原子核物理

原子核的構造、原子核的放射性和衰變、半衰期、夸克

反微中子;反中微子

反微中子;反中微子 (Antineutrino)
國立臺灣大學物理系 蔡雨錡

反微中子是微中子的反粒子,所以就要先來介紹微中子跟反粒子。微中子是電中性粒子,有三種:電微中子、μ微中子和τ微中子,自旋量子數為½,符號為 。微中子不參與電磁交互作用和強交互作用,而粒子間的弱交互作用會產生微中子。中子衰變時,會產生一個質子,一個電子和一個反電子微中子;而質子衰變時,則會產生一個中子,一個正電子和一個電子微中子。,所以,微中子能輕易的穿過普通物質而不發生反應。此外,核融合反應中的質子-質子碰撞生成氘核的過程中,因為必須藉由弱交互作用放出正子以及電子微中子,這個很慢的反應也使其成為該過程的主要障礙。

磁振造影

磁振造影 (Magnetic Resonance Imaging)
國立臺灣大學物理學系 鍾豪

磁振造影 (Magnetic Resonance Imaging) 是使用核磁共振 (Nuclear Magnetic Resonance) 的原理,所進行的非侵入性人體影像技術。其原理大致如下:水分子當中的氫原子在自然狀態下,自旋方向是隨機分布的(如圖一A),若施加一外加磁場,則氫原子的自旋方向會傾向與外加磁場一致,也就是能量較低的狀態(如圖一B)。

α 衰變(阿爾發衰變)

$$\alpha$$ 衰變(阿爾發衰變)(Alpha decay)
國立臺灣大學物理學系 林司牧

簡介

$$\alpha$$ 衰變,中文發音為阿爾發衰變,是放射性衰變(核衰變)的一種(放射性衰變的常見類型有 $$\alpha$$ 衰變、$$\beta$$ 衰變和 $$\gamma$$ 衰變三種)。核衰變的速度不受溫度、壓力、電磁場等外界條件的影響,也不受元素所處狀態的影響,只和時間有關。

放射性

放射性 (Radioactivity)
國立臺灣大學物理系101級 鍾豪

2

圖一
圖片出處:維基百科。

何謂放射性

不穩定的元素,從原子核自發性地向外噴發出放射線,衰變為穩定的元素而停止放射,該現象稱為「放射性」。不同的元素有不同的衰變類型,如圖一,不同顏色代表不同的衰變類型,而黑色代表穩定的元素,亦為衰變最終產物。

放射性強度的單位是「貝克 \((\mathrm{Bq})\)」,因次為 \(s^{-1}\),代表每秒中原子衰變的次數。例如,一克的鐳(Ra)放射性大小有 \(3.7\times 10^{10}~\mathrm{Bq}\)。

迴旋頻率 (cyclotron frequency)

迴旋頻率 (cyclotron frequency)
國立臺灣大學天文物理研究所吳志恆

當帶電粒子相對磁場運動時,粒子會受到勞侖茲力(Lorentz force)的作用,又因為勞侖茲力為 $$\vec{F}=q\vec{v}\times \vec{B}$$,所以勞侖茲力的方向與速度的方向垂直。所以,自由帶電的粒子在均勻的磁場中運動時,因為勞侖茲力的方向與速度的方向垂直,所以磁場不會對粒子作功,因此粒子的速率不變。因為粒子的速率不變,根據牛頓第二定律,當物體初速度與磁力是垂直的時候,它受到此量值為恆定的力,則運動軌跡的曲率不變,所以物體在作圓周運動。

原子序

原子序 (atomic number)
國立臺灣大學物理系鍾豪

原子序 (atomic number) 是指原子核中質子的數量,因此又稱為質子數 (proton number),一般簡記為Z(Z是源於德文的Zahl,意思是「數字」),寫在元素符號的左下角。對於一顆電中性的原子而言,由於電子和質子數量相同,所以原子序大小也是電子的數量。

容易與原子序混淆的是質量數 (mass number) 和原子量 (atomic mass)。質量數是質子和中子數量的總合,一般簡記為A,寫在元素符號的右下角。因為電子質量極小(約是質子質量的1/1836),因此質量數可用來粗略表示該原子的質量。

2011年日本核能外洩事件(2011 Japanese nuclear accidents)

2011年日本核能外洩事件(2011 Japanese nuclear accidents)
台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

2011 年 3 月 11 日日本宮城縣(Miyagi Prefecture)首府仙台市(Sendai)外海發生芮氏地震規模 $$9.0$$ 的大地震,但根據美國地質研究所(U.S. Geological Survey,USGS)測量為芮氏地震規模 $$8.9$$。因為地震深度僅僅 $$10$$ 公里,屬於淺源地震。因此不但引發海嘯,造成嚴重的人員死傷。日本官方稱此次地震為「平成 23 年(2011 年)東北地方太平洋近海地震」(The 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake)。

曼哈頓計畫(Manhattan Project)

曼哈頓計畫(Manhattan Project)
台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯


曼哈頓計畫(Manhattan Project)是美國在1942~1946年第二次世界大戰期間,研究核子武器的計畫。總負責人是美國科學家歐本海默(J. R. Oppenheimer),總計畫經費約二十幾億美金,由美國總統羅斯福(F. D. Roosevelt)所批准。

1941 年日本偷襲美國珍珠港,美國正式加入第二次世界大戰。美國科學家愛因斯坦寫信給羅斯福總統,表達納粹德國正在發展核子武器,羅斯福見事態嚴重,於是批准這項計畫。

物質間的基本交互作用力

物質間的基本交互作用力 (Fundamental Interaction)
國立臺灣師範大學物理系吳幸璇碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

基本交互作用是自然界中物質間最基本的交互作用,至今我們所觀察到的所有物理表現均可隸屬於此,又我們將此分為四大種類,分別為重力交互作用、電磁力交互作用、強交互作用及弱交互作用。

臨界質量(Critical Mass)

臨界質量(Critical Mass)
國立彰化高級中學物理科李明中老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

在一定的材料成分和幾何佈置下,維持核分裂連鎖反應,所需的核分裂材料質量的最小值,稱為臨界質量。

核分裂時第二代與第一代中子數的比,稱之為增值係數。少量的核分裂材料由於絕大多數中子逃逸了,故不能維持連鎖反應。當增值係數等於一時稱為臨界,此時核分裂材料的質量即為臨界質量。

Pages
  • 1
  • 2