Краткое пояснение: Закон сохранения импульса позволяет определить модуль импульса одного из гамма-квантов, зная массу покоя мезона.
Пошаговое решение:
- Закон сохранения импульса:
В системе отсчета, где первичный π-мезон покоится, его импульс равен нулю. После распада на два γ-кванта, суммарный импульс этих квантов также должен быть равен нулю (закон сохранения импульса).
\[\vec{p_1} + \vec{p_2} = 0\]
Где \[\vec{p_1}\] и \[\vec{p_2}\] — импульсы образовавшихся γ-квантов.
- Модули импульсов равны:
Из закона сохранения импульса следует, что модули импульсов γ-квантов должны быть равны:
\[|p_1| = |p_2| = p\]
Таким образом, достаточно найти модуль импульса одного из γ-квантов.
- Энергия и импульс γ-кванта:
Энергия γ-кванта связана с его импульсом соотношением:
\[E = pc\]
где \[c\] — скорость света.
- Закон сохранения энергии:
Энергия покоя π-мезона равна сумме энергий образовавшихся γ-квантов:
\[m_\pi c^2 = E_1 + E_2 = 2E\]
где \[m_\pi\] — масса π-мезона, \[E_1\] и \[E_2\] — энергии γ-квантов.
- Выражение для импульса:
Подставляем \[E = pc\] в уравнение закона сохранения энергии:
\[m_\pi c^2 = 2pc\]
Отсюда выражаем импульс \[p\]:
\[p = \frac{m_\pi c}{2}\]
- Численное значение импульса:
Подставляем значения массы π-мезона \[m_\pi = 2.4 \cdot 10^{-28}\] кг и скорости света \[c = 3 \cdot 10^8\] м/с:
\[p = \frac{2.4 \cdot 10^{-28} \cdot 3 \cdot 10^8}{2} = 3.6 \cdot 10^{-20}\] кг⋅м/с
Ответ: 3.6 ⋅ 10⁻²⁰ кг⋅м/с