאון B/A היא ההשוואה הרלוונטית בין מספרי מסה שונים; גרעין כבד יותר יכול להיות בעל B כולל גדולה יותר אך B/A נמוכה יותר. השיא הרחב של B/A נמצא בקרבת אזור הברזל/ניקל. היתוך גרעינים קלים וביצועי גרעינים כבדים מאוד יכולים לשחרר אנרגיה כאשר המוצרים בעלי קישור כולל גדול יותר. עבור תגובה, Q=(מסת המנוחה ההתחלתית−מסת המנוחה הסופית)c²; Q חיובי מעיד על אנרגיה משוחררת. יש תמיד להשוות את האיזוטופים הספציפיים והמוצרים הסופיים בפועל, ולא רק את שמות היסוד שלהם.

לפטונים כמו אלקטרונים, מיוונים וניטרינו אינם עשויים מקווארק מרכיבים בדגם הסטנדרטי. מיוון שלילי הוא בעל מטען −e וספין 1/2, כמו אלקטרון, אך יש לו מסה שונה ושייך למשפחת טעם אחרת; הוא אינו מזון למרות שמו ההיסטורי. האדרונים מכילים קווארקים: מזונים רגילים הם בעל קווארק אחד ואנטי-קווארק אחד, ובאריונים רגילים יש שלושה קווארקים. אנטי-אריוונים מתאימים הם בעלי שלושה אנטי-קווארקים. דגמי המיון היסודיים הללו אינם מעידים שכל חלקיק מרוכב הוא פשוט בריון או מזון.

בדוק מטען, אנרגיה, תנע, מספר בריוני ומספרי לפטון רלוונטיים בתהליך מוצע. קווארקי הפרוטון uud מסכמים למטען +e; הניטרון udd מסכם לאפס. דעיכת בטא מינוס n→p+e−+אנטי-ניטרין שמירה מטען חשמלי ומכילה את האנטי-ניטרין לאיזון מספר לפטון ותנועה. מסת חלקיק בלבד אינה מספקת כדי למיין אותו כקווארק, לפטון או האדרון. ספינים של תגובה עשויים לדרוש אנרגיה קינטית מעבר להפרש מסת מנוחה אקסותרמי כאשר יש מגבלות נוספות.

במוליך פשוט עם נושא אחד, כוח לורנץ מגנטי רוחבי בונה שדה חשמלי הול עד לכוח נושאי הרוחבי מאוזן. עם קונבנציית טנזור/סימן נתונה, מקדם הול הוא R_H=1/(nq); q שלילי נותן מקדם שלילי דמוי אלקטרון, ו-q חיובי נותן מקדם חיובי דמוי חור. גודל התנגדות בלבד אינו חושף סימן זה. יש לקבוע את כיווני הזרם, השדה המגנטי והמתח בצורה עקבית לפני קריאת פולריות גולמית. למוליכים למחצה עם תרומה של אלקטרונים וחורים יש צורך בדגם שני-נושאים משוקלל לפי ניידות; המקדם הפשוט אינו חייב להיות שווה להפוך הצפיפות הכוללת של הנושאים.

במודל אפקט הול עם נשיא אחד, השתמש ב$R_H=1/(nq)$ עם סידור מוליך קבוע. עבור אלקטרונים, q = -e, n = $5.0\times10^{22}$ למטר מעוקב,

מקדם שלילי מצביע על נשאים דמויי-אלקטרון במודל זה, ולא על צפיפות שלילית. קוטביות המתח הגולמית היא משמעותית רק יחד עם שדות וכיווני מוליכים המוגדרים.

השוו אנרגיית קישור לכל נאוכלון, ולא רק אנרגיית קישור כוללת. מיון הוא לפטון, וסימן הול דורש את המוסכמת המדידה המוכרזת ומודל הנשיאים.

אנרגיית קשר לנאוכלון: אנרגיית הקשר הגרעינית מחולקת בספר הנאוכלונים.

מקדם הול: יחס פרופורציונליות מכוון המקשר בין שדה הול הרוחבי לצפיפות הזרם ולשדה מגנטי תחת סידור מוגדר.