![]()
|
|||
Домашнее задание. Список литературы
Дата:13.05.2020 Группа: А-210 Дисциплина: Физика Тема: 172 Урок. Элементарные частицы На этом уроке мы узнаем историю открытия и классификацию элементарных частиц. Также мы рассмотрим величины, характеризующие их, обсудим четыре фундаментальных взаимодействия. В конце урока мы узнаем, что такое кварки, какие они бывают и как обозначаются, а также подсчитаем общее количество фундаментальных элементарных частиц, известных на данный момент Классификация элементарных частиц История физики элементарных частиц берет свое начало в 90-х годах прошлого столетия, когда в 1897 г. Дж. Томсоном был открыт электрон ( В 1928 году английский физик Дирак предположил, что у каждой элементарной частицы должна быть соответствующая античастица. То есть элементарные частицы рождаются только парами: частица – античастица. Это предположение было подтверждено в 1932 году, когда в космических лучах зарегистрировали позитрон – античастицу по отношению к электрону. В дальнейшем были открыты античастицы всем известным элементарным частицам. Через некоторое время возникли теории, которые объясняли строение атомного ядра. Согласно этим теориям в состав атомных ядер также должны входить частицы, которые осуществляют обменное взаимодействие между открытыми ранее протоном, нейтроном и электроном, они получили название -мезонов. Эти предполагаемые частицы были открыты в промежуток с 1947 по 1950 год ( В итоге было открыто около 400 элементарных частиц. В их многообразии прослеживается более или менее стройная система классификации (см. Рис. 1). Элементарные частицы объединены в три основные группы: фотоны, лептоны, адроны. К группе фотонов относится единственная элементарная частица – фотон, которая была открыта Эйнштейном в 1905 году. К группе лептонов относятся частицы, масса которых порядка электронных масс (электрон, электронное нейтрино; мюон, мюонное нейтрино; тау-лептон, тау-нейтрино; соответствующие античастицы). Адроны являются самыми распространёнными и самыми тяжёлыми частицами. Они делятся на две группы: мезоны и барионы. Рис. 1. Элементарные частицы Величины, характеризующие элементарные частицы. Формула Гелл-Манна – Нишиджимы Каждая элементарная частица характеризуется следующими величинами: 1. 2. m – масса частицы (МэВ); 3. 4. L – лептонный заряд (особое квантовое число, характеризующее лептоны); 5. B – барионный заряд (особое квантовое число, характеризующее барионы); 6. 7. I – изотопический спин. Элементарные частицы можно сгруппировать в мультиплеты (совокупность элементарных частиц, обладающих сходными свойствами). Количество членов мультиплета характеризует изотопический спин: Для примера, у протона и нейтрона изотопический спин равен: Следовательно: Поэтому нуклон представлен двумя состояниями – протоном и нейтроном. Для пионов изотопический спин 8. S – странность (квантовое число, необходимое для описания некоторых короткоживущих частиц). Эту характеристику ввели Гёлл-Манн и Нишиджима в 1954 году для объяснения того, что некоторые элементарные частицы всегда рождаются парами, а также для объяснения аномально долгого времени жизни некоторых элементарных частиц. 9. C – очарование. 10. b – красота. Американский физик Гёлл-Манн и японский физик Нишиджима для характеристики адронов ввели понятие гиперзаряда (Y).
где B – барионный заряд; S – странность; C – очарование; b – красота. Гиперзаряд определяет заряд отдельно взятой частицы по формуле Гелл-Манна – Нишиджимы:
где Например, для нуклонов изотопический спин равен
Или
Фундаментальные взаимодействия элементарных частиц Фундаментальные взаимодействия элементарных частиц подразделяются на четыре вида: сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное (см. табл. 1). Табл. 1. Фундаментальные взаимодействия элементарных частиц Если интенсивность сильного взаимодействия принять за единицу, то интенсивность электромагнитного будет порядка Теория кварков В начале 60 годов XIX столетия было обнаружено более сотни сильновзаимодействующих элементарных частиц адронов. Появилось сомнение, что эти частицы не отражают предельной элементарности. В 1964 году М. Галл-Манн и независимо от него Д. Цвейг предложили теорию кварков как более фундаментальных частиц. На данный момент количество кварков равно 6. Кварк – составная частица любого адрона. Обозначаются кварки Табл. 2. Характеристики кварков Кварки несут дробный электрический заряд, который составляет либо В настоящее время большинство физиков считает кварки подлинно элементарными частицами. Таким образом, количество фундаментальных элементарных частиц на данный момент равно: 1 фотон+12 лептонов+36 кварков (учитывая антикварки и «цвета» кварков)+8 глюоны (элементарные частицы, являющиеся причиной взаимодействия кварков)=57.
Домашнее задание 1. Вопросы (2, 3, 6) в конце параграфа 115 (стр. 336); – Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин. Физика 11 (см. список рекомендованной литературы) 2. Назовите фундаментальные взаимодействия элементарных частиц. 3. Перечислите частицы-переносчики фундаментальных взаимодействий. 4. Какие величины характеризуют элементарные частицы?
Список литературы 1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика 11 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Просвещение, 2010. 2. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2005. 3. Г.Я. Мякишев, А.З. Синяков. Физика: Оптика. Квантовая физика. 11 кл.: Учеб. для углубленного изучения физики – М.: Дрофа, 2002 Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет 1. Интернет-портал Newtheory.ru (Источник). 2. Интернет-портал Physics.ru (Источник). 3. Интернет-портал Bibliotekar.ru (Источник). 4. Интернет-портал Fshq.ru (Источник).
|
|||
|