Единицы и масштабы

Прежде всего напомним читателю некоторые сведения об основных величинах и об основных единицах, которы­ми нам придется пользоваться. Энергию частиц в атомной и в ядерной физике принято измерять в электронвольтах. Электронвольт — это энергия, которую приобретает части­ца, имеющая заряд, равный заряду электрона, пройдя разность потенциалов 1 вольт. Заряд электрона равен 1,6-10^-19 кулона, поэтому

Эта величина для макроскопических масштабов очень мала. Даже пылинка массой 0,01 миллиграмма при ско­рости всего 10см/с обладает кинетической энергией

джоуля, т. е. энер­гией около 300 миллионов электронвольт.

Для описания атомных явлений электронвольты очень удобны. Энергия связи наружных электронов у почти всех атомов составляет несколько электронвольт. Эта энергия — в пересчете на молекулу — характерна для большинства химических реакций, например, для горения. Фотоны ви­димого света несут энергию около 2 электронвольт. Энер­гия 1 электронвольт кажется нам такой маленькой, пото­му что мы привыкли иметь дело с телами, содержащими огромное число атомов. Вспомним, что в одном моле ве­щества находится фантастическое количество — 6 • 10²³ мо­лекул. Макроскопические энергии так велики по сравне­нию с электронвольтом только потому, что они характерны для очень больших — с атомной точки зрения — тел.

При ядерных реакциях мы имеем дело с существенно большими энергиями. Энергия связи протонов и нейтро­нов в ядре составляет несколько миллионов электронвольт или, как обычно говорят, несколько мегаэлектронвольт (МэВ).

Массу элементарных частиц также принято выражать, в электронвольтах. При этом, говоря о массе частиц, фи­зики на самом деле имеют обычно в виду их энергию покоя, т. е. величину тс², где с — скорость света. Эта величина имеет размерность энергии и поэтому может быть выражена в электронвольтах. Для электрона mс²= =0,51 МэВ, для пи-мезонов — 140 МэВ и для протона — 938 МэВ.

Импульс частиц также принято измерять в электронвольтах. При этом вместо импульса р рассматривают ве­личину рс, имеющую размерность энергии.

При желании массу частиц можно выразить в кило­граммах. Для этого энергию покоя, выраженную в электронвольтах, нужно с помощью (1) перевести в джоули и разделить на с². Аналогичную операцию можно произ­вести и с импульсом. Ни того, ни другого, однако, никогда — или почти никогда — не приходится делать.