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

Измерение проводимости само по себе не говорит, какие носители преобладают: электроны или дырки. Магнитное измерение эффекта Холла даёт тест, чувствительный к знаку.

Предварительные требования: 8, 46.

• Сравнить энергию связи на нуклон и энергию реакции
• Различать лептоны, мезоны и барироны с учётом ограничений сохранения
• Определять знак доминирующего носителя по одноносительной модели эффекта Холла

Энергия связи B — это энергия, необходимая для разделения ядра на отдельные свободные нуклоны, равная соответствующему дефициту массы, умноженному на c². Энергия связи на нуклон B/A является релевантным показателем сравнения для разных массовых чисел; более тяжёлое ядро может иметь большую полную B, но меньшую B/A. Широкий максимум B/A находится в районе железа/никеля. Слияние лёгких ядер и деление очень тяжёлых ядер могут выделять энергию, если продукты имеют большую суммарную энергию связи. Для реакции Q=(начальная масса покоя − конечная масса покоя)c²; положительное Q означает выделенную энергию. Всегда сравнивайте конкретные указанные изотопы и конечные продукты, а не только названия элементов.

Лептоны, такие как электроны, мюоны и нейтрино, не состоят из составных кварков в Стандартной модели. Отрицательный мюон имеет заряд −e и спин 1/2, подобно электрону, но обладает иной массой и принадлежит другому семейству вкусов; он не является мезоном, несмотря на историческое название. Гадроны содержат кварки: обычные мезоны состоят из одного кварка и одного антикварка, а обычные барироны — из трёх кварков. Соответствующие антибарироны содержат три антикварка. Данные элементарные модели классификации не означают, что каждый составной частица является простым барироном или мезоном.

Проверьте заряд, энергию, импульс, барионное число и соответствующие лептонные числа в предполагаемом процессе. У протонов кварки uud в сумме дают заряд +e; у нейтронов udd — ноль. Бета-минус распад n→p+e−+антинейтрино сохраняет электрический заряд и включает антинейтрино для баланса лептонного числа и кинематики. Масса частицы сама по себе не определяет её принадлежность к кваркам, лептонам или адронам. Пороги реакций могут требовать кинетической энергии сверх разницы масс покоя при экзотермических реакциях, если действуют другие ограничения.

В простом проводнике с одним носителем поперечная магнитная сила Лоренца создаёт поле Холла до тех пор, пока поперечная сила на носители не уравновесится. При указанной конвенции тензора/знака коэффициент Холла R_H=1/(nq); отрицательный q даёт отрицательный коэффициент, характерный для электронов, положительный q — положительный коэффициент, характерный для дырок. Величина удельного сопротивления сама по себе не раскрывает этот знак. Перед снятием сырой полярности последовательно задайте направления тока, магнитного поля и напряжения. Полупроводники, в которых участвуют и электроны, и дырки, требуют модели двухносителей с учётом подвижности; простой коэффициент не равен обратной величине полной плотности носителей.

В модели эффекта Холла с одним носителем используйте $R_H=1/(nq)$ с фиксированной конвенцией выводов. Для электронов q = -e, n = $5.0\times10^{22}$ на кубический метр,

Отрицательный коэффициент указывает на электронподобные носители в данной модели, а не на отрицательную плотность. Сырая полярность напряжения имеет смысл только при объявленных направлениях поля и выводов.

Сравнивать энергию на нуклон, а не только полную энергию. Мюон является лептоном, а знак Холла требует заявленной конвенции измерения и модели носителей.

энергия связи на нуклон: Энергия ядерной связи, делённая на количество нуклонов.

коэффициент Холла: Знаковая пропорциональность, связывающая поперечное поле Холла с плотностью тока и магнитным полем при заданной конвенции.