Единицы и масштабы

Естественной единицей длины в атомной физике яв­ляется размер атомов: 1 ангстрем = 10-10 м (напоминаем читателям тот замечательный факт, что размеры всех атомов — от самых легких до самых тяжелых — почти одинаковы!), а в ядерной физике — размеры легких ядер: 1 ферми = 10-15 м.

В атомной и ядерной физике время принято измерять в секундах, хотя эта величина совершенно не приспособ­лена для микромира. Из-за этого могут возникать недо­разумения. Известно, например, что характерное время для испускания света атомами составляет по порядку величины 10-8 с. Эта величина, на первый взгляд, очень мала, и хочется задать вопрос, почему свет испускается столь быстро. На самом деле, для атомов этот промежуток времени отнюдь не мал. Ожидаемую величину характер­ного времени для атомных процессов можно получить, деля размер атомов (10-10 м) на скорость света (3-108 м/с). Характерное время для атомных процессов составляет, таким образом, около 10-18 с, а не 10-8 с. Следует поэтому спрашивать, почему свет испускается столь медленно, а не столь быстро. После того, как вопрос правильно поставлен, на него нетрудно ответить. Объяс­нение заключается в том, что электромагнитные силы очень слабы но сравнению с «нормальными» — ядерны­ми — силами. Другая причина связана с тем, что атом является слишком короткой антенной для испусканий световых электромагнитных волн. «Нормальная» антенна должна иметь длину, по порядку величины равную длине волны электромагнитных колебаний. Так делаются антен­ны радиостанций, где вопрос об эффективности стоит очень остро. А размер атома в —5000 раз меньше длины волны света; поэтому атомы испускают свет очень неэф­фективно, атом долго живет в возбужденном состоянии, прежде чем ему «удастся» отдать лишнюю энергию све­товому кванту.

Страница 2 of 212