Теоретические сведения

Конспект урока № 21

Тема: Результаты последних исследований на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНЕ

Цели урока: 1. Образовательная:

Умения: владение способами контроля и взаимоконтроля, само и взаимооценки. Рассмотреть результаты последних исследований на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНЕ

2. Воспитательная: воспитание трудолюбия и настойчивости в достижении целей

3. Развивающая: развитие мышления

Форма работы: индивидуальная, парные и групповые взаимодействия.

План урока:

1.Организационная часть
2. Сообщение новых знаний

∙самостоятельное знакомство с новым материалом путем изучения теоретических сведений

3.Первичное усвоение новых знаний:

Организовать осмысленное восприятие новой информации: формулируют выводы, делают записи в тетради.

4. Практическая работа учащихся

5. Сообщение задания на дом

6. Завершение урока ∙оценка работы учащихся.

Теоретические сведения

Эксперимент CMS увидел следы рождения топ-кварков в столкновениях ультрарелятивистских ядер свинца на Большом адронном коллайдере со статистической точностью в 4 σ. Ранее рождение этой самой тяжелой элементарной частицы наблюдали только в протон-протонных и протон-ядерных столкновениях. Ожидается, что рождающиеся в столкновениях ядро-ядро топ-кварки помогут физикам пронаблюдать эволюцию кварк-глюонной плазмы с течением времени и лучше изучить ее свойства. О полученных результатах сообщается в препринте статьи, а недавно она была принята к публикации в журнале Physical Review Letters.

Топ-кварк — кварк третьего поколения, самый тяжелый из шести кварков, а также в принципе самая тяжелая из известных элементарных частиц. Впервые он был обнаружен 25 лет назад на Тэватроне в Фермилабе в столкновениях пар протон-антипротон, где в дальнейшем и были изучены ее основные свойства. Согласно предсказаниям Стандартной модели время жизни топ-кварка составляет всего 5 × 10^-25 секунды, что на порядок меньше характерного времени сильного взаимодействия. Благодаря этой особенности он не адронизируется (в отличие от всех остальных кварков), что делает его идеальной частицей для изучения материи, в которой он образуется.

На Большом адронном коллайдере топ-кварк уже видели в столкновениях протон-протон и протон-ядро, однако эта частица представляет особый интерес для физиков в столкновениях ядро-ядро. Именно в них изучают кварк-глюонную плазму — состояние сильновзаимодействующей материи, в котором кварки и глюоны ведут себя как свободные от конфайнмента квазичастицы, подобно электронам и ионам в обычной плазме. Предполагается, что вселенная полностью состояла из кварк-глюонной плазмы на временных масштабах вплоть до микросекунд после Большого взрыва, из-за чего физикам особенно важно понять, как это состояние материи эволюционирует со временем.

Уже существует ряд методов изучения кварк-глюонной плазмы, мельчайшие «капли» которой рождаются в столкновениях ультрарелятивистских ядер на коллайдерах. К примеру, за ней наблюдают по уменьшению энергии проходящих сквозь нее джетов — струй частиц, рождающихся в ходе адронизации кварков и глюонов. Также за кварк-глюонной плазмой можно наблюдать по подавлению рождения кваркониев, но оба этих метода дают лишь ее усредненные по большому промежутку времени характеристики, ведь время происходящих в них процессов сопоставимо со временем жизни кварк-глюонной плазмы. А время жизни топ-кварка крайне мало, поэтому по взаимодействию продуктов его распада с кварк-глюонной плазмой в различные моменты ее существования можно составить более полную картину ее эволюции с течением времени. О возможностях такого метода ранее сообщалось в теоретическом исследовании одного из ученых в ЦЕРН.

Схематичное изображение возможностей наблюдения за эволюцией кварк-глюонной плазмы по ее взаимодействию с продуктами распада топ-кварка с учетом временных масштабов.

Задание на дом:

Проработать теорию. Записать в тетрадь конспект

Фото работ прислать на электронную почту: helenkha18@ mail.ru

Уровни учебных достижений	Оценка	Критерии оценивания учебных достижений
Недостаточный		Отсутствует ответ на вопрос, задание и т.д.
Начальный		Ученик (ученица) показывает непонимание основного содержания учебного материала или допускает существенные ошибки, которые не может исправить при наводящих вопросах учителя.
Средний		Ученик (ученица) с помощью учителя описывает явление или его части без объяснений соответствующих причин, называет физические явления, различает буквенные обозначения отдельных физических величин, знает единицы измерения отдельных физических величин и формулы из темы, которая изучается.
Достаточный		Ученик (ученица) может объяснять физические явления, исправлять допущенные неточности, обнаруживает знание и понимание основных положений (законов, понятий, формул, теорий), дает полный и правильный ответ; материал излагает в логической последовательности, при этом допускает две-три несущественные ошибки, исправляет ошибки по требованию учителя.
Высокий		Ученик (ученица) свободно владеет изученным материалом, умело использует физическую терминологию, умеет обрабатывать научную информацию: находить новые факты, явления, идеи, самостоятельно использовать их в соответствии с поставленной целью, дает самостоятельно полный и правильный ответ; материал излагает в логической последовательности, литературным языком; при этом допускает одну-две несущественные ошибки, которые самостоятельно исправляет в ходе ответа.