为什么一个自由中子衰变大约需要14分钟,而不是10秒?

时间:2020-09-19 09:16:34   作者:

阿尔法衰变的物理学更容易理解。


在原子核内部,质子和中子位于壳层中,类似于原子的电子壳层。由两个质子和两个中子组成的一个阿尔法粒子(氦核)特别稳定,原子核内部可以认为是高速运动的阿尔法粒子。(也就是说,费米能量约为38MeV)

在原子核内部,它们四面都有核(强)力,所以就像液体中的原子一样可以自由移动。然而,当它们到达核表面时,它们只受到内部的吸引,并从核表面反弹。有一个能量障碍。如果一个离得足够远,核力就不能再支撑它了。量子力学给出了隧穿的概率,在某些情况下(十亿年半衰期)是非常小的。最终,一个逃脱。

衰变,即中子和大多数较轻的放射性同位素衰变的方式是不同的。事实证明,弱核力是罪魁祸首,弱核力使其(相对)衰变时间较长。结果表明,弱相互作用与宇称守恒有关。

我无法像费曼那样描述它,所以你可以读一下他的描述:

物理定律的对称性


但它可能是发现物理定律的最大惊喜。我们知道左手手套和右手手套是不同的,我们知道它们的区别。但可以肯定的是,尽管物理学家们认为,整个宇宙并不是左撇子。这似乎很明显,以至于许多人甚至不想尝试测试它,直到有人尝试并发现它失败了。宇宙在左右交换中是不对称的。违反宇称守恒的衰变速度较慢,而这种延迟与中子的衰变时间有关。(还有用于测试奇偶性守恒的钴60。)当一个中子(或Co60)衰变时,它会释放出一个电子,而这个电子更有可能从某些方向释放出来。
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