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核与粒子物理导论 第一章 粒子束的获得 研究和观测线度为10?15 m( fm) 量级的亚原子系统,，需要探针粒子的波长  与亚原子 的线度相近或者更短。 = =cfmMev197.33 .  = cp== ~ 200 MeV p  1fm 为了获得亚原子系统的各种状态，为从真空状态(各种粒子,反粒子场的基态)产生各种粒 子，需要携带足够动量(能量)的投弹粒子。例如，为把束缚在核素中的一个质子或者中子释 放出来，平均要提供给核素几至十几 MeV 的能量。要从量子“真空”态产生电子和正电子 对，要给量子“真空”态至少提供 ~ 1.02MeV 的能量。要产生 J ψ 粒子至少要消耗3.1GeV 的能量。要产生 Z 0 粒子( m = 91GeV )，需要能量为 ~ 46GeV 正电子和负电子束对碰撞。 人们可以从放射性物质、宇宙线、反应堆和加速器获得不同种类，不同能量的粒子束。 §1.1 放射源 放射性物质提供的粒子束为人类揭开亚原子的秘密建立过功勋，随着加速器的产生和发 展，放射性粒子束在亚原子物理的学科发展上，其重要性让位于加速器粒子束。但是放射性 粒子束对其它学科的发展依然起着不可取代的“特殊探针”的作用。到目前为止，我们可以 制造和产生两千多种放射性核素。它们大部分可以提供α，β，γ 粒子束。 1. 同位素 它指的是这样一群特定的核素，它们包含的质子数都一样，而质量数 A (或者说中子数) 1 2 3 54 55 56 57 不一样。例如,氢的同位素有 1 H ，1 H 和 1 H 。钴的同位素：27 Co ，27 Co ，27 Co ，27 Co ， 58 59 60 61 62 63 64 3 27 Co ， 27 Co ， 27 Co ， 27 Co ， 27 Co ， 27 Co ， 27 Co 。它们当中， 1 H (氚)是具有放射性 1 2 59 的， 1 H ， 1 H 都是稳定的核素。钴的同位素中，除 Co 是稳定的以外(它在自然界中的同 位素丰度 A = 100.0 )，其它的同位素都是放射性的。后者的天然同位素丰度均为零(即自然 界开采出来的钴都是 59Co ，没有放射性的钴同位素 60Co ?)。 11 第一章 粒子束的获得 2. 放射性衰变的基本规律 放射性核素的数目随时间的衰减服从指数规律： ?λt N(t) = N 0e (1.1) N(t) 是在 t 时刻放射性核素的数目。 N 0 为 t = t0 = 0 时放射性核素的数目。 λ 称