Wednesday, March 4, 2015

半衰期是一个时间量,物理上不存在绝对时间,所以一旦涉及到高速运动,就得考虑狭义相对论修正,一旦涉及到超强引力场——比如中子星白矮星什么的,就得考虑广义相对论修正了

非核物理专业的试着回答一下 [ ] 于:2011-03-17 12:49:27 复:3328467
翻出了本科时用过的核物理教科书做参考,试着回答一下你的问题。
首先,四大相互作用中,引力相互作用在亚原子世界可以忽略,引力太微弱,太阳的引力场所导致的广义相对论修正是可以忽略的。
其次,(以下抄书)放射性核素的数目随时间的衰减服从指数规律。。。。。。。半衰期是描述放射性核素的内部固有特性(由核素的结构和相互作用性质决定)的参数,和核素现有取样的多少无关,一般来讲和核素所处的环境无关。(抄书结束)。
所以,1mg的U235和1gU235的半衰期是一致的。
对于这里的“一般来讲”,我的理解是,链式反应、中子轰击什么的引发的衰变不符合指数衰减,不需考虑。但需要考虑被测量的原子核是否做高速运动,若原子核相对观测者做高速运动,则这种情况下,狭义相对论不能忽略,必须引入洛伦兹变换来计算。这时的粒子在其本身的参照系中半衰期保持不变,但观测者会观测到半衰期变长的现象。
半衰期是一个时间量,物理上不存在绝对时间,所以一旦涉及到高速运动,就得考虑狭义相对论修正,一旦涉及到超强引力场——比如中子星白矮星什么的,就得考虑广义相对论修正了。实际上,在这本课本中,专门用了一章附录《相对论粒子碰撞动力学》来讨论狭义相对论对高能粒子物理的修正。
PS一点有意思的笔记(以下抄书)

自然界只存在三个天然放射性系列,分别是钍系,铀系和锕系。因为他们的领头元素钍232、铀238,铀235所对应的元素半衰期都与地球年龄相当,所以,在地球形成之初如果存在的话,今天的地壳中就可以找到这一系的元素。
钍系 Th232 半衰期140亿年 同位素丰度100% 最终产物Pb212
铀系 U238 半衰期45亿年 同位素丰度99.28% 最终产物Pb206
锕系 U235 半衰期7亿年 同位素丰度0.72%最终产物Pb207


(抄书结束)
无论什么放射性元素,最终都变成了铅,真是“无贵无贱,同为枯骨”FF
参考书籍:中国科学技术大学近代物理系 《近代物理课本丛书:核与粒子物理导论》 主编:许咨宗(教我们的教授,科大58级的,两弹一星工程的参与者,很和蔼的老人家

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