Zadania dodatkowe
Z eksperymentu wynika, że mion rozpada się na elektron i foton. Jak to jest możliwe?
W zapisie każdej z poniższych reakcji brakuje jednej cząstki. Zidentyfikuj ją i uzupełnij równanie reakcji.
- ;
- ;
- ;
- ;
- ;
- .
Ze względu na stratę energii wiązki spowodowaną promieniowaniem synchrotronowym każdemu protonowi krążącemu w akceleratorze LHC w CERN na jeden okres należy dostarczyć energii, aby podtrzymać jego ruch. Ile okresów potrzeba, aby wytworzyć wiązkę protonów o energii (), jeśli początkowa energia wstrzykiwanych protonów to ?
Proton i antyproton, każdy o energii (jak w LHC), są zderzane centralnie i ulegają anihilacji. Ile wynosi całkowita energia dostępna w tym eksperymencie zderzeniowym (np. do produkcji nowych cząstek)? Zauważ, że w efekcie otrzymasz energię tylko nieco większą od całkowitej energii kinetycznej protonów, która sama jest już olbrzymia.
Elektrony i pozytony są zderzane w akceleratorze SLAC przy energiach kinetycznych wiązki . Jaka jest całkowita energia zderzenia, jeśli weźmiemy pod uwagę energię powstałą w wyniku anihilacji cząstek? Zauważ, że energia z anihilacji par elektron–pozyton jest całkowicie pomijalna, ponieważ przy energii kinetycznej elektrony są bardzo relatywistyczne, a ich energia spoczynkowa jest bardzo mała w porównaniu z energią kinetyczną.
Podczas wybuchu supernowej jądro gwiazdy zapada się i tworzy się gwiazda neutronowa. Na skutek zachowania momentu pędu jądra gwiazda neutronowa zaczyna bardzo szybko wirować. Jeżeli jądro zapada się od rozmiaru do (promień) i początkowo wykonywało obrót na , to z jaką częstotliwością wiruje powstała gwiazda neutronowa?
Na podstawie wyniku poprzedniego zadania oblicz przyrost energii kinetycznej ruchu obrotowego w wyniku wybuchu supernowej. Załóż, że masa jądra gwiazdy wynosi masy Słońca. Co jest źródłem tej dodatkowej energii?
- Jakiej wartości stałej Hubble’a odpowiadałby wiek Wszechświata równy ? Do oszacowania stałej Hubble’a przyjmij, że tempo ekspansji jest stałe, i oblicz prędkość ucieczki dwóch galaktyk, przy której oddalają się one na odległość 1 miliona lat świetlnych (obecna średnia odległość między sąsiednimi galaktykami) w czasie ;
- Jaka stała Hubble’a odpowiada wiekowi Wszechświata ?