核結合、粒子の家族とホールキャリア
導入済み| English | 意味 |
|---|---|
| binding energy per nucleon/ˈbaɪndɪŋ ˈenədʒi pɜː ˈnjuːklɪən/ | 核子あたり結合エネルギー |
| Hall coefficient/hɔːl ˌkəʊɪˈfɪʃənt/ | ホール係数 |
解答前に考えるべきこと
- 導電率のみを測定しても、輸送が電子または正孔によって支配されているかを判断できない。磁気ホール効果測定は符号依存性のテストを提供する。
- 目標: 核子あたりの結合エネルギーと反応エネルギーを比較すること。
関係性を読む
- 結合エネルギー B は、原子核を構成する自由な核子に分離するために必要なエネルギーであり、対応する質量欠損に c² を掛けたものとなる。核子あたりの結合エネルギー B/A は、異なる質量数間での比較に用いられる重要な指標である；より重い原子核は総結合エネルギー B が大きいにもかかわらず、B/A は低いことがある。B/A の広い最大値は鉄/ニッケル領域付近にある。生成物の総結合エネルギーが大きくなる場合、軽原子核の融合や超重原子核の分裂はエネルギーを放出する。反応について、Q=(初期静止質量−最終静止質量)c²；正の Q は放出されたエネルギーを示す。元素名だけでなく、実際に指定された同位体と最終生成物を常に比較すること。
- 保存則の制約を用いて、レプトン、メソン、バリオンを区別する。
Which ordinary constituent description is correct?
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
Leptons are not constituent-quark composites; ordinary baryons contain three quarks.
定義ルールを使う
- 標準模型において、電子、ミューオン、ニュートリノなどのレプトンは構成クォークから作られていない。負のミューオンは電荷 −e とスピン 1/2 を持ち、電子と同様であるが、質量は異なり、別のフレーバーファミリーに属し、歴史的な名称にもかかわらずメソンではない。ハドロンはクォークを含む：通常のメソンは1つのクォークと1つの反クォークを持ち、通常のバリオンは3つのクォークを持つ。対応する反バリオンは3つの反クォークを持つ。これらの基本的な分類モデルは、すべての複合粒子が単純なバリオンまたはメソンであることを意味しない。
- 単一キャリア・ホールモデルから優位なキャリアの符号を推定する。
Under R_H=1/(nq) for a single carrier, a negative coefficient identifies:
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
Density is positive, so coefficient sign follows charge sign.
条件を確認する
- 提案された過程における電荷、エネルギー、運動量、バリオン数および関連するレプトン数を確認する。プロトンの uud クォークの電荷和は +e、ニュトロンの udd はゼロである。ベータマイナス崩壊 n→p+e−+反ニュートリノは電気電荷を保存し、レプトン数と運動学的バランスを取るために反ニュートリノを含む。粒子の質量だけでは、それをクォーク、レプトン、ハドロンのいずれに分類できるわけではない。他の制約がある場合、発熱的な静止質量差 beyond する運動エネルギーが反応閾値を必要とする可能性がある。
- 単一キャリア・ホールモデルから優位なキャリアの符号を推定する。
原子核 A が B=24 MeV および A=4 の場合、その B/A は 6 MeV である；原子核 B が B=80 MeV および A=10 の場合、両方とも正の結合エネルギーを持つにもかかわらず、その B/A は 8 MeV である。クォーク電荷 uud は +e に加算され、udd は 0 に加算される。密度 n と電荷 −e を持つ単一キャリア試料において、R_H=−1/(ne) である。固定されたリード線/磁場方向がない限り、生霍尔電圧の符号には意味がない。
A nucleus has binding energy 72 MeV and mass number 9. B/A is ____ MeV.
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
Divide total binding by nucleon count: 72/9=8.
タスク形式を適用する
- 単純な単一キャリア導体では、横方向の磁気ローレンツ力がホール電界を形成し、横方向のキャリア力が釣り合うまで蓄積する。明示されたテンソル/符号慣例に従って、ホール係数は R_H=1/(nq) である。負の q は電子のような負の係数を、正の q は正孔のような正の係数を示す。抵抗率の絶対値だけではこの符号が判明しない。生極性を読み取る前に、電流、磁場、電圧の方向を整合的に設定せよ。電子と正孔の両方が寄与する半導体では、移動度の重み付けされた二キャリアモデルが必要であり、単純な係数が全キャリア密度の逆数に等しいとは限らない。
- 単一キャリア・ホールモデルから優位なキャリアの符号を推定する。
総結合エネルギーだけでなく、核子あたりの結合エネルギーを比較せよ。ミューオンはレプトンであり、ホール効果の符号は宣言された測定コンベンションおよびキャリアモデルを必要とする。
このケースに当てはまる答えはどれか？
核子あたりの結合エネルギーと反応エネルギーを比較する
A negative muon is a meson because its name contains the syllable mu.
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
A muon is a charged lepton; names do not establish quark composition.
区別を保つ
- 核子あたりの結合エネルギー — 核結合エネルギーを核子数で割ったもの。
- ホール係数 — 明示された慣例の下で、横方向ホール電界を電流密度および磁場に対して比例させる符号付き比例定数。
- 核子あたりの結合エネルギーと反応エネルギーを比較する。
- 保存則の制約を用いて、レプトン、メソン、バリオンを区別する。
- 単一キャリア・ホールモデルから優位なキャリアの符号を推定する。
Match each term with its precise meaning in this lesson.
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
Keep the distinctions stated in the teaching example.
Put this lesson’s reasoning or event sequence in order.
難易度 3/5 · 200 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
The order follows the stated process; check each stage before the next.