slaid 2
§114-115. Elementaarosakesed. Antiosakesed.
Tunniplaan 1. Esitlus " Elementaarosakesed". 2. Uus materjal. 3. Teadmiste kinnistamine. 4. L.R. .
slaid 3
Õpilaste küsitlus
1. Milliseid elementaarosakesi tead? 2. Mida tähendab mõiste "elementaarne"? 3. Kas on veel elementaarosakesi? 4. Kuidas need võivad erineda? 5. Kuidas seda teada saada?
slaid 4
Elementaarosakesed on teada, et ...
prootonid ja neutronid muunduvad vastastikku. seal on üle 350 elementaarosakese. Need erinevad massi, märgi ja laengu suuruse ning eluea poolest. Enamik neist on lühiajalised. Carl David Anderson (1932) avastas positroni. Paul Dirac - ennustas selle olemasolu ja hävitamise protsessi. (Vt õpik, 1933. Eksperimendiga kinnitatud). 1955 Avastati antiprooton ja antineutron. Sündis antiaine idee. 1969 Serpuhhov. Antiheeliumi aatomite tuumad. Hadronid – interakteeruvad tuumajõudude kaudu (omadused?) 1964. Kvarkide hüpotees. (Vt õpikut.) Leptonid ei suhtle tuumajõudude kaudu.
slaid 5
Kolm etappi
slaid 6
1. etapp. Elektronist positronini: 1897-1932
Positroni elektron
Slaid 7
2. etapp. Positronitest kvarkideni
Slaid 8
Elementaarosakesed
Slaid 9
Põhilised interaktsioonid
Slaid 10
Osakesed ja antiosakesed
γ hν=2mc2 elektronpositron
slaid 11
slaid 12
3. etapp. Kvarkide hüpoteesist tänapäevani
Peaaegu kogu aatomi mass on koondunud tuuma, mis on aatomist sada tuhat korda väiksem. Tuum koosneb prootonitest ja neutronitest, mis koosnevad kvarkidest. (Joonis saidilt www.star.bnl.gov)
slaid 13
Hadronite ehitus
Slaid 14
Gluoonid
Prootonis kvarke seovad gluoonjõud ei nõrgene, kui üks kvark teisest eemaldub. Selle tulemusena tekitab gluooniväli prootonist kvarki “välja tõmbamisel” täiendava kvark-antikvark-paari ja mitte kvark, vaid pi-meson on juba prootonist eraldatud. Pi-meson võib lennata juba meelevaldselt prootonist kaugele, sest hadronitevahelised jõud nõrgenevad kauguse kasvades. (Joonis saidilt www.nature.com)
slaid 16
Elementaarosakeste sümmeetria
kaasaegne teooria elementaarosakesed, seaduste sümmeetria mõiste mõne teisenduse suhtes on juhtiv. Sümmeetriat peetakse teguriks, mis määrab erinevate elementaarosakeste rühmade ja perekondade olemasolu.
Slaid 17
Slaid 18
Selline näeb välja tüüpiline "huvitav" sündmus Tevatroni CDF-detektoris. Kuvatakse detektori vaade otsast. Talad põrkuvad mustriga risti ja tekkivad osakesed hajuvad sisse erinevad küljed, kaldub magnetväljas kõrvale. Mida suurem on osakese impulss, seda nõrgemalt see kõrvale kaldub. Servadel olev histogramm näitab osakeste energia vabanemist. (Joonis saidilt www-cdf.fnal.gov)
Slaid 19
"Füüsiline töö
See joonis illustreerib mõnikord igavat ja isegi tühist tööd, mida füüsikud peavad tegema, et haruldasi sündmusi kogu statistikast eraldada. Tegelikult on sageli võimatu kindlalt öelda, kas meid huvitav osake sündis igal konkreetsel sündmusel või mitte. Sisulist teavet saab ammutada ainult kogu statistikast tervikuna. (Kunstiteos: CERN. Joon saidilt www.exploratorium.edu))
Slaid 20
Kodutöö
Kirjutage lugu elementaarosakestest. Koostage küsimused ja vastused "Yeralash"
Kuva kõik slaidid
Ettekanne teemal "Elementaarosakesed" füüsikas powerpoint formaadis. See 11. klassi õpilastele mõeldud esitlus selgitab elementaarosakeste füüsikat ja süstematiseerib selleteemalisi teadmisi. Töö eesmärk on arendada õpilaste abstraktset, ökoloogilist ja loodusteaduslikku mõtlemist, mis põhineb ideedel elementaarosakeste ja nende vastasmõjude kohta. Ettekande autor: Popova I.A., füüsikaõpetaja.
Fragmendid esitlusest
Mitu elementi on perioodilisustabelis?
- Ainult 92.
- Kuidas? Kas on veel?
- Tõsi, aga kõik ülejäänud on kunstlikult saadud, looduses neid ei esine.
- Seega - 92 aatomit. Nendest saab valmistada ka molekule, st. aineid!
- Kuid tõsiasja, et kõik ained koosnevad aatomitest, väitis Demokritos (400 eKr).
- Ta oli suurepärane reisija ja tema lemmikütlus oli:
- "Pole midagi peale aatomite ja puhta ruumi, kõik muu on vaade"
Osakeste füüsika ajaskaala
- Teoreetiliste füüsikute ees seisis kõige keerulisem ülesanne korraldada kogu avastatud osakeste "loomaaed" ja püüda viia põhiosakeste arv miinimumini, tõestades, et teised osakesed koosnevad põhiosakestest.
- Kõik need osakesed olid ebastabiilsed; lagunesid väiksema massiga osakesteks, muutudes lõpuks stabiilseks prootoniks, elektroniks, footoniks ja neutriinoks (ja nende antiosakesteks).
- Kolmas. M. Gell-Mann ja sõltumatult J. Zweig pakkusid välja mudeli tugevalt interakteeruvate osakeste struktuuriks põhiosakestest - kvarkidest
- See mudel on nüüdseks muutunud kõigi teadaolevate osakeste interaktsiooni tüüpide sidusaks teooriaks.
Kuidas tuvastada elementaarosakest?
Tavaliselt uuritakse ja analüüsitakse fotodelt osakeste jäetud jälgi (trajektoore või jälgi).
Elementaarosakeste klassifikatsioon
Kõik osakesed jagunevad kahte klassi:
- Fermionid, mis moodustavad aine;
- Bosonid, mille kaudu interaktsioon toimub.
Kvargid
- Kvargid osalevad tugevates vastasmõjudes, aga ka nõrkades ja elektromagnetilistes vastasmõjudes.
- Gell-Mann ja Georg Zweig pakkusid välja kvargimudeli 1964. aastal.
- Pauli põhimõte: ühes omavahel seotud osakeste süsteemis ei eksisteeri kunagi vähemalt kahte ühesuguste parameetritega osakest, kui nendel osakestel on pooltäisarvuline spin.
Mis on spin?
- Spin demonstreerib, et on olemas olekuruum, millel pole midagi pistmist osakese liikumisega tavaruumis;
- Spinni (inglise keelest spin - to spin) võrreldakse sageli "kiiresti pöörleva ülaosa" nurkimpulssiga - see pole tõsi!
- Spin on osakese olemuslik kvantkarakteristik, millel pole klassikalises mehaanikas analoogi;
- Spin (inglise keelest spin - rotate [-sya], rotation) - elementaarosakeste sisemine nurkimment, millel on kvant iseloom ja mis ei ole seotud osakese kui terviku liikumisega
Neli tüüpi füüsilist suhtlust
- gravitatsioon,
- elektromagnetiline,
- nõrk,
- tugev.
- Nõrk interaktsioon- muudab osakeste sisemist olemust.
- Tugevad vastasmõjud- põhjustada erinevaid tuumareaktsioone, aga ka jõudude tekkimist, mis seovad tuumades neutroneid ja prootoneid.
Kvarkide omadused
- Kvarkidel on omadus, mida nimetatakse värvilaenguks.
- Värvilaengut on kolme tüüpi, mida tavapäraselt tähistatakse kui
- sinine,
- roheline
- Punane.
- Igale värvile on lisatud anti-värvi - anti-sinine, anti-roheline ja anti-punane.
- Erinevalt kvarkidest pole antikvarkidel värv, vaid antivärv ehk vastupidine värvilaeng.
Kvarkide omadused: mass
- Kvarkidel on kaks peamist massitüüpi, mis suurusjärgus ei ühti:
- voolu kvargi mass, mis on hinnatud olulise 4-impulsilise ruudu ülekandega protsessides, ja
- struktuurne mass (plokk, koostisosa mass); hõlmab ka kvarki ümbritseva gluoonivälja massi ning seda hinnatakse hadronite massi ja nende kvarkide koostise põhjal.
Kvarkide omadused: maitse
- Iga kvargi maitset (liiki) iseloomustavad sellised kvantarvud nagu
- isospin Iz,
- veidrus S,
- võlu C,
- ilu (põhjalikkus, ilu) B′,
- tõde (topness) T.
Ülesanded
- Milline energia vabaneb elektroni ja positroni annihilatsioonil?
- Milline energia vabaneb prootoni ja antiprootoni annihilatsioonil?
- Millised tuumaprotsessid tekitavad neutriinosid?
- A. Koos α - lagunemine.
- B. Koos β - lagunemine.
- B. γ - kvantide kiirgusega.
- Millised tuumaprotsessid tekitavad antineutriinosid?
- A. Koos α - lagunemine.
- B. Koos β - lagunemine.
- B. γ - kvantide kiirgusega.
- D. Mis tahes tuumatransformatsiooniga
- Prooton on...
- A. . . .neutron, positron ja neutriino.
- B. . . .mesonid.
- V. . . .kvarkid.
- G. Prootonil ei ole koostisosi.
- Neutron on...
- A. . . .prooton, elektron ja neutriino.
- B. . . .mesonid.
- V. . . . kvargid.
- G. Neutronil ei ole koostisosi.
- Mida tõestasid Davissoni ja Germeri katsed?
- A. Aatomite energia neeldumise kvantiseloom.
- B. Aatomite energiakiirguse kvantloomus.
- B. Valguse lainelised omadused.
- D. Elektronide lainelised omadused.
- Milline järgmistest valemitest määrab elektroni de Broglie lainepikkuse (m ja v on elektroni mass ja kiirus)?
Test
- Millised füüsikalised süsteemid tekivad elementaarosakestest elektromagnetilise vastastikmõju tulemusena? A. Elektronid, prootonid. B. Aatomite tuumad. B. Aatomid, aine molekulid ja antiosakesed.
- Interaktsiooni seisukohalt jagunevad kõik osakesed kolme tüüpi: A. Mesonid, footonid ja leptonid. B. Footonid, leptonid ja barüonid. B. Footonid, leptonid ja hadronid.
- Mis on elementaarosakeste olemasolu peamine tegur? A. Vastastikune ümberkujundamine. B. Stabiilsus. B. Osakeste vastastikmõju üksteisega.
- Millised vastastikmõjud määravad tuumade stabiilsuse aatomites? A. Gravitatsioon. B. Elektromagnetiline. B. Tuuma. D. Nõrk.
- Kas looduses leidub püsivaid osakesi? A. Neid on. B. Ei ole olemas.
- Aine elektromagnetväljaks muutumise tegelikkus: A. Seda kinnitab elektroni ja positroni annihilatsiooni kogemus. B. Seda kinnitab elektroni ja prootoni annihilatsiooni kogemus.
- Aine muundumise reaktsioon väljas: A. e + 2γ → e + B. e + 2γ → e- C. e + + e- \u003d 2γ.
- Milline interaktsioon vastutab elementaarosakeste üksteiseks muutumise eest? A. Tugev suhtlus. B. Gravitatsiooniline. C. Nõrk interaktsioon D. Tugev, nõrk, elektromagnetiline.
1 slaid
Elementaarosakesed Vallaeelarveline mittestandardne õppeasutus "Belovo linna Tasirov G.Kh. nimeline gümnaasium nr 1" Esitlus füüsikatunni jaoks 11. klassis (profiili tase) Lõpetanud: Popova I.A., Belovo füüsikaõpetaja, 2012
2 slaidi
Eesmärk: Osakeste elementaarfüüsikaga tutvumine ja selleteemaliste teadmiste süstematiseerimine. Abstraktse, ökoloogilise ja teadusliku mõtlemise arendamine õpilastes, tuginedes ideedele elementaarosakeste ja nende vastasmõju kohta
3 slaidi
Mitu elementi on perioodilisustabelis? Ainult 92. Kuidas? Kas on veel? Tõsi, aga kõik ülejäänud on kunstlikult saadud, looduses neid ei esine. Seega - 92 aatomit. Nendest saab valmistada ka molekule, st. aineid! Kuid tõsiasja, et kõik ained koosnevad aatomitest, väitis Demokritos (400 eKr). Ta oli suur reisija ja tema lemmikütlus oli: "Pole midagi peale aatomite ja puhta ruumi, kõik muu on vaade."
4 slaidi
Antiosake - osake, millel on sama mass ja spin, kuid igat tüüpi laengute väärtused on vastupidised; Osakeste füüsika kronoloogia Igal elementaarosakel on oma antiosake Kuupäev Teadlase nimi Avastus (hüpotees) 400 eKr. Demokritose aatom XX sajandi algus. Thomson Electron 1910 E. Rutherford Proton 1928 Dirac ja Anderson Positroni avastamine 1928 A. Einstein Photon 1929 P. Dirac Antiosakeste olemasolu ennustus 1931 Pauli Neutriino ja antineutriino avastamine 1932 J. Neutroni ja antineutriino avastamine 1932 J. Positron Chadwickle19 -32 Neutroni Pauli Prognoos neutriinode olemasolu kohta 1935 Yukawa Mesoni avastamine
5 slaidi
Osakeste füüsika kronoloogia Kõik need osakesed olid ebastabiilsed, st. lagunesid väiksema massiga osakesteks, muutudes lõpuks stabiilseks prootoniks, elektroniks, footoniks ja neutriinoks (ja nende antiosakesteks). Teoreetiliste füüsikute ees seisis kõige keerulisem ülesanne korraldada kogu avastatud osakeste "loomaaed" ja püüda viia põhiosakeste arv miinimumini, tõestades, et teised osakesed koosnevad põhiosakestest Kuupäev Avastamine (hüpotees) Teine etapp 1947 -s. Avastatud on mitusada uut elementaarosakest massiga 140 MeV kuni 2 GeV.
6 slaidi
Osakeste füüsika kronoloogia See mudel on nüüdseks muutunud kõigi teadaolevate osakeste interaktsiooni tüüpide sidusaks teooriaks. Kuupäev Teadlase nimi Avastus (hüpotees) Kolmas etapp 1962 M. Gell-Munny iseseisvalt J. Zweig pakkus välja mudeli tugevalt interakteeruvate osakeste struktuuriks fundamentaalosakestest - kvarkidest 1995. Viimase eeldatava, kuuenda kvargi avastamine
7 slaidi
Kuidas tuvastada elementaarosakest? Tavaliselt uuritakse ja analüüsitakse fotodelt osakeste jäetud jälgi (trajektoore või jälgi).
8 slaidi
Elementaarosakeste klassifikatsioon Kõik osakesed jagunevad kahte klassi: Fermioonid, mis moodustavad aine; Bosonid, mille kaudu interaktsioon toimub.
9 slaidi
Elementaarosakeste klassifikatsioon Fermionid jagunevad leptonikvarkideks. Kvargid osalevad tugevates vastasmõjudes, aga ka nõrkades ja elektromagnetilistes vastasmõjudes.
10 slaidi
Kvargid Gell-Mann ja Georg Zweig pakkusid välja kvargimudeli 1964. aastal. Pauli põhimõte: samas omavahel seotud osakeste süsteemis ei eksisteeri kunagi vähemalt kahte ühesuguste parameetritega osakest, kui nendel osakestel on pooltäisarvuline spin. M. Gell-Mann konverentsil 2007. a
11 slaidi
Mis on spin? Spin demonstreerib, et on olemas olekuruum, millel pole midagi pistmist osakese liikumisega tavaruumis; Spinni (inglise keelest spin - to spin) võrreldakse sageli "kiiresti pöörleva ülaosa" nurkimpulssiga - see pole tõsi! Spin on osakese olemuslik kvantkarakteristik, millel pole klassikalises mehaanikas analoogi; Spin (inglise keelest. Spin - pöörlema [-sya], pöörlemine) - elementaarosakeste sisemine nurkimpulss, millel on kvant iseloom ja mis ei ole seotud osakese kui terviku liikumisega
12 slaidi
Mõnede mikroosakeste spinnid Spin Osakeste üldnimetus Näited 0 skalaarosakesed π-mesonid, K-mesonid, Higgsi boson, aatomid ja tuumad4He, paaris-paarituumad, parapositronium 1/2 spinorosakesed elektron, kvargid, prooton, neutron,3He aatomid ja tuumad 1 vektorosakesed footon , gluoon, vektormesonid, ortopositronium 3/2 spin-vektori osakesed Δ-isobaarist 2 tensorosakesed graviton, tensormesonid
13 slaidi
Kvargid Kvargid osalevad tugevas vastasmõjus, samuti nõrgas ja elektromagnetilises vastasmõjus. Kvarkide fraktsioonilised laengud - -1/3e kuni +2/3e (e on elektronide laeng). Kvargid eksisteerivad tänapäeva universumis ainult seotud olekus – ainult hadronite osana. Näiteks prooton on uud, neutron on udd.
14 slaidi
Nelja tüüpi füüsikalisi vastastikmõjusid on gravitatsiooniline, elektromagnetiline, nõrk, tugev. Nõrk interaktsioon – muudab osakeste sisemist olemust. Tugev vastastikmõju – põhjustab erinevaid tuumareaktsioone, aga ka jõudude tekkimist, mis seovad tuumades neutroneid ja prootoneid. Tuuma interaktsioonide mehhanism üks: teiste osakeste vahetuse tõttu - vastastikmõju kandjad.
15 slaidi
Elektromagnetiline interaktsioon: kandja - footon. Gravitatsiooniline vastastikmõju: kandjad - gravitatsioonivälja kvantid - gravitonid. Nõrgad interaktsioonid: kandjad – vektorbosonid. Tugeva interaktsiooni kandjad: gluoonid (ingliskeelsest sõnast liim - liim), mille puhkemass on võrdne nulliga. Neli tüüpi füüsikalist vastasmõju Nii footonitel kui ka gravitonitel puudub mass (puhkemass) ja nad liiguvad alati valguse kiirusel. Põhiline erinevus footoni ja gravitoni nõrga vastasmõju kandjate vahel on nende massiivsus. Interaktsioonivahemiku konst. Gravitatsiooniline Lõpmatult suur 6,10-39 Elektromagnetiline Lõpmatult suur 1/137 Nõrk Ei ületa 10-16 cm 10-14 Tugev Ei ületa 10-13 cm 1
16 slaidi
17 slaidi
Kvarkidel on omadus, mida nimetatakse värvilaenguks. Värvilaenguid on kolme tüüpi, tinglikult tähistatud kui sinine, roheline, punane. Igale värvile on lisatud anti-värvi - anti-sinine, anti-roheline ja anti-punane. Erinevalt kvarkidest pole antikvarkidel värv, vaid antivärv ehk vastupidine värvilaeng. Kvarkide omadused: värvus
18 slaidi
Kvarkidel on kaks peamist tüüpi massi, mis erinevad suurusjärgu poolest: praeguse kvargi mass, mis on hinnatud protsessides, kus 4-impulssi ruudu oluline ülekandmine toimub, ja struktuurne mass (plokk, koostisosa mass); hõlmab ka kvarki ümbritseva gluoonivälja massi ning seda hinnatakse hadronite massi ja nende kvarkide koostise põhjal. Kvarkide omadused: mass
19 slaidi
Kvargi igat maitset (liiki) iseloomustavad sellised kvantarvud nagu isospin Iz, veidrus S, võlu C, võlu (põhjasus, ilu) B′, tõde (pealsus) T. Kvarkide omadused: maitse
20 slaidi
Kvarkide omadused: maitse Sümbol Nimi Laeng Mass rus. Inglise Esimene põlvkond d allapoole −1/3 ~ 5 MeV/c² u ülemine üles +2/3 ~ 3 MeV/c² Teine põlvkond s kummaline kummaline −1/3 95 ± 25 MeV/c² c võlu (võlutud) +2/ 3 1,8 GeV/c² Kolmanda põlvkonna b armas iludus (alumine) −1/3 4,5 GeV/c² t tõeline tõde (ülemine) +2/3 171 GeV/c²
21 slaidi
22 slaidi
23 slaidi
Kvarkide omadused Characteristic Kvargi tüüp duscbt Elektrilaeng Q -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 Barüoniarv 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 Pariteet P +1 +1 +1 +1 +1 +1 Isospin I 1/2 1/2 0 0 0 0 Isospini projektsioon I3 -1/ 2 +1/2 0 0 0 0 Kummalisus s 0 0 -1 0 0 0 Võlu c 0 0 0 +1 0 0 Põhi b 0 0 0 0 -1 0 Pealispind t 0 0 0 0 0 +1 Mass hadronis, GeV 0,31 0,31 0,51 1,8 5 180 "Vaba" kvargi mass, GeV ~0,006 ~ 0,003 0,08-0,15 1,1-1,4 4,1-4,9 174+5
24 slaidi
25 slaidi
26 slaidi
27 slaidi
Millised tuumaprotsessid tekitavad neutriinosid? A. Koos α - lagunemine. B. Koos β - lagunemine. B. γ - kvantide kiirgusega. D. Mis tahes tuumatransformatsiooniga
28 slaidi
Millised tuumaprotsessid tekitavad antineutriinosid? A. Koos α - lagunemine. B. Koos β - lagunemine. B. γ - kvantide kiirgusega. D. Mis tahes tuumatransformatsiooniga
slaid 1
Elementaarosakesed Vallaeelarveline mittestandardne õppeasutus "Belovo linna Tasirov G.Kh. nimeline gümnaasium nr 1" Esitlus füüsikatunni jaoks 11. klassis (profiili tase) Lõpetanud: Popova I.A., Belovo füüsikaõpetaja, 2012slaid 2
Eesmärk: Osakeste elementaarfüüsikaga tutvumine ja selleteemaliste teadmiste süstematiseerimine. Abstraktse, ökoloogilise ja teadusliku mõtlemise arendamine õpilastes, tuginedes ideedele elementaarosakeste ja nende vastasmõju kohtaslaid 3
Mitu elementi on perioodilisustabelis? Ainult 92. Kuidas? Kas on veel? Tõsi, aga kõik ülejäänud on kunstlikult saadud, looduses neid ei esine. Seega - 92 aatomit. Nendest saab valmistada ka molekule, st. aineid! Kuid tõsiasja, et kõik ained koosnevad aatomitest, väitis Demokritos (400 eKr). Ta oli suur reisija ja tema lemmikütlus oli: "Pole midagi peale aatomite ja puhta ruumi, kõik muu on vaade."slaid 4
Antiosake - osake, millel on sama mass ja spin, kuid igat tüüpi laengute väärtused on vastupidised; Osakeste füüsika kronoloogia Igal elementaarosakel on oma antiosake Kuupäev Teadlase nimi Avastus (hüpotees) 400 eKr. Demokritose aatom XX sajandi algus. Thomson Electron 1910 E. Rutherford Proton 1928 Dirac ja Anderson Positroni avastamine 1928 A. Einstein Photon 1929 P. Dirac Antiosakeste olemasolu ennustus 1931 Pauli Neutriino ja antineutriino avastamine 1932 J. Neutroni ja antineutriino avastamine 1932 J. Positron Chadwickle19 -32 Neutroni Pauli Prognoos neutriinode olemasolu kohta 1935 Yukawa Mesoni avastamineslaid 5
Osakeste füüsika kronoloogia Kõik need osakesed olid ebastabiilsed, st. lagunesid väiksema massiga osakesteks, muutudes lõpuks stabiilseks prootoniks, elektroniks, footoniks ja neutriinoks (ja nende antiosakesteks). Teoreetiliste füüsikute ees seisis kõige keerulisem ülesanne korraldada kogu avastatud osakeste "loomaaed" ja püüda viia põhiosakeste arv miinimumini, tõestades, et teised osakesed koosnevad põhiosakestest Kuupäev Avastamine (hüpotees) Teine etapp 1947 -s. Avastatud on mitusada uut elementaarosakest massiga 140 MeV kuni 2 GeV.slaid 6
Osakeste füüsika kronoloogia See mudel on nüüdseks muutunud kõigi teadaolevate osakeste interaktsiooni tüüpide sidusaks teooriaks. Kuupäev Teadlase nimi Avastus (hüpotees) Kolmas etapp 1962 M. Gell-Munny iseseisvalt J. Zweig pakkus välja mudeli tugevalt interakteeruvate osakeste struktuuriks fundamentaalosakestest - kvarkidest 1995. Viimase eeldatava, kuuenda kvargi avastamineSlaid 7
Kuidas tuvastada elementaarosakest? Tavaliselt uuritakse ja analüüsitakse fotodelt osakeste jäetud jälgi (trajektoore või jälgi).Slaid 8
Elementaarosakeste klassifikatsioon Kõik osakesed jagunevad kahte klassi: Fermioonid, mis moodustavad aine; Bosonid, mille kaudu interaktsioon toimub.Slaid 9
Elementaarosakeste klassifikatsioon Fermionid jagunevad leptonikvarkideks. Kvargid osalevad tugevates vastasmõjudes, aga ka nõrkades ja elektromagnetilistes vastasmõjudes.slaid 10
Kvargid Gell-Mann ja Georg Zweig pakkusid välja kvargimudeli 1964. aastal. Pauli põhimõte: samas omavahel seotud osakeste süsteemis ei eksisteeri kunagi vähemalt kahte ühesuguste parameetritega osakest, kui nendel osakestel on pooltäisarvuline spin. M. Gell-Mann konverentsil 2007. aslaid 11
Mis on spin? Spin demonstreerib, et on olemas olekuruum, millel pole midagi pistmist osakese liikumisega tavaruumis; Spinni (inglise keelest spin - to spin) võrreldakse sageli "kiiresti pöörleva ülaosa" nurkimpulssiga - see pole tõsi! Spin on osakese olemuslik kvantkarakteristik, millel pole klassikalises mehaanikas analoogi; Spin (inglise keelest. Spin - pöörlema [-sya], pöörlemine) - elementaarosakeste sisemine nurkimpulss, millel on kvant iseloom ja mis ei ole seotud osakese kui terviku liikumisegaslaid 12
Mõnede mikroosakeste spinnid Spin Osakeste üldnimetus Näited 0 skalaarosakesed π-mesonid, K-mesonid, Higgsi boson, aatomid ja tuumad4He, paaris-paarituumad, parapositronium 1/2 spinorosakesed elektron, kvargid, prooton, neutron,3He aatomid ja tuumad 1 vektorosakesed footon , gluoon, vektormesonid, ortopositronium 3/2 spin-vektori osakesed Δ-isobaarist 2 tensorosakesed graviton, tensormesonidslaid 13
Kvargid Kvargid osalevad tugevas vastasmõjus, samuti nõrgas ja elektromagnetilises vastasmõjus. Kvarkide fraktsioonilised laengud - -1/3e kuni +2/3e (e on elektronide laeng). Kvargid eksisteerivad tänapäeva universumis ainult seotud olekus – ainult hadronite osana. Näiteks prooton on uud, neutron on udd.slaid 14
Nelja tüüpi füüsikalisi vastastikmõjusid on gravitatsiooniline, elektromagnetiline, nõrk, tugev. Nõrk interaktsioon – muudab osakeste sisemist olemust. Tugev vastastikmõju – põhjustab erinevaid tuumareaktsioone, aga ka jõudude tekkimist, mis seovad tuumades neutroneid ja prootoneid. Tuuma interaktsioonide mehhanism üks: teiste osakeste vahetuse tõttu - vastastikmõju kandjad.slaid 15
Elektromagnetiline interaktsioon: kandja - footon. Gravitatsiooniline vastastikmõju: kandjad - gravitatsioonivälja kvantid - gravitonid. Nõrgad interaktsioonid: kandjad – vektorbosonid. Tugeva interaktsiooni kandjad: gluoonid (ingliskeelsest sõnast liim - liim), mille puhkemass on võrdne nulliga. Neli tüüpi füüsikalist vastasmõju Nii footonitel kui ka gravitonitel puudub mass (puhkemass) ja nad liiguvad alati valguse kiirusel. Põhiline erinevus footoni ja gravitoni nõrga vastasmõju kandjate vahel on nende massiivsus. Interaktsioonivahemiku konst. Gravitatsiooniline Lõpmatult suur 6,10-39 Elektromagnetiline Lõpmatult suur 1/137 Nõrk Ei ületa 10-16 cm 10-14 Tugev Ei ületa 10-13 cm 1slaid 16
slaid 17
Kvarkidel on omadus, mida nimetatakse värvilaenguks. Värvilaenguid on kolme tüüpi, tinglikult tähistatud kui sinine, roheline, punane. Igale värvile on lisatud anti-värvi - anti-sinine, anti-roheline ja anti-punane. Erinevalt kvarkidest pole antikvarkidel värv, vaid antivärv ehk vastupidine värvilaeng. Kvarkide omadused: värvusslaid 18
Kvarkidel on kaks peamist tüüpi massi, mis erinevad suurusjärgu poolest: praeguse kvargi mass, mis on hinnatud protsessides, kus 4-impulssi ruudu oluline ülekandmine toimub, ja struktuurne mass (plokk, koostisosa mass); hõlmab ka kvarki ümbritseva gluoonivälja massi ning seda hinnatakse hadronite massi ja nende kvarkide koostise põhjal. Kvarkide omadused: massslaid 19
Kvargi igat maitset (liiki) iseloomustavad sellised kvantarvud nagu isospin Iz, veidrus S, võlu C, võlu (põhjasus, ilu) B′, tõde (pealsus) T. Kvarkide omadused: maitseslaid 20
Kvarkide omadused: maitse Sümbol Nimi Laeng Mass rus. Inglise Esimene põlvkond d allapoole −1/3 ~ 5 MeV/c² u ülemine üles +2/3 ~ 3 MeV/c² Teine põlvkond s kummaline kummaline −1/3 95 ± 25 MeV/c² c võlu (võlutud) +2/ 3 1,8 GeV/c² Kolmanda põlvkonna b armas iludus (alumine) −1/3 4,5 GeV/c² t tõeline tõde (ülemine) +2/3 171 GeV/c²slaid 21
slaid 22
slaid 23
Kvarkide omadused Characteristic Kvargi tüüp duscbt Elektrilaeng Q -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 Barüoniarv 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 Pariteet P +1 +1 +1 +1 +1 +1 Isospin I 1/2 1/2 0 0 0 0 Isospini projektsioon I3 -1/ 2 +1/2 0 0 0 0 Kummalisus s 0 0 -1 0 0 0 Võlu c 0 0 0 +1 0 0 Põhi b 0 0 0 0 -1 0 Pealispind t 0 0 0 0 0 +1 Mass hadronis, GeV 0,31 0,31 0,51 1,8 5 180 "Vaba" kvargi mass, GeV ~0,006 ~ 0,003 0,08-0,15 1,1-1,4 4,1-4,9 174+5slaid 24
slaid 25
slaid 26
slaid 27
Millised tuumaprotsessid tekitavad neutriinosid? A. Koos α - lagunemine. B. Koos β - lagunemine. B. γ - kvantide kiirgusega. D. Mis tahes tuumatransformatsioonigaslaid 28
Millised tuumaprotsessid tekitavad antineutriinosid? A. Koos α - lagunemine. B. Koos β - lagunemine. B. γ - kvantide kiirgusega. D. Mis tahes tuumatransformatsioonigaslaid 1
Elementaarosakesed
slaid 2
Sissejuhatus
Elementaarosakesed selle mõiste täpses tähenduses on primaarsed, edasi lagunematud osakesed, millest oletatavalt koosneb kogu aine. "Elementaarosakeste" mõiste kaasaegses füüsikas väljendab ideed primitiivsetest olemitest, mis määravad kõik materiaalse maailma teadaolevad omadused, ideed, mis tekkisid loodusteaduse kujunemise algfaasis ja on alati mänginud olulist rolli. selle arengus.
Elementaarosakeste olemasolu on omamoodi postulaat ja selle kehtivuse kontrollimine on füüsika üks olulisemaid ülesandeid.
slaid 3
Lühike ajalooline teave
Elementaarosakeste avastamine oli 19. sajandi lõpus füüsika poolt saavutatud aine struktuuri uurimise üldise edu loomulik tulemus. Selle valmistasid ette põhjalikud aatomite optiliste spektrite uuringud, vedelike ja gaaside elektrinähtuste uurimine, fotoelektri, röntgenikiirguse, loodusliku radioaktiivsuse avastamine, mis andsid tunnistust aine keerulise struktuuri olemasolust.
Avastus: elektron on negatiivse elementaari kandja elektrilaeng aatomites, 1897 Tomson. Prootonid on ühikuga osakesed positiivne laeng ja kaal, 1919. a. Rutherfordi neutron - mass, mis on lähedane prootoni massile, kuid sellel pole laengut, 1932. Chadwicki foton – 1900 Alustas Plancki teooriat Neutriino – osake, mis ainega peaaegu ei interakteeru, 1930 Pauli
slaid 4
30ndatest 50ndate alguseni. E. h.-i uurimine oli tihedalt seotud kosmiliste kiirte uurimisega. 1932. aastal avastas K. Anderson kosmiliste kiirte koostises positroni (e +) - elektroni massiga, kuid positiivse elektrilaenguga osakese. Positron oli esimene avastatud antiosake. 1936. aastal avastasid Ameerika füüsikud K. Anderson ja S. Neddermeyer kosmiliste kiirte uurimisel müüonid (mõlemad elektrilaengu märgid) – osakesed massiga umbes 200 elektronmassi, kuid muidu oma omadustelt üllatavalt sarnased e-, e. +. 40ndate lõpp - 50ndate algus. neid iseloomustas suure ebaharilike omadustega osakeste rühma avastamine, mida nimetatakse "kummaliseks".
slaid 5
Elementaarosakeste põhiomadused. Interaktsiooni klassid
Kõik E. h. on erakordselt väikese massi ja suurusega objektid. Enamiku neist on massid prootoni massi suurusjärgus, võrdne 1,6 × 10–24 g (ainult elektronide mass on märgatavalt väiksem: 9 × 10–28 g). Eksperimendiga määratud prootoni, neutroni ja p-mesoni suurused on suurusjärgus 10–13 cm nende käitumise kvantspetsiifilisusega. Iseloomulikud lainepikkused, mis tuleks omistada E. h. kvantteooria suurusjärk on lähedased tüüpilistele suurustele, milles nende koostoime toimub (näiteks p-mesoni puhul 1,4 × 10–13 cm). See toob kaasa asjaolu, et kvantseaduspärasused on E. h jaoks määravad.
slaid 6
Kõigi elektromagnetiliste osakeste kõige olulisem kvantomadus on nende võime sündida ja hävida (eralduda ja neelduda), kui nad suhtlevad teiste osakestega. Selles suhtes on nad täiesti analoogsed footonitega.
Need määravad kindlaks prootonite ja neutronite seose aatomituumades ning tagavad nende moodustiste erakordse tugevuse, mis on aluseks aine stabiilsusele maapealsetes tingimustes.
Eelkõige vastutavad elektromagnetilised interaktsioonid aatomielektronide ja tuumadega sidumise ning aatomite sidumise eest molekulides.
Nõrgad interaktsioonid põhjustavad väga aeglaselt toimuvaid protsesse E. h.-ga, põhjustavad ka aeglast lagunemist.
Slaid 7
mida iseloomustab eelkõige asjaolu, et neil on tugev vastastikmõju, lisaks elektromagnetiline ja nõrk
osaleda ainult elektromagnetilises ja nõrgas vastasmõjus
Slaid 8
Slaid 9
Slaid 10
Mõned elementaarosakeste teooria üldprobleemid
Pole teada, milline on leptonite, kvarkide ja erinevate vektorosakeste koguarv ning kas on füüsikalisi põhimõtteid, mis selle arvu määravad. Spinniga 1/2 2-ga osakeste jagunemise põhjused on ebaselged erinevad rühmad: leptonid ja kvargid Leptonite ja kvarkide sisekvantarvude päritolu (L, B, 1, Y, Ch) ning kvarkide ja gluoonide selline omadus nagu “värvus” pole selge, millised vabadusastmed on seotud sisemiste arvudega kvantarvud Milline mehhanism määrab tõelise E massid. h Mis on erinevate sümmeetriaomadustega interaktsiooniklasside esinemise põhjus E. h.
slaid 11
Järeldus
Seega peaks tekkiv tendents E. h. erinevate interaktsioonide klasside samaaegsele arvestamisele tõenäoliselt loogiliselt lõpule viia gravitatsioonilise interaktsiooni kaasamisega üldskeemi. Just kõigi interaktsioonitüüpide samaaegse kaalumise põhjal on kõige tõenäolisemalt oodata tulevase elektrodünaamika teooria loomist.