Единици разстояния, енергията и масата
Атомните ядра и техните съставни частици са много малки, така че да ги измерват в метри или cm неудобни. Физиците ги измерват femtometrah (FM). 1 FM = 10 -15 m, или един квадрилиона на метър. Това е един милион пъти по-малка от нанометра (типичен размер на молекули). протон или размер неутрони само около 1 FM. Има тежки частици, размерът на която е дори по-малко.
Енергия в света на елементарните частици е твърде малък, за да ги оцени в джаули. Вместо това, устройството на електронволта енергия (EV). 1 ЕГ, по дефиниция, е енергията, която електрон придобива електрическо поле при преминаване потенциална разлика от един волт. 1 ЕГ е приблизително равна на 1.6 х 10 -19 J. Електронволтът удобно да се опише ядрени и оптични процеси. Например, газови молекули при стайна температура имат кинетичната енергия на приблизително 1/40 от електрон. Quanta на светлинните фотони в оптичната региона имат енергия от около 1 ЕГ.
Явленията, възникнали на ядрата и в елементарни частици, придружено с много по-големи енергийни промени. Вече се използват megaelectronvolts (MeV) GeV (GeV) и дори teraelectronvolts (TeV). Например, протони и неутрони движат вътре ядра с кинетична енергия на няколко десетки MeV. Енергията на протон-протон или електрон-протонни сблъсъци, при които се забелязва вътрешната структура на протон е няколко GeV. За да се роди най-тежкият от известните частици за днес - върховият кварк - изисква се сблъска протони с енергии около 1 TeV.
Между мащаба на разстояния и енергия мащаб може да се настрои мач. Това може да отнеме фотон с дължина на вълната L и изчисляване на енергията си: E = C-H / L. Когато в - скоростта на светлината, и з - Планк константа, основното квантовата константа равна на около 6.62 х 10 -34 J · S. Това съотношение може да не се използва само за фотона, но и по-широко в оценките на енергия, необходима за изследване на вещество по скалата "микроскопични" измервателни единици L. На 1 GeV съответства на размера от около 1.2 FM.
Според известната формула на Айнщайн E0 = MC 2. масата и енергията почивка са тясно свързани. В света на елементарните частици, тази връзка се проявява в най-прекият път: сблъсък на частици с достатъчно енергия, може да се роди нова тежка частица, и упадъка на стационарно тежка маса на частиците разлика се превръща в кинетична енергия на получените частици.
Поради тази причина, масата на частици, също обикновено се изразява в електронволта (или по-скоро в електрон, разделено на скоростта на светлината на квадрат). 1 ЕГ съответства на теглото на само 1.78 х 10 -36 кг. Електрон в тези единици тежи 0.511 MeV и 0.938 GeV протон. Множество от отворени и по-тежки частици; записът все още е върховият кварк с маса от около 170 GeV. В леката известни частици с ненулеви масови - неутрино - тежи само няколко десетки MeV (MeV).