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物理代写|核物理代考Nuclear Physics代写|Nucleons and leptons

如果你也在 怎样代写核物理Nuclear Physics PHYS5011这个学科遇到相关的难题,请随时右上角联系我们的24/7代写客服。核物理Nuclear Physics是研究原子核及其成分和相互作用的物理学领域,此外还研究其他形式的核物质。核物理学不应与原子物理学相混淆,后者研究原子的整体,包括其电子。

核物理Nuclear Physics的发现已经导致了许多领域的应用。这包括核能、核武器、核医学和磁共振成像、工业和农业同位素、材料工程中的离子植入,以及地质学和考古学中的放射性碳测定。此类应用在核工程领域进行研究。粒子物理学是从核物理学中发展出来的,这两个领域通常是紧密联系在一起进行教学。核天体物理学,即核物理学在天体物理学中的应用,对于解释恒星的内部运作和化学元素的起源至关重要。

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物理代写|核物理代考Nuclear Physics代写|Nucleons and leptons

物理代写|核物理代考Nuclear Physics代写|Nucleons and leptons

Atomic nuclei are quantum bound states of particles called nucleons of which there are two types, the positively charged proton and the uncharged neutron. The two nucleons have similar masses:
$$
m_{\mathrm{n}} c^2=939.56 \mathrm{MeV} \quad m_{\mathrm{p}} c^2=938.27 \mathrm{MeV}
$$
i.e. a mass difference of order one part per thousand
$$
\left(m_{\mathrm{n}}-m_{\mathrm{p}}\right) c^2=1.29 \mathrm{MeV}
$$
For nuclear physics, the mass difference is much more important than the masses themselves which in many applications are considered to be “infinite.” Also of great phenomenological importance is the fact that this mass difference is of the same order as the electron mass
$$
m_{\mathrm{e}} c^2=0.511 \mathrm{MeV}
$$
Nucleons and electrons are spin 1/2 fermions meaning that their intrinsic angular momentum projected on an arbitrary direction can take on only the values of $\pm \hbar / 2$. Having spin $1 / 2$, they must satisfy the Pauli exclusion principle that prevents two identical particles (protons, neutrons or electrons)
from having the same spatial wavefunction unless their spins are oppositely aligned.
Nucleons and electrons generate magnetic fields and interact with magnetic fields with their magnetic moment. Like their spins, their magnetic moments projected in any direction can only take on the values $\pm \mu_{\mathrm{p}}$ or $\pm \mu_{\mathrm{n}}$ :
$$
\mu_{\mathrm{p}}=2.792847386(63) \mu_{\mathrm{N}} \quad \mu_{\mathrm{n}}=-1.91304275(45) \mu_{\mathrm{N}} \text {, }
$$
where the nuclear magneton is
$$
\mu_{\mathrm{N}}=\frac{e \hbar}{2 m_{\mathrm{p}}}=3.15245166(28) \times 10^{-14} \mathrm{MeVT}^{-1} .
$$
For the electron, only the mass and the numerical factor changes
$$
\mu_{\mathrm{e}}=1.001159652193(40) \mu_{\mathrm{B}},
$$
where the Bohr magneton is
$$
\mu_{\mathrm{B}}=\frac{q \hbar}{2 m_{\mathrm{e}}}=5.78838263(52) \times 10^{-11} \mathrm{MeVT}^{-1}
$$

物理代写|核物理代考Nuclear Physics代写|General properties of nuclei

Nuclei, the bound states of nucleons, can be contrasted with atoms, the bound states of nuclei and electrons. The differences are seen in the units used by atomic and nuclear physicists:
$$
\begin{array}{lll}
\text { length : } & 10^{-10} \mathrm{~m} \text { (atoms) } & \rightarrow 10^{-15} \mathrm{~m}=\mathrm{fm} \text { (nuclei) } \
\text { energy : } \mathrm{eV} \text { (atoms) } & \rightarrow \mathrm{MeV} \text { (nuclei) }
\end{array}
$$
The typical nuclear sizes are 5 orders of magnitude smaller than atomic sizes and typical nuclear binding energies are 6 orders of magnitude greater than atomic energies. We will see in this chapter that these differences are due to the relative strengths and ranges of the forces that bind atoms and nuclei.
We note that nuclear binding energies are still “small” in the sense that they are only about $1 \%$ of the nucleon rest energies $m c^2$ (1.1). Since nucleon binding energies are of the order of their kinetic energies $m v^2 / 2$, nucleons within the nucleus move at non-relativistic velocities $v^2 / c^2 \sim 10^{-2}$.
A nuclear species, or nuclide, is defined by $N$, the number of neutrons, and by $Z$, the number of protons. The mass number $A$ is the total number of nucleons, i.e. $A=N+Z$. A nucleus can alternatively be denoted as
$$
(A, Z) \leftrightarrow{ }^A X \leftrightarrow{ }_Z^A X \leftrightarrow{ }_Z^A X_N
$$
where $X$ is the chemical symbol associated with $Z$ (which is also the number of electrons of the corresponding neutral atom). For instance, ${ }^4 \mathrm{He}$ is the helium-4 nucleus, i.e. $N=2$ and $Z=2$. For historical reasons, ${ }^4 \mathrm{He}$ is also called the $\alpha$ particle. The three nuclides with $Z=1$ also have special names
$$
{ }^1 \mathrm{H}=\mathrm{p}=\text { proton }{ }^2 \mathrm{H}=\mathrm{d}=\text { deuteron }{ }^3 \mathrm{H}=\mathrm{t}=\text { triton }
$$
While the numbers $(A, Z)$ or $(N, Z)$ define a nuclear species, they do not determine uniquely the nuclear quantum state. With few exceptions, a nucleus $(A, Z)$ possesses a rich spectrum of excited states which can decay to the ground state of $(A, Z)$ by emitting photons. The emitted photons are often called $\gamma$-rays. The excitation energies are generally in the $\mathrm{MeV}$ range and their lifetimes are generally in the range of $10^{-9}-10^{-15} \mathrm{~s}$. Because of their high energies and short lifetimes, the excited states are very rarely seen on Earth and, when there is no ambiguity, we denote by $(A, Z)$ the ground state of the corresponding nucleus.
Some particular sequences of nuclei have special names:
Isotopes : have same charge $Z$, but different $N$, for instance ${ }{92}^{238} \mathrm{U}$ and ${ }{92}^{235} \mathrm{U}$. The corresponding atoms have practically identical chemical properties, since these arise from the $Z$ electrons. Isotopes have very different nuclear properties, as is well-known for ${ }^{238} \mathrm{U}$ and ${ }^{235} \mathrm{U}$.
Isobars : have the same mass number $A$, such as ${ }^3 \mathrm{He}$ and ${ }^3 \mathrm{H}$. Because of the similarity of the nuclear interactions of protons and neutrons, different isobars frequently have similar nuclear properties.
Less frequently used is the term isotone for nuclei of the same $N$, but different $Z$ ‘s, for instance ${ }^{14} \mathrm{C}_6$ and ${ }^{16} \mathrm{O}_8$.
Nuclei in a given quantum state are characterized, most importantly, by their size and binding energy. In the following two subsections, we will discuss these two quantities for nuclear ground states.

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核物理代考

物理代写|核物理代考Nuclear Physics代写|Nucleons and leptons

原子核是被称为核子的粒子的量子束缚态,其中有两种类型,带正电的质子和不带电荷的中子。这两个核子有相似的质量:
$$
m_{\mathrm{n}} c^2=939.56 \mathrm{MeV} \quad m_{\mathrm{p}} c^2=938.27 \mathrm{MeV}
$$
即。
$$
\left(m_{\mathrm{n}}-m_{\mathrm{p}}\right) c^2=1.29 \mathrm{MeV}
$$
对于核物理学来说,质量差比质量本身重要得多,在许多应用中,质量本身被认为是“无限的”。同样具有现象学重要性的是,这个质量差与电子质量
$$
m_{\mathrm{e}} c^2=0.511 \mathrm{MeV}
$$
核子和电子都是自旋为1/2的费米子,这意味着它们在任意方向上投射的固有角动量只能取$\pm \hbar / 2$的值。由于自旋$1 / 2$,它们必须满足泡利不相容原理,该原理防止两个相同的粒子(质子、中子或电子)
具有相同的空间波函数,除非它们的自旋相反。
核子和电子产生磁场,并通过磁矩与磁场相互作用。像它们的自旋一样,它们的磁矩在任何方向上的投影只能取$\pm \mu_{\mathrm{p}}$或$\pm \mu_{\mathrm{n}}$:
$$
\mu_{\mathrm{p}}=2.792847386(63) \mu_{\mathrm{N}} \quad \mu_{\mathrm{n}}=-1.91304275(45) \mu_{\mathrm{N}} \text {, }
$$
其中核磁子为
$$
\mu_{\mathrm{N}}=\frac{e \hbar}{2 m_{\mathrm{p}}}=3.15245166(28) \times 10^{-14} \mathrm{MeVT}^{-1} .
$$
对于电子,只有质量和数值因子改变
$$
\mu_{\mathrm{e}}=1.001159652193(40) \mu_{\mathrm{B}},
$$
其中玻尔磁子为
$$
\mu_{\mathrm{B}}=\frac{q \hbar}{2 m_{\mathrm{e}}}=5.78838263(52) \times 10^{-11} \mathrm{MeVT}^{-1}
$$

物理代写|核物理代考Nuclear Physics代写|General properties of nuclei

原子核,即核子的束缚态,可以与原子,即原子核和电子的束缚态形成对比。在原子物理学家和核物理学家使用的单位中可以看到差异:
$$
\begin{array}{lll}
\text { length : } & 10^{-10} \mathrm{~m} \text { (atoms) } & \rightarrow 10^{-15} \mathrm{~m}=\mathrm{fm} \text { (nuclei) } \
\text { energy : } \mathrm{eV} \text { (atoms) } & \rightarrow \mathrm{MeV} \text { (nuclei) }
\end{array}
$$
典型的核尺寸比原子尺寸小5个数量级,典型的核结合能比原子能量大6个数量级。在本章中,我们将看到这些差异是由于束缚原子和原子核的力的相对强度和范围。
我们注意到,核结合能仍然是“小”的,因为它们仅为原子核静止能$m c^2$(1.1)的$1 \%$左右。由于核子的结合能与它们的动能相当$m v^2 / 2$,所以原子核内的核子以非相对论速度运动$v^2 / c^2 \sim 10^{-2}$。
原子核或核素由$N$(中子数)和$Z$(质子数)定义。质量数$A$是核子的总数,即$A=N+Z$。原子核可以交替地表示为
$$
(A, Z) \leftrightarrow{ }^A X \leftrightarrow{ }_Z^A X \leftrightarrow{ }_Z^A X_N
$$
其中$X$是与$Z$相关的化学符号(也是相应中性原子的电子数)。例如,${ }^4 \mathrm{He}$是氦-4原子核,即$N=2$和$Z=2$。由于历史原因,${ }^4 \mathrm{He}$也被称为$\alpha$粒子。含有$Z=1$的三个核素也有特殊的名字
$$
{ }^1 \mathrm{H}=\mathrm{p}=\text { proton }{ }^2 \mathrm{H}=\mathrm{d}=\text { deuteron }{ }^3 \mathrm{H}=\mathrm{t}=\text { triton }
$$
虽然数字$(A, Z)$或$(N, Z)$定义了一个核物种,但它们并不能唯一地决定核量子态。除了少数例外,原子核$(A, Z)$拥有丰富的激发态光谱,这些激发态可以通过发射光子衰变到$(A, Z)$的基态。发射的光子通常被称为$\gamma$射线。激发能一般在$\mathrm{MeV}$范围内,寿命一般在$10^{-9}-10^{-15} \mathrm{~s}$范围内。由于它们的高能量和短寿命,激发态在地球上很少见到,当没有歧义时,我们用$(A, Z)$表示相应核的基态。
一些特殊的原子核序列有特殊的名称:
同位素:具有相同的电荷$Z$,但不同的$N$,例如${ }{92}^{238} \mathrm{U}$和${ }{92}^{235} \mathrm{U}$。相应的原子具有几乎相同的化学性质,因为它们是由$Z$电子产生的。同位素有非常不同的核性质,如众所周知的${ }^{238} \mathrm{U}$和${ }^{235} \mathrm{U}$。
等压线:具有相同质量数$A$,如${ }^3 \mathrm{He}$和${ }^3 \mathrm{H}$。由于质子和中子的核相互作用的相似性,不同的等压线通常具有相似的核性质。
相对较少使用的术语是同位异构体(isotone),表示相同$N$但不同$Z$的原子核,例如${ }^{14} \mathrm{C}_6$和${ }^{16} \mathrm{O}_8$。
在给定的量子态中,原子核最重要的特征是它们的大小和结合能。在接下来的两个小节中,我们将讨论核基态的这两个量。

物理代写|核物理代考Nuclear Physics代写

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微观经济学代写

微观经济学是主流经济学的一个分支,研究个人和企业在做出有关稀缺资源分配的决策时的行为以及这些个人和企业之间的相互作用。my-assignmentexpert™ 为您的留学生涯保驾护航 在数学Mathematics作业代写方面已经树立了自己的口碑, 保证靠谱, 高质且原创的数学Mathematics代写服务。我们的专家在图论代写Graph Theory代写方面经验极为丰富,各种图论代写Graph Theory相关的作业也就用不着 说。

线性代数代写

线性代数是数学的一个分支,涉及线性方程,如:线性图,如:以及它们在向量空间和通过矩阵的表示。线性代数是几乎所有数学领域的核心。

博弈论代写

现代博弈论始于约翰-冯-诺伊曼(John von Neumann)提出的两人零和博弈中的混合策略均衡的观点及其证明。冯-诺依曼的原始证明使用了关于连续映射到紧凑凸集的布劳威尔定点定理,这成为博弈论和数学经济学的标准方法。在他的论文之后,1944年,他与奥斯卡-莫根斯特恩(Oskar Morgenstern)共同撰写了《游戏和经济行为理论》一书,该书考虑了几个参与者的合作游戏。这本书的第二版提供了预期效用的公理理论,使数理统计学家和经济学家能够处理不确定性下的决策。

微积分代写

微积分,最初被称为无穷小微积分或 “无穷小的微积分”,是对连续变化的数学研究,就像几何学是对形状的研究,而代数是对算术运算的概括研究一样。

它有两个主要分支,微分和积分;微分涉及瞬时变化率和曲线的斜率,而积分涉及数量的累积,以及曲线下或曲线之间的面积。这两个分支通过微积分的基本定理相互联系,它们利用了无限序列和无限级数收敛到一个明确定义的极限的基本概念 。

计量经济学代写

什么是计量经济学?
计量经济学是统计学和数学模型的定量应用,使用数据来发展理论或测试经济学中的现有假设,并根据历史数据预测未来趋势。它对现实世界的数据进行统计试验,然后将结果与被测试的理论进行比较和对比。

根据你是对测试现有理论感兴趣,还是对利用现有数据在这些观察的基础上提出新的假设感兴趣,计量经济学可以细分为两大类:理论和应用。那些经常从事这种实践的人通常被称为计量经济学家。

Matlab代写

MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中,其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括:数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发,包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统,其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题,尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题,而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问,这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展,得到了许多用户的投入。在大学环境中,它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域,MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要,工具箱允许您学习应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数(M 文件)的综合集合,可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。

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