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

Mengukur konduktivitas saja tidak memberi tahu apakah elektron atau lubang mendominasi transport. Pengukuran Hall magnetik menyediakan uji sensitif-tanda.

Prasyarat: 8, 46.

• Bandingkan energi ikat per nukleon dan energi reaksi
• Bedakan lepton, meson, dan baryon dengan kendala kekekalan
• Inferensikan tanda pembawa dominan dari model Hall satu-pembawa

Energi ikat B adalah energi yang dibutuhkan untuk memisahkan inti menjadi nukleon bebasnya, sama dengan defisit massa yang bersesuaian kali c². Energi ikat per nukleon B/A adalah perbandingan yang relevan melintasi nomor massa yang berbeda; inti yang lebih berat dapat memiliki total B yang lebih besar tetapi B/A yang lebih rendah. Maksimum luas B/A berada di dekat wilayah besi/nikel. Fusi inti ringan dan fisisi inti sangat berat dapat melepaskan energi ketika produk memiliki total ikatan yang lebih besar. Untuk suatu reaksi, Q=(massa diam awal − massa diam akhir)c²; Q positif berarti energi dilepaskan. Selalu bandingkan isotop dan produk akhir yang ditentukan secara aktual, bukan hanya nama elemennya.

Lepton seperti elektron, muon, dan neutrino tidak terdiri dari quark penyusun dalam Model Standar. Muon negatif memiliki muatan −e dan spin 1/2, seperti elektron, tetapi memiliki massa yang berbeda dan termasuk keluarga rasa yang berbeda; ia bukan meson meskipun namanya historis. Hadron mengandung quark: meson biasa memiliki satu quark dan satu antikuarak, dan baryon biasa memiliki tiga quark. Antibaryon yang sesuai memiliki tiga antikuarak. Model klasifikasi elementer ini tidak menyiratkan bahwa setiap partikel komposit adalah baryon atau meson sederhana.

Periksa muatan, energi, momentum, nomor baryon, dan nomor lepton yang relevan dalam proses yang diusulkan. Quark uud proton menjumlahkan muatan +e; neutron udd menjumlahkan nol. Peluruhan beta-minus n→p+e−+antineutrino mengawetkan muatan listrik dan mencakup antineutrino untuk menyeimbangkan nomor lepton dan kinematika. Massa partikel saja tidak mengklasifikasikannya sebagai quark, lepton, atau hadron. Ambang reaksi mungkin memerlukan energi kinetik melebihi perbedaan massa diam eksotermik ketika kendala lain berlaku.

Dalam konduktor satu-pembawa sederhana, gaya Lorentz magnetik transversal membangun medan listrik Hall hingga gaya pembawa transversal seimbang. Dengan konvensi tensor/tanda yang dinyatakan, koefisien Hall adalah R_H=1/(nq); q negatif memberikan koefisien negatif mirip elektron, q positif memberikan koefisien positif mirip lubang. Besaran resistivitas saja tidak mengungkapkan tanda ini. Tetapkan arah arus, medan magnet, dan tegangan secara konsisten sebelum membaca polaritas mentah. Semikonduktor dengan elektron dan lubang yang keduanya berkontribusi memerlukan model dua-pembawa berbobot mobilitas; koefisien sederhana tidak perlu sama dengan invers densitas pembawa total.

Dalam model efek Hall satu pembawa, gunakan $R_H=1/(nq)$ dengan konvensi kawat tetap. Untuk elektron, q = -e, n = $5.0\times10^{22}$ per meter kubik,

Koefisien negatif menunjukkan pembawa menyerupai elektron di bawah model ini, bukan kerapatan negatif. Polaritas tegangan mentah hanya bermakna jika arah medan dan kawat telah ditetapkan.

Bandingkan pengikatan per nukleon, bukan hanya pengikatan total. Muon adalah lepton, dan tanda Hall memerlukan konvensi pengukuran dan model pembawa yang dideklarasikan.

energi ikat per nukleon: Energi pengikat inti dibagi dengan jumlah nukleon.

koefisien Hall: Proporsionalitas bertanda yang menghubungkan medan Hall transversal terhadap rapat arus dan medan magnet di bawah konvensi tertentu.