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5分で解ける!素粒子(クォークとレプトン)に関する問題

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この動画の問題と解説

練習

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高校物理 原子17 練習 全部

解説

これでわかる!
練習の解説授業
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中性子や陽子を構成するクォークについての問題ですね。

3つのクォークの合計電気量に注目

高校物理 原子17 練習 (1)の問題文

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中性子は電気量が0です。アップuとダウンdを3つ組み合わせて合計0になる組を考えましょう。 電気量(2/3)eのアップu が1つと、 電気量-(1/3)eのダウンd 2つを組み合わせれば、 (2/3)e-(1/3)e×2=0 より、電気量0となり、中性子となります。

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陽子は電気量が+eです。アップuとダウンdを3つ組み合わせて合計+eとなればよいですね。 電気量(2/3)eのアップu が2つと、 電気量-(1/3)eのダウンd 1つを組み合わせれば、 (2/3)e×2-(1/3)e=e より、電気量+eの陽子ができあがります。

(1)の答え
高校物理 原子17 練習 (1)解答全て

電気量が正反対の反粒子も使おう

高校物理 原子17 練習 (2)問題文

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π+中間子は電気量が+eで、アップuとダウンdのクォーク計2個からなります。

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しかし、アップuが2個だと+4/3e、ダウンdが2個だと−2/3e、アップuとダウンdだと+1/3eとなり、+eが作れないですよね。

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ここで 反粒子 の存在を思い出しましょう。ダウンの反粒子は+1/3eであることから、アップの2/3eとダウンの反粒子1/3eを組み合わせれば、電気量+eのπ+中間子ができあがります。

(2)の答え
高校物理 原子17 練習 (2)答え
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      原子核反応、質量とエネルギー

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