Physikalische Grenze für möglichst kurze Halbwertszeit?

Diese Frage ergibt sich aus der Beobachtung, dass es keine bekannten Halbwertszeiten im Bereich gibt;
1 × 10 − 10 Sekunden zu 1 × 10 − 21 Sekunden.
(Außer Beryllium-8, das eine Halbwertszeit von 0 hat 7 × 10 − 18 Sekunden.)

Da die Isotope meist mit einem Neutronenfluss erzeugt werden, was praktisch bedeutet, dass Neutronen mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf das Zielteilchen prallen, bekam ich eine Idee, was das eigentlich bedeutet.

Ein Neutron ist einem Proton sehr ähnlich, und der Durchmesser des Protons soll so sein 0,84 × 10 − 15 Meter. Wenn ich mit typischer Neutronengeschwindigkeit rechne , die in der Kernspaltung vorhanden ist ; 1960000 m/s, würde es mindestens dauern 4 × 10 − 22 zweitens, damit sich ein Neutron von seiner Position wegbewegt, die weiter entfernt ist als seine eigene Größe.

Aber da radioaktiver Zerfall die ganze Zeit stattfindet, wäre die Geschwindigkeit von thermischen Neutronen die präsentere 2200 MS. Dies bedeutet, dass Neutron benötigt 4 × 10 − 19 An zweiter Stelle ändert sich die Position mehr als seine Größe.

Rechnen mit der Geschwindigkeit ultrakalter Neutronen; Geschwindigkeit < 200 m/s, gibt für eine Zeit an 4 × 10 − 18 Sekunden. Diese einfache Regel würde bedeuten, dass nur Beryllium-8 im Vergleich zu einer reinen Neutronenkollision eine ausreichend lange Halbwertszeit hätte, um ein unabhängiger Kern zu sein. Aber wenn man sich dieses Isotop ansieht , zeigt sich, dass es mit zerfällt a -Verfall. Was in diesem Fall bedeutet, dass es sich in zwei gleiche Helium-4-Kerne aufspalten würde.

FRAGE;
Haben Sie eine solche theoretische Grenze für ein unabhängiges Isotop aufgestellt? ..Und wenn ja, wie ist es zu erklären, dass einige Isotope nur mit 23 × 10 − 24 wie Wasserstoff-7 als etwas anderes angesehen werden als nur kollidierende Neutronen?

@LewisMiller Danke. Das gibt etwas Echtes. Dh. Wenn die "Elektronenmasse-Energie; 0,5 MeV damit berechnet wird, wäre die assoziierte Lebensdauer 1,3 x 10 ^ -21 Sekunden und dies zeigt, dass hohe Energie eine kürzere Lebensdauer haben kann, und dh Neutronenenergie 938 MeV ergibt eine assoziierte Lebensdauer von 0,7 x 10 ^-24 Sekunden.
Sind Neuton, Neutronen und Neuronen dasselbe?
@lcv Danke für deinen Kommentar. Ich habe Probleme mit dem Schreiben aus Gründen, die in meinem Profil angegeben sind. Es ist sicherlich einfacher, sauber zu tippen, wenn Sie nur eine Sprache verwenden müssen. Dann können Sie sogar ein Programm verwenden, das alles für Sie korrigiert, und Sie können sich besonders schlau fühlen. Aber wenn Sie täglich > 4 Sprachen schreiben. Sie können sie einfach nicht mehr verwenden. Aber Verständnis steht weit über Worten und Tippfehlern. Es tut mir wirklich leid für dich, als du das fragen musstest.
Ich habe die Frage für dich bearbeitet @PM2Ring
@PM2Ring Ja. -Verzeihung. Das ist meine Schuld. Was ich zu sagen versuche, ist, dass wenn sich etwas mit einer Größe mit einer gewissen Geschwindigkeit bewegt, es nur an einem bestimmten Punkt im Raum über eine Zeit präsent ist, die es braucht, um sich mit dieser Geschwindigkeit über eine Länge seiner Größe zu bewegen.
@PM2Ring Ich mache es, habe schon eine Zeichnung gemacht, aber ich möchte auch etwas Mathematik hinzufügen.

Antworten (2)

Zunächst einmal ist der von Ihnen verlinkte Wikipedia-Artikel nicht vollständig und erhebt auch keinen Anspruch darauf. (Zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Artikels lautet die Überschrift: „Diese Liste ist unvollständig; Sie können helfen, indem Sie sie erweitern.“) Zum Beispiel hat Magnesium-19 eine Halbwertszeit von etwa 4 × 10 − 12 s gemessen von Mukha et al.

Der Hauptgrund, warum wir Isotope mit Femtosekunden-Halbwertszeiten nicht beobachten können, ist experimenteller Natur. Sehr kurzlebige Isotope werden normalerweise nachgewiesen, indem Kerne durch hochenergetische Kollisionen in Stücke zertrümmert und die Produkte dann durch magnetische Trennung mit einem Instrument wie dem BigRIPS-Separator verfolgt werden . Allerdings wird die Lichtgeschwindigkeit zum limitierenden Faktor: in 10 − 15 s, ein Kern kann nicht mehr als 300 nm zurücklegen. Die genaue Verfolgung von Kernen über so kurze Entfernungen ist sehr schwierig (selbst der CMS-Tracker am LHC ist nur auf etwa 10 genau μ m ). Theoretisch könnte die relativistische Zeitdilatation ein wenig helfen, aber andererseits wird die Isotopentrennung für sehr schnelle, kurzlebige Kerne schwieriger, weil Magnetfelder ihre Bewegung kaum beeinflussen.

Aber um Ihre Frage zu beantworten, die theoretische Grenze für sehr kurze Halbwertszeiten ist die Tatsache, dass Informationen sich nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen können. Offensichtlich muss ein Kern gebunden werden, bevor wir seine Halbwertszeit diskutieren können. Aber es macht keinen Sinn zu sagen, dass ein Kern gebunden ist, wenn er zerfällt, bevor alle seine Protonen und Neutronen „wissen“, dass er sich gebildet hat. Da Kerne größer als der Radius eines Protons sein müssen, gibt es daher eine harte untere Grenze für nukleare Halbwertszeiten R Proton / C ≈ 2.9 × 10 − 24 S. (Nicht zufällig hat die starke nukleare Wechselwirkung eine charakteristische Zeitskala in der gleichen Größenordnung.) Tatsächlich liegen die Halbwertszeiten von Wasserstoff-6 und Wasserstoff-7 innerhalb von ein oder zwei Größenordnungen dieser Grenze.

Danke für die Antwort, ich stimme dieser unteren harten Grenze zu. Haben Sie eine Idee / Erklärung, warum es keine Isotope mit Halbwertszeiten im weiten Bereich von 2 * 10 ^ -10 ... 1 * 10 ^ -21 gibt? Ich stimme zu, dass die Liste nicht vollständig ist, aber ich bin tatsächlich alle Isotope von ihren unabhängigen Seiten durchgegangen, wie; en.wikipedia.org/wiki/Isotopes_of_neodymium#List_of_isotopes ... und keine gefunden.
@JokelaTurbine Dies wurde in meiner Antwort besprochen. :) Es gibt viele Isotope mit Halbwertszeiten in diesem Bereich. Beispielsweise hat Magnesium-19 eine Halbwertszeit von 4 × 10 − 12 S.
Danke, ja. Entschuldigung, meine Augen haben den kleinen Unterschied nicht bemerkt. Jetzt liegt die Obergrenze also zwischen 4x10^-12 und 8x10^-18, was immer noch bedeutet, dass es einen halbwertsfreien Zeitbereich von 1000 000 Größenordnungen gibt. Und wenn dieses Beryllium-8 wie 2x Helium ist, könnte es als einzelne Anomalie mit Beobachtungsschwierigkeiten betrachtet werden, was bedeutet, dass der Bereich 4x10^-12 bis 1,3x10^-21 beträgt, sodass sich die beobachtete Magnitudenlücke auf 1 000 000 000 ausdehnt.
@Jokela wieder, der Grund sind nur Einschränkungen der verfügbaren Erkennungsmethoden. Die Partikelverfolgung funktioniert bis auf ca 10 − 12 s, während für extrem kurze Halbwertszeiten unter etwa 10 − 20 s ist die Zerfallsenergie so hoch, dass es möglich ist, die Halbwertszeit durch direkte Messung der fehlenden Massenenergie in den Zerfallsprodukten zu bestimmen. (Die Zerfallsenergie ist umgekehrt proportional zur Pegelbreite.) Das Diagramm auf Seite 4 von arxiv.org/pdf/1111.0482.pdf kann Ihnen dabei helfen, dies zu verdeutlichen.
Danke noch einmal. Das könnte also auch eine Art Beobachtungsfehler sein. Ich meine, bevor ich gefragt habe, bin ich wirklich alle Seiten in der Wikipedia durchgegangen und habe die Werte überprüft. Es ist bemerkenswert, dass die meisten Isotope einen bekannten Wert haben. Wenn diese Lücke also durch einige neue Werte abgedeckt wird, müssen diese aus neuen Beobachtungen stammen, wie es im Fall von Magnesium-19 der Fall ist.

Eine Abklingzeit von 10 − 24 s ist charakteristisch für einen durch die starke Kernwechselwirkung vermittelten Prozess.

Auch ein intuitives Bild wie kollidierende Nukleonen ist hier kein brauchbarer Ansatz. Insbesondere darf man sich das Neutron nicht als Kugel mit einem bestimmten Durchmesser vorstellen.

Danke für die Antwort. Auch wenn ich den Bereich "Starke Interaktion" verwende, bleiben die Dimensionen sehr gleich. en.wikipedia.org/wiki/Strong_interaction Ich verstehe auch, dass hohe Geschwindigkeiten relativistische Effekte erzeugen. -Aber hier geht es nicht um hohe Geschwindigkeiten-
Nein, es geht nicht um Geschwindigkeiten. Neutronen bewegen sich physikalisch nicht und kollidieren innerhalb des Kerns.
en.wikipedia.org/wiki/Neutron_emission ..bei der ein Neutron einfach aus dem Kern ausgestoßen wird, und en.wikipedia.org/wiki/Neutron_capture ....ist eine Kernreaktion, bei der ein Atomkern und ein oder mehrere Neutronen entstehen kollidieren und verschmelzen zu einem schwereren Kern.
Ähm, warum die Ablehnung? Sie haben gefragt, ob es eine Erklärung dafür gibt, warum Kerne so schnell zerfallen können. Die Antwort ist starke Interaktion. Und nein, man kann es nicht durch kollidierende Neutronen erklären. Dass Neutronen den Kern mit etwas kinetischer Energie verlassen , bedeutet nicht, dass die Reaktion durch kinetische Stöße im Kern ausgelöst wird.
Tut mir leid, ich kann dich woanders abstimmen. Danke für die Antwort, aber ich habe gefragt, was die physikalische Grenze für die kürzestmögliche Halbwertszeit ist. -Eine Theorie- die dh. erklärt, dass die kürzestmögliche Halbwertszeit aus irgendeinem Grund 10^-30 Sekunden beträgt. Oder kann es sein, dh. 10^-90 Sekunden?
Physikalische Grenze für möglichst kurze Halbwertszeit?
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