Egységek távolságok, az energia és a tömeg
Atommagok és az őket alkotó részecskék nagyon kicsik, ezért mérni őket méterben vagy centiméterben kényelmetlen. A fizikusok mérni őket femtometrah (fm). 1 fm = 10 -15 m, vagy az egyik kvadrilion egy méter. Ez egy millió alkalommal kisebb, mint egy nanométer (ez egy tipikus méret molekulák). proton vagy neutron méret csak mintegy 1 fm. Vannak nehéz részecskék, amelyek mérete még kevésbé.
Energia a világon az elemi részecskék is túl kicsi ahhoz, hogy mérni őket joule. Ehelyett, az egység a elektronvolt energiával (eV). 1 eV, definíció szerint, ez az energia, hogy az elektron szerez egy elektromos mezőt halad potenciális különbség egy volt. 1 eV megközelítőleg egyenlő 1,6 × 10 -19 J. elektronvolt kényelmes leírni a nukleáris és optikai folyamatok. Például, a gázmolekulák szobahőmérsékleten egy kinetikus energia körülbelül 1/40 elektron. Quanta fény fotonok az optikai régió energiája körülbelül 1 eV.
A jelenségek belsejében magok és az elemi részecskék kíséretében sokkal nagyobb energia változik. Vannak már használt megaelectronvolts (MeV) GeV (GeV), és még teraelectronvolts (TeV). Például protonok és neutronok belsejében mozog atommagok kinetikus energiája több tíz MeV. Az energia, a proton-proton vagy elektron-proton ütközések, amelynél észrevehetővé válik belső szerkezete egy proton egy pár GeV. Annak érdekében, hogy szülni a legnehezebb az ismert részecskék ma - a top kvark - megköveteli az ütközést protonok energiáját mintegy 1 TeV.
Közötti skálán távolságok és az energia skálán lehet beállítani mérkőzés. Ez eltarthat egy foton hullámhossza L és kiszámítja az energia: E = C · h / L. Ahol c - a fény sebessége, és h - Planck-állandó, alapvető kvantum állandó egyenlő körülbelül 6,62 × 10 -34 J · s. Ez az arány lehet használni nem csak a foton, hanem szélesebb körben az energetikai felmérések szükséges a tanulmány a kérdés a skála L. „mikroszkopikus” mértékegységek 1 GeV megfelel a mérete körülbelül 1,2 fm.
Szerint Einstein híres képlete E0 = mc 2 tömeg és nyugalmi energiája szoros kapcsolatban állnak. A világon az elemi részecskék, ez a kapcsolat nyilvánul meg a legközvetlenebb módon: az ütközés részecskék elegendő energiával is született egy új nehéz részecske, és a pusztulás egy álló nehéz részecske tömegének különbsége alakítjuk kinetikus energia a kapott részecskék.
Emiatt, a tömege részecskék is, általában kifejezve elektronvolt (vagy inkább, elektron osztva a sebesség négyzetének). 1 eV megfelel a súlya mindössze 1,78 x 10 -36 kg. Electron ezek az egységek súlya 0,511 MeV és 0,938 GeV proton. Több nyitott és nehezebb részecskék; a rekord még mindig a top kvark tömegű körülbelül 170 GeV. A legkönnyebb ismert részecskék nem nulla tömegű - neutrínók - súlya csak néhány tíz meV (MeV).