slajd 6

Faza 1. Od elektrona do pozitrona: 1897-1932

Positron Electron

Slajd 7

Faza 2. Od pozitrona do kvarkova

Slajd 8

Elementarne čestice

Slajd 9

Fundamental Interactions

Slajd 10

Čestice i antičestice

γ hν=2mc2 Elektronski pozitron

slajd 11

slajd 12

Faza 3. Od hipoteze kvarka do danas

Gotovo cijela masa bilo kojeg atoma koncentrirana je u jezgru, koje je sto hiljada puta manje od atoma. Jezgro se sastoji od protona i neutrona, koji se sastoje od kvarkova. (Slika sa www.star.bnl.gov)

slajd 13

Struktura hadrona

Slajd 14

Gluoni

Sile gluona koje vežu kvarkove u protonu ne slabe kako se jedan kvark udaljava od drugog. Kao rezultat toga, kada se pokušava "izvući" kvark iz protona, polje gluona stvara dodatni par kvark-antikvark, i to ne kvark, već je pi-mezon već odvojen od protona. Pi-mezon već može letjeti proizvoljno daleko od protona, jer sile između hadrona slabe s rastojanjem. (Slika sa www.nature.com)

slajd 16

Simetrija elementarnih čestica

moderna teorija elementarnih čestica, koncept simetrije zakona u odnosu na neke transformacije je vodeći. Simetrija se smatra faktorom koji određuje postojanje različitih grupa i porodica elementarnih čestica.

Slajd 17

Slajd 18

Ovako izgleda tipičan "zanimljiv" događaj u CDF detektoru na Tevatronu. Prikazan je pogled na detektor sa kraja. Zrake se sudaraju u smjeru okomitom na uzorak, a proizvedene čestice se raspršuju različite strane, odstupajući u magnetnom polju. Što je veći impuls čestice, to je ona slabije odbijena. Histogram na rubovima pokazuje oslobađanje energije čestica. (Slika sa www-cdf.fnal.gov)

Slajd 19

„Fizički rad

Ova slika ilustruje ponekad dosadan, pa čak i ružan posao koji fizičari moraju obaviti kako bi izolovali rijetke događaje iz svih statistika. Zapravo, često je uopće nemoguće sa sigurnošću reći da li je čestica koja nas zanima rođena ili ne u svakom pojedinom događaju. Smislene informacije mogu se izvući samo iz svih statistika u cjelini. (Umjetničko djelo: CERN. Slika sa www.exploratorium.edu))

Slajd 20

Zadaća

Napišite priču o elementarnim česticama. Sastavite pitanja i odgovore "Yeralash"

Pogledajte sve slajdove

Prezentacija na temu "Elementarne čestice" u fizici u powerpoint formatu. Ova prezentacija za učenike 11. razreda objašnjava fiziku elementarnih čestica i sistematizira znanja o ovoj temi. Svrha rada je razvijanje apstraktnog, ekološkog i naučnog mišljenja učenika zasnovanog na idejama o elementarnim česticama i njihovim interakcijama. Autor prezentacije: Popova I.A., nastavnik fizike.

Fragmenti iz prezentacije

Koliko elemenata ima u periodnom sistemu?

• Samo 92.
• Kako? Ima li još?
• Istina, ali sve ostalo je umjetno dobiveno, ne javlja se u prirodi.
• Dakle - 92 atoma. Od njih se mogu praviti i molekuli, tj. supstance!
• Ali činjenicu da se sve supstance sastoje od atoma tvrdio je Demokrit (400. pne.).
• Bio je veliki putnik, a njegova omiljena izreka je bila:
• "Ne postoji ništa osim atoma i čistog prostora, sve ostalo je pogled"

Vremenski okvir fizike čestica

• Teoretski fizičari su se suočili s najtežim zadatkom da urede cijeli otkriveni "zoološki vrt" čestica i pokušaju da svedu broj osnovnih čestica na minimum, dokazujući da se ostale čestice sastoje od osnovnih čestica.
• Sve ove čestice su bile nestabilne; raspao se na čestice manjih masa, da bi se na kraju pretvorio u stabilan proton, elektron, foton i neutrino (i njihove antičestice).
• Treći. M. Gell-Mann i nezavisno J. Zweig predložili su model za strukturu čestica u jakoj interakciji iz osnovnih čestica - kvarkova
• Ovaj model se sada pretvorio u koherentnu teoriju svih poznatih tipova interakcija čestica.

Kako detektovati elementarnu česticu?

Obično se tragovi (putanja ili tragovi) koje ostavljaju čestice proučavaju i analiziraju na osnovu fotografija.

Klasifikacija elementarnih čestica

Sve čestice su podijeljene u dvije klase:

• Fermioni, koji čine materiju;
• Bozoni kroz koje se odvija interakcija.

Kvarkovi

• Kvarkovi učestvuju u jakim interakcijama, kao iu slabim i elektromagnetnim.
• Gell-Mann i Georg Zweig predložili su model kvarka 1964. godine.
• Paulijev princip: u jednom sistemu međusobno povezanih čestica nikada ne postoje najmanje dvije čestice sa identičnim parametrima ako te čestice imaju polucijeli spin.

Šta je spin?

• Spin pokazuje da postoji prostor stanja koji nema nikakve veze sa kretanjem čestice u običnom prostoru;
• Spin (od engleskog to spin - spin) se često poredi sa ugaonim momentom "vrha koji se brzo okreće" - to nije tačno!
• Spin je intrinzična kvantna karakteristika čestice koja nema analoga u klasičnoj mehanici;
• Spin (od engleskog spin - rotirati [-sya], rotacija) - unutrašnji ugaoni moment elementarnih čestica, koji ima kvantnu prirodu i nije povezan s kretanjem čestice u cjelini

Četiri vrste fizičkih interakcija

• gravitacija,
• elektromagnetni,
• slab,
• jaka.

• Slaba interakcija- mijenja unutrašnju prirodu čestica.
• Jake interakcije- izazivaju razne nuklearne reakcije, kao i nastanak sila koje vežu neutrone i protone u jezgrima.

Osobine kvarkova

• Kvarkovi imaju svojstvo koje se zove naboj boje.
• Postoje tri vrste naboja u boji, koje se konvencionalno označavaju kao
• plava,
• zeleno
• Crveni.
• Svaka boja ima dodatak u vidu svoje anti-boje - anti-plava, anti-zelena i anticrvena.
• Za razliku od kvarkova, antikvarkovi nemaju boju, već antiboju, odnosno naboj suprotne boje.

Svojstva kvarkova: masa

• Kvarkovi imaju dvije glavne vrste masa koje se ne podudaraju po veličini:
• masa trenutnog kvarka, procijenjena u procesima sa značajnim prijenosom na kvadrat impulsa od 4, i
• konstrukcijska masa (blok, sastavna masa); također uključuje masu polja gluona oko kvarka i procjenjuje se na osnovu mase adrona i njihovog sastava kvarka.

Svojstva kvarkova: ukus

• Svaka aroma (vrsta) kvarka karakterizirana je takvim kvantnim brojevima kao što su
• isospin Iz,
• neobičnost S,
• šarm C,
• ljepota (dnost, ljepota) B′,
• istina (topness) T.

Zadaci

• Koja energija se oslobađa prilikom anihilacije elektrona i pozitrona?
• Koja energija se oslobađa prilikom anihilacije protona i antiprotona?
• Koji nuklearni procesi proizvode neutrine?
  • A. Sa α - raspadom.
  • B. Sa β - raspadom.
  • B. Sa zračenjem γ - kvanta.
• Koji nuklearni procesi proizvode antineutrine?
  • A. Sa α - raspadom.
  • B. Sa β - raspadom.
  • B. Sa zračenjem γ - kvanta.
  • D. Uz bilo kakve nuklearne transformacije
• Proton je...
  • A. . . .neutron, pozitron i neutrino.
  • B. . . .mesons.
  • V. . . .kvarkovi.
  • G. Proton nema sastavnih dijelova.
• Neutron je...
  • A. . . .proton, elektron i neutrino.
  • B. . . .mesons.
  • V. . . . kvarkovi.
  • G. Neutron nema sastavnih dijelova.
• Šta su dokazali eksperimenti Davissona i Germera?
  • A. Kvantni karakter apsorpcije energije atomima.
  • B. Kvantna priroda zračenja energije atoma.
  • B. Talasna svojstva svjetlosti.
  • D. Talasna svojstva elektrona.
• Koja od sljedećih formula određuje de Broglieovu valnu dužinu za elektron (m i v su masa i brzina elektrona)?

Test

• Koji fizički sistemi nastaju od elementarnih čestica kao rezultat elektromagnetne interakcije? A. Elektroni, protoni. B. Jezgra atoma. B. Atomi, molekuli materije i antičestice.
• Sa gledišta interakcije, sve čestice su podijeljene u tri tipa: A. Mezoni, fotoni i leptoni. B. Fotoni, leptoni i barioni. B. Fotoni, leptoni i hadroni.
• Šta je glavni faktor u postojanju elementarnih čestica? A. Međusobna transformacija. B. Stabilnost. B. Interakcija čestica jedna s drugom.
• Koje interakcije određuju stabilnost jezgara u atomima? A. Gravitacija. B. Elektromagnetski. B. Nuklearni. D. Slabo.
• Postoje li trajne čestice u prirodi? O: Postoje. B. Ne postoje.
• Realnost transformacije materije u elektromagnetno polje: A. Potvrđena iskustvom anihilacije elektrona i pozitrona. B. Potvrđeno iskustvom anihilacije elektrona i protona.
• Reakcija transformacije materije u polju: A. e + 2γ → e + B. e + 2γ → e- C. e + + e- \u003d 2γ.
• Koja je interakcija odgovorna za transformaciju elementarnih čestica jedna u drugu? A. Jaka interakcija. B. Gravitacioni. C. Slaba interakcija D. Jaka, slaba, elektromagnetna.

1 slajd

Elementarne čestice Opštinska budžetska nestandardna obrazovna ustanova "Gimnazija br. 1 po imenu Tasirov G.Kh. grada Belova" Prezentacija za čas fizike u 11. razredu (profilni nivo) Izvršila: Popova I.A., nastavnik fizike Belovo, 2012.

2 slajd

Svrha: Upoznavanje sa fizikom elementarnih čestica i sistematizacija znanja o temi. Razvoj apstraktnog, ekološkog i naučnog mišljenja učenika zasnovanog na idejama o elementarnim česticama i njihovim interakcijama

3 slajd

Koliko elemenata ima u periodnom sistemu? Samo 92. Kako? Ima li još? Istina, ali sve ostalo je umjetno dobiveno, ne javlja se u prirodi. Dakle - 92 atoma. Od njih se mogu praviti i molekuli, tj. supstance! Ali činjenicu da se sve supstance sastoje od atoma tvrdio je Demokrit (400. pne.). Bio je veliki putnik, a njegova omiljena izreka je bila: "Ne postoji ništa osim atoma i čistog prostora, sve ostalo je pogled"

4 slajd

Antičestica - čestica koja ima istu masu i spin, ali suprotne vrijednosti naelektrisanja svih vrsta; Hronologija fizike čestica Svaka elementarna čestica ima svoju antičesticu Datum Ime naučnika Otkriće (hipoteza) 400 pne. Demokritov atom Početak XX veka. Thomson Electron 1910 E. Rutherford Proton 1928 Dirac i Anderson Otkriće pozitrona 1928 A. Einstein Photon 1929 P. Dirac Predviđanje postojanja antičestica 1931 Pauli Otkriće neutrina i antineutrina 1931 Pauli Otkriće neutrina i antineutrina 1928 W. Pauli Predviđanje postojanja neutrina 1935 Yukawa Otkriće mezona

5 slajd

Hronologija fizike čestica Sve ove čestice su bile nestabilne, tj. raspao se na čestice manjih masa, da bi se na kraju pretvorio u stabilan proton, elektron, foton i neutrino (i njihove antičestice). Teoretski fizičari su se suočili s najtežim zadatkom da urede cijeli otkriveni "zoološki vrt" čestica i pokušaju da svedu broj osnovnih čestica na minimum, dokazujući da se ostale čestice sastoje od fundamentalnih čestica Datum Otkriće (hipoteza) Druga faza 1947-e. Otkriveno je nekoliko stotina novih elementarnih čestica, čija se masa kreće od 140 MeV do 2 GeV.

6 slajd

Hronologija fizike čestica Ovaj model se sada pretvorio u koherentnu teoriju svih poznatih tipova interakcija čestica. Datum Ime naučnika Otkriće (hipoteza) Treća faza 1962 M. Gell-Munny nezavisno J. Zweig Predložio model za strukturu čestica u jakoj interakciji iz osnovnih čestica - kvarkova 1995 Otkriće posljednjeg od očekivanih, šestog kvarka

7 slajd

Kako detektovati elementarnu česticu? Obično se tragovi (putanja ili tragovi) koje ostavljaju čestice proučavaju i analiziraju na osnovu fotografija.

8 slajd

Klasifikacija elementarnih čestica Sve čestice se dijele u dvije klase: Fermioni, koji čine materiju; Bozoni kroz koje se odvija interakcija.

9 slajd

Klasifikacija elementarnih čestica Fermioni se dijele na lepton kvarkove. Kvarkovi učestvuju u jakim interakcijama, kao iu slabim i elektromagnetnim.

10 slajd

Kvarkovi Gell-Mann i Georg Zweig predložili su model kvarka 1964. Paulijev princip: u istom sistemu međusobno povezanih čestica nikada ne postoje najmanje dvije čestice sa identičnim parametrima ako te čestice imaju polucijeli spin. M. Gell-Mann na konferenciji 2007

11 slajd

Šta je spin? Spin pokazuje da postoji prostor stanja koji nema nikakve veze sa kretanjem čestice u običnom prostoru; Spin (od engleskog to spin - vrtjeti) se često poredi sa ugaonim momentom "vrha koji se brzo okreće" - to nije tačno! Spin je intrinzična kvantna karakteristika čestice koja nema analoga u klasičnoj mehanici; Spin (od engleskog spin - okret [-sya], rotacija) - unutrašnji ugaoni moment elementarnih čestica, koji ima kvantnu prirodu i nije povezan s kretanjem čestice u cjelini

12 slajd

Spinovi nekih mikročestica Spin Opći naziv čestica Primjeri 0 skalarne čestice π-mezoni, K-mezoni, Higsov bozon, atomi i jezgra4He, parno-parna jezgra, parapozitronijum 1/2 spinor čestice elektron, kvarkovi, proton, neutron, atomi3He i jezgra 1 vektorske čestice foton, gluon, vektorski mezoni, ortopozitronijum 3/2 spin-vektorske čestice Δ-izobare 2 tenzorske čestice graviton, tenzorski mezoni

13 slajd

Kvarkovi Kvarkovi učestvuju u jakim interakcijama, kao iu slabim i elektromagnetnim interakcijama. Frakcioni naboji kvarkova - od -1/3e do +2/3e (e je naelektrisanje elektrona). Kvarkovi u današnjem Univerzumu postoje samo u vezanim stanjima – samo kao dio adrona. Na primjer, proton je uud, neutron je udd.

14 slajd

Četiri vrste fizičkih interakcija su gravitacione, elektromagnetne, slabe i jake. Slaba interakcija - mijenja unutrašnju prirodu čestica. Snažne interakcije - uzrokuju različite nuklearne reakcije, kao i nastanak sila koje vežu neutrone i protone u jezgrima. Nuklearni mehanizam interakcija jedan: zbog razmjene drugih čestica - nosilaca interakcije.

15 slajd

Elektromagnetna interakcija: nosilac - foton. Gravitaciona interakcija: nosioci - kvanti gravitacionog polja - gravitoni. Slabe interakcije: nosioci - vektorski bozoni. Nosioci jakih interakcija: gluoni (od engleske riječi glue - ljepilo), sa masom mirovanja jednakom nuli. Četiri vrste fizičkih interakcija I fotoni i gravitoni nemaju masu (masu mirovanja) i uvijek se kreću brzinom svjetlosti. Suštinska razlika između nosilaca slabe interakcije od fotona i gravitona je njihova masivnost. Interakcija Raspon Konst. Gravitaciono Beskonačno veliko 6,10-39 Elektromagnetno Beskonačno veliko 1/137 Slab Ne prelazi 10-16 cm 10-14 Jaki Ne prelazi 10-13 cm 1

16 slajd

17 slajd

Kvarkovi imaju svojstvo koje se zove naboj boje. Postoje tri vrste naboja u boji, konvencionalno označene kao plava, zelena, crvena. Svaka boja ima dodatak u vidu svoje anti-boje - anti-plava, anti-zelena i anticrvena. Za razliku od kvarkova, antikvarkovi nemaju boju, već antiboju, odnosno naboj suprotne boje. Svojstva kvarkova: boja

18 slajd

Kvarkovi imaju dva glavna tipa masa koje se razlikuju po veličini: masu trenutnog kvarka, procijenjenu u procesima sa značajnim prijenosom kvadrata 4 impulsa, i strukturnu masu (blok, sastavna masa); također uključuje masu polja gluona oko kvarka i procjenjuje se na osnovu mase adrona i njihovog sastava kvarka. Svojstva kvarkova: masa

19 slajd

Svaki ukus (vrsta) kvarka karakterišu kvantni brojevi kao što su izospin Iz, neobičnost S, šarm C, šarm (dno, lepota) B′, istina (vrh) T. Svojstva kvarkova: ukus

20 slajd

Osobine kvarkova: aroma Simbol Naziv Naboj Masa rus. engleski Prva generacija d niže dole −1/3 ~ 5 MeV/c² gore gore +2/3 ~ 3 MeV/c² Druga generacija s čudno čudno −1/3 95 ± 25 MeV/c² c šarm (začarano) +2/ 3 1,8 GeV/c² Treća generacija b lijepa ljepota (dolje) −1/3 4,5 GeV/c² t istinita istina (gore) +2/3 171 GeV/c²

21 slajd

22 slajd

23 slajd

Karakteristike kvarkova Karakteristika Vrsta kvarka duscbt Električni naboj Q -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 Barionski broj B 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1 /3 Spin J 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 Paritet P +1 +1 +1 +1 +1 +1 Isospin I 1/2 1/2 0 0 0 0 Projekcija izospina I3 -1/ 2 +1/2 0 0 0 0 Neobičnost s 0 0 -1 0 0 0 Šarm c 0 0 0 +1 0 0 Dno b 0 0 0 0 -1 0 Vrh t 0 0 0 0 0 +1 Masa u hadronu, GeV 0,31 0,31 0,51 1,8 5 180 Masa "slobodnog" kvarka, GeV ~0,006 ~0,003 0,08-0,15 1,1-1,4 4,1-4,9 174+5

24 slajd

25 slajd

26 slajd

27 slajd

Koji nuklearni procesi proizvode neutrine? A. Sa α - raspadom. B. Sa β - raspadom. B. Sa zračenjem γ - kvanta. D. Uz bilo kakve nuklearne transformacije

28 slajd

Koji nuklearni procesi proizvode antineutrine? A. Sa α - raspadom. B. Sa β - raspadom. B. Sa zračenjem γ - kvanta. D. Uz bilo kakve nuklearne transformacije

slajd 1

slajd 2

slajd 3

slajd 4

slajd 5

slajd 6

Slajd 7

Slajd 8

Slajd 9

slajd 10

slajd 11

slajd 12

slajd 13

slajd 14

slajd 15

slajd 16

slajd 17

slajd 18

slajd 19

slajd 20

slajd 21

slajd 22

slajd 23

slajd 24

slajd 25

slajd 26

slajd 27

slajd 28

slajd 1

Elementarne čestice

slajd 2

Uvod
Elementarne čestice u tačnom značenju ovog pojma su primarne, dalje nerazgradive čestice, od kojih se, prema pretpostavci, sastoji sva materija. Koncept "elementarnih čestica" u modernoj fizici izražava ideju o primitivnim entitetima koji određuju sva poznata svojstva materijalnog svijeta, ideju koja je nastala u ranim fazama formiranja prirodnih znanosti i uvijek je igrala važnu ulogu. u svom razvoju.
Postojanje elementarnih čestica je svojevrsni postulat, a provjera njegove valjanosti jedan je od najvažnijih zadataka fizike.

slajd 3

Kratki istorijski podaci
Otkriće elementarnih čestica bio je prirodan rezultat opšteg napretka u proučavanju strukture materije, koji je fizika ostvarila krajem 19. veka. Pripremljena je opsežnim proučavanjem optičkih spektra atoma, proučavanjem električnih pojava u tečnostima i gasovima, otkrićem fotoelektričnosti, rendgenskih zraka, prirodne radioaktivnosti, što je svedočilo o postojanju složene strukture materije.
Otkriće: Elektron je nosilac negativnog elementa električni naboj u atomima, 1897 Thomson. Protoni su čestice sa jedinicom pozitivan naboj i težina, 1919. Rutherford Neutron - masa bliska masi protona, ali nema naboj, 1932. Chadwick Photon - 1900 Započeo Planckovu teoriju Neutrino - čestica koja gotovo da ne stupa u interakciju s materijom, 1930. Pauli

slajd 4

Od 30-ih do ranih 50-ih. proučavanje E. h. bilo je usko povezano sa proučavanjem kosmičkih zraka. 1932. godine, u sastavu kosmičkih zraka, K. Anderson je otkrio pozitron (e+) - česticu mase elektrona, ali sa pozitivnim električnim nabojem. Pozitron je bio prva otkrivena antičestica. Godine 1936. američki fizičari K. Anderson i S. Neddermeyer otkrili su mione (oba znaka električnog naboja) u proučavanju kosmičkih zraka - čestice mase od oko 200 elektronskih masa, ali inače iznenađujuće slične po svojstvima e-, e +. Kasne 40-te - rane 50-te. bili su obilježeni otkrićem velike grupe čestica sa neobičnim svojstvima, nazvanih "čudne".

slajd 5

Osnovna svojstva elementarnih čestica. Interakcione klase
Sve E. h. su objekti izuzetno malih masa i veličina. Za većinu njih, mase su reda veličine mase protona, jednake 1,6 × 10-24 g (samo je masa elektrona primjetno manja: 9 × 10-28 g). Veličine protona, neutrona i p-mezona određene eksperimentom jednake su po redu veličine 10-13 cm kvantne specifičnosti njihovog ponašanja. Karakteristične talasne dužine koje treba pripisati E. h. kvantna teorija reda veličine su bliske tipičnim veličinama na kojima se vrši njihova interakcija (na primjer, za p-mezon 1,4 × 10-13 cm). To dovodi do činjenice da su kvantne pravilnosti odlučujuće za E. h.

slajd 6

Najvažnije kvantno svojstvo svih elektromagnetnih čestica je njihova sposobnost da se rađaju i uništavaju (emituju i apsorbuju) kada su u interakciji sa drugim česticama. U tom pogledu, oni su potpuno analogni fotonima.
Oni određuju vezu protona i neutrona u jezgrima atoma i osiguravaju izuzetnu snagu ovih formacija, koja je u osnovi stabilnosti materije u zemaljskim uslovima.
Posebno su elektromagnetne interakcije odgovorne za vezivanje atomskih elektrona sa jezgrima i vezivanje atoma u molekulima.
Slabe interakcije uzrokuju vrlo sporo odvijanje procesa s E. h., također uzrokuju spore propadanje.

Slajd 7

karakterizira prvenstveno činjenica da imaju jake interakcije, uz elektromagnetne i slabe
učestvuju samo u elektromagnetnim i slabim interakcijama

Slajd 8

Slajd 9

Slajd 10

Neki opći problemi teorije elementarnih čestica
Nije poznato koliki je ukupan broj leptona, kvarkova i raznih vektorskih čestica i da li postoje fizički principi koji određuju taj broj. Razlozi za podjelu čestica sa spinom 1/2 prema 2 su nejasni razne grupe: leptoni i kvarkovi Nije jasno porijeklo unutrašnjih kvantnih brojeva leptona i kvarkova (L, B, 1, Y, Ch) i takve karakteristike kvarkova i gluona kao što je "boja" Koji su stepeni slobode povezani sa unutrašnjim kvantni brojevi Koji mehanizam određuje mase prave E. h Koji je razlog za prisustvo različitih klasa interakcija sa različitim svojstvima simetrije u E. h.

slajd 11

Zaključak
Dakle, tendencija ka istovremenom razmatranju različitih klasa interakcija E. h. najvjerovatnije bi trebala biti logično upotpunjena uključivanjem gravitacijske interakcije u opću shemu. Upravo na osnovu istovremenog razmatranja svih vrsta interakcija najvjerovatnije je očekivati ​​stvaranje buduće teorije elektrodinamike.