Trong vật lý hạt nhân, có nhiều đơn vị đặc trưng được sử dụng để đo lường các đại lượng như năng lượng, khối lượng, điện tích, và tiết diện phản ứng hạt nhân. Dưới đây là các đơn vị thường gặp:
1. Đơn vị năng lượng
- Electronvolt (eV), kilo-electronvolt (keV), mega-electronvolt (MeV), giga-electronvolt (GeV)
- 1 eV = 1.602×10^−19 Joule
- Ứng dụng: Đo năng lượng liên kết hạt nhân, năng lượng phân rã, năng lượng kích thích hạt nhân.
- Ví dụ:
- Năng lượng liên kết của proton trong hạt nhân: vài MeV
- Năng lượng của tia gamma phát ra từ hạt nhân: keV đến MeV
2. Đơn vị khối lượng
-
Đơn vị khối lượng nguyên tử (amu hoặc u)
- 1 amu = 1.6605×10^−27 kg
- Ứng dụng: Đo khối lượng hạt nhân và hạt sơ cấp.
- Ví dụ:
- Khối lượng proton: 1.00728 u
- Khối lượng neutron: 1.00866 u
- Khối lượng electron: 0.00055 u
-
MeV/c²
- Đôi khi khối lượng của hạt nhân được đo bằng MeV/c² theo công thức E=mc^2
- Ví dụ:
- Proton: 938.3 MeV/c²
- Neutron: 939.6 MeV/c²
3. Đơn vị điện tích
- Đơn vị điện tích cơ bản (e)
- 1 e = 1.602×10^−19 C (Coulomb)
- Ứng dụng: Đo điện tích của hạt sơ cấp.
- Ví dụ:
- Proton có điện tích +1e
- Electron có điện tích -1e
4. Đơn vị khoảng cách
- Femtomet (fm) (còn gọi là fermi)
- 1 fm = 10^−15 m
- Ứng dụng: Đo kích thước hạt nhân.
- Ví dụ:
- Bán kính hạt nhân Hydro (1H^1): ~0.84 fm
- Bán kính hạt nhân Uranium-238: ~7.5 fm
5. Đơn vị thời gian
- Yoctosecond (ys)
- 1 ys = 10^−24s
- Ứng dụng: Đo thời gian sống của hạt nhân phóng xạ hoặc hạt sơ cấp.
- Ví dụ:
- Thời gian sống của hạt Z boson: khoảng 10^−25 s
- Thời gian sống của neutron tự do: khoảng 15 phút
6. Đơn vị tiết diện phản ứng hạt nhân
- Barn (b)
- 1 barn = 10^−28m²
- Ứng dụng: Đo xác suất xảy ra các phản ứng hạt nhân (phân hạch, tổng hợp hạt nhân).
- Ví dụ:
- Tiết diện phản ứng của neutron nhiệt với Uranium-235: 580 b
7. Đơn vị phóng xạ và liều bức xạ
-
Becquerel (Bq)
- 1 Bq = 1 phân rã hạt nhân mỗi giây
- Ứng dụng: Đo mức độ phóng xạ của một chất.
-
Curie (Ci)
- 1 Ci = 3.7×10^10Bq
- Ví dụ: Một gam Radium-226 có hoạt độ xấp xỉ 1 Ci.
-
Gray (Gy)
- 1 Gy = 1 Joule/kg
- Ứng dụng: Đo năng lượng hấp thụ từ bức xạ ion hóa.
-
Sievert (Sv)
- Ứng dụng: Đo liều bức xạ có tác động sinh học lên cơ thể con người.
💡 Tóm tắt các đơn vị quan trọng:
| Đại lượng | Đơn vị | Công thức quy đổi |
|---|---|---|
| Năng lượng | eV, keV, MeV, GeV | 1 eV = 1.602×10^−19 J |
| Khối lượng | u (amu), MeV/c² | 1 u = 1.6605×10^−27 kg |
| Điện tích | e | 1 e = 1.602×10^−19 C |
| Khoảng cách | fm (fermi) | 1 fm = 10^−15 m |
| Thời gian | ys | 1 ys = 10^−24 s |
| Tiết diện phản ứng | barn (b) | 1 b = 10^−28 m² |
| Phóng xạ | Bq, Ci | 1 Ci = 3.7×10^10 Bq |
| Liều hấp thụ | Gy, Sv | 1 Gy = 1 J/kg |