Слайд 6

Етап 1. Від електрона до позитрона: 1897-1932 р.

Позітроон Електрон

Слайд 7

Етап 2. Від позитрона до кварків

Слайд 8

Елементарні частки

Слайд 9

Фундаментальні взаємодії

Слайд 10

Частинки та античастинки

γ hν=2mc2 Електрон Позитрон

Слайд 11

Слайд 12

Етап 3. Від гіпотези про кварки до наших днів

Майже вся маса будь-якого атома зосереджена в ядрі, яке менше атома у сто тисяч разів. Ядро складено з протонів та нейтронів, які складаються з кварків. (Мал. з сайту www.star.bnl.gov)

Слайд 13

Будова адронів

Слайд 14

Глюони

Глюонні сили, що зв'язують кварки в протоні, не слабшають при віддаленні одного кварку від іншого. В результаті при спробі «вирвати» кварк із протона глюонне поле породжує додаткову кварк-антикваркову пару, і від протона вже відокремлюється не кварк, а пі-мезон. Пі-мезон вже може полетіти як завгодно далеко від протона, тому що сили між адронами слабшають з відстанню. (Мал. з сайту www.nature.com)

Слайд 16

Симетрія елементарних частинок

сучасної теоріїелементарних частинок концепція симетрії законів щодо деяких перетворень є провідною. Симетрія сприймається як чинник, визначальний існування різних груп, і сімейств елементарних частинок.

Слайд 17

Слайд 18

Так виглядає типова «цікава» подія у детекторі CDF на Теватроні. Показано вигляд детектора з торця. Пучки зіштовхуються у напрямі, перпендикулярному малюнку, а народжені частки розлітаються у різні боки, відхиляючись у магнітному полі. Чим більший імпульс частинки, тим слабше вона відхиляється. Гістограма на краях показує енерговиділення частинок. (Мал. з сайту www-cdf.fnal.gov)

Слайд 19

"Фізична робота

Цей малюнок ілюструє ту нудну і навіть чорну роботу, яку повинні виконати фізики, щоб виділити рідкісні події зі всієї статистики. Насправді часто взагалі неможливо достовірно сказати, народилася чи ні частка, що нас цікавить, у кожній конкретній події. Осмислену інформацію можна отримати лише зі всієї статистики загалом. (Artwork: CERN. Рис. із сайту www.exploratorium.edu))

Слайд 20

Домашнє завдання

Скласти розповідь про елементарні частинки. Скласти питання та відповіді «Єралаш»

Переглянути всі слайди

Презентація на тему "Елементарні частинки" з фізики у форматі PowerPoint. У цій презентації для школярів 11 класу пояснюється фізика елементарних частинок та систематизуються знання на тему. Мета роботи - розвинути абстрактне, екологічне та наукове мислення учнів на основі уявлень про елементарні частинки та їх взаємодії. Автор презентації: Попова І.А., учитель фізики.

Фрагменти із презентації

Скільки елементів у таблиці Менделєєва?

• Усього лише 92.
• Як? Там більше?
• Правильно, але решта - штучно отримані, вони у природі не зустрічаються.
• Отже – 92 атоми. У тому числі теж можна скласти молекули, тобто. речовини!
• Але те, що всі речовини складаються з атомів, стверджував Демокріт (400 років до нашої ери).
• Він був великим мандрівником, і його улюбленим висловом було:
• "Не існує нічого, крім атомів та чистого простору, все інше - думка"

Хронологія фізики частинок

• Перед фізиками - теоретиками постало найважче завдання впорядкувати весь виявлений "зоопарк" частинок і спробувати звести кількість фундаментальних частинок до мінімуму, довівши, що інші частинки складаються з фундаментальних частинок
• Усі ці частки були нестабільними, тобто. розпадалися на частинки з меншими масами, зрештою перетворюючись на стабільні протон, електрон, фотон і нейтрино (та їх античастинки).
• Третій цей. М. Гелл-Манн та незалежно Дж. Цвейг Запропонували модель будови сильно взаємодіючих частинок з фундаментальних частинок – кварків
• Ця модель до теперішнього часу перетворилася на струнку теорію всіх відомих типів взаємодій частинок.

Як виявити елементарну частинку?

Зазвичай вивчають та аналізують сліди (траєкторії або треки), залишені частинками, за фотографіями

Класифікація елементарних частинок

Усі частки діляться на два класи:

• Ферміони, що складають речовину;
• Бозони, якими здійснюється взаємодія.

Кварки

• Кварки беруть участь у сильних взаємодіях, а також у слабких та електромагнітних.
• Гелл-Манн та Георг Цвейг запропонували кваркову модель у 1964 р.
• Принцип Паулі: в одній системі взаємопов'язаних частинок ніколи не існує хоча б дві частинки з тотожними параметрами, якщо ці частинки мають напівцілі спини.

Що таке спін?

• Спин показує, що існує простір станів, не пов'язане з переміщенням частинки в звичайному просторі;
• Спин (від англ. to spin - крутитися) часто порівнюють з кутовим моментом «вовчка, що швидко обертається» - це невірно!
• Спин є внутрішньою квантовою характеристикою частинки, яка не має аналога у класичній механіці;
• Спін (від англ. spin - крутити [-ся], обертання) - власний момент імпульсу елементарних частинок, що має квантову природу і не пов'язаний з переміщенням частинки як цілого

Чотири види фізичних взаємодій

• гравітаційні,
• електромагнітні,
• слабкі,
• сильні.

• Слабка взаємодія- Змінює внутрішню природу частинок.
• Сильні взаємодії- обумовлюють різні ядерні реакції, а також виникнення сил, що пов'язують нейтрони та протони в ядрах.

Властивості кварків

• Кварки мають властивість, яка називається колірний заряд.
• Існують три види колірного заряду, що умовно позначаються як
• синій,
• зелений
• Червоний.
• Кожен колір має доповнення у вигляді свого антикольору - антисиній, антизелений і античервоний.
• На відміну від кварків, антикварки мають не колір, а антицвіт, тобто протилежний колірний заряд.

Властивості кварків: маса

• У кварків є два основних типи мас, які не співпадають за величиною:
• маса струмового кварку, що оцінюється в процесах зі значною передачею квадрата 4-імпульсу, та
• структурна маса (блокова, конституентна маса); включає ще масу глюонного поля навколо кварку і оцінюється з маси адронів та їх кваркового складу.

Властивості кварків: аромат

• Кожен аромат (вигляд) кварку характеризується такими квантовими числами, як
• ізоспін Iz,
• дивина S,
• чарівність C,
• краса (боттомність, краса) B′,
• істинність (топність) T.

Завдання

• Яка енергія виділяється при анігіляції електрона та позитрона?
• Яка енергія виділяється при анігіляції протону та антипротону?
• За яких ядерних процесів виникає нейтрино?
  • А. При α – розпаді.
  • Б. При β – розпаді.
  • В. При випромінюванні - квантів.
• За яких ядерних процесів виникає антинейтрино?
  • А. При α – розпаді.
  • Б. При β – розпаді.
  • В. При випромінюванні - квантів.
  • Г. За будь-яких ядерних перетворень
• Протон складається з...
  • А. . . .нейтрона, позитрона та нейтрино.
  • Б. . . Мезонів.
  • В. . . .кварків.
  • Р. Протон немає складових частин.
• Нейтрон складається з...
  • А. . . .протона, електрона та нейтрино.
  • Б. . . Мезонів.
  • В. . . . кварків.
  • Г. Нейтрон немає складових частин.
• Що було доведено дослідами Девіссона та Джермера?
  • А. Квантовий характер поглинання енергії атомами.
  • Б. Квантовий характер випромінювання енергії атомами.
  • В. Хвильові властивості світла.
  • Г. Хвильові властивості електронів.
• Яка з наведених формул визначає довжину хвилі де Бройля для електрона (m і v — маса і швидкість електрона)?

Тест

• Які фізичні системи утворюються з елементарних частинок внаслідок електромагнітної взаємодії? А. Електрони, протони. Б. Ядра атомів. В. Атоми, молекули речовини та античастинки.
• З погляду взаємодії всі частки поділяються на три типи: А. Мезони, фотони та лептони. Б. Фотони, лептони та баріони. В. Фотони, лептони та адрони.
• Що є основним чинником існування елементарних частинок? А. Взаємне перетворення. Б. Стабільність. В. Взаємодія частинок одна з одною.
• Які взаємодії визначають стійкість ядер у атомах? А. Гравітаційні. Б. Електромагнітні. В. Ядерні. Г. Слабкі.
• Чи існують у природі постійні частки? А. Існують. Б. Не існує.
• Реальність перетворення речовини в електромагнітне поле: А. Підтверджується досвіді анігіляції електрона і позитрона. Б. Підтверджується досвіді анігіляції електрона і протона.
• Реакція перетворення речовини в поле: А. е + 2γ→е+ Б. е + 2γ→е- В. е+ +е- =2γ.
• Яка взаємодія відповідальна за перетворення елементарних частинок одна на одну? А. Сильна взаємодія. Б. Гравітаційний. В. Слабка взаємодія Г. Сильне, слабке, електромагнітне.

1 слайд

Елементарні частки Муніципальна бюджетна нетипова загальноосвітня установа "Гімназія №1 імені Тасірова Г.Х. міста Білове" Презентація до уроку фізики в 11 класі (профільний рівень) Виконала: Попова І.А., вчитель фізики Білово, 2012 р.

2 слайд

Мета: Ознайомлення з фізикою елементарних частинок та систематизація знань на тему. Розвиток абстрактного, екологічного та наукового мислення учнів на основі уявлень про елементарні частинки та їх взаємодії

3 слайд

Скільки елементів у таблиці Менделєєва? Лише 92. Як? Там більше? Правильно, але решта - штучно отримані, вони у природі не зустрічаються. Отже – 92 атоми. У тому числі теж можна скласти молекули, тобто. речовини! Але те, що всі речовини складаються з атомів, стверджував Демокріт (400 років до нашої ери). Він був великим мандрівником, і його улюбленим висловом було: "Не існує нічого, крім атомів і чистого простору, решта - думка"

4 слайд

Античастинка - частка, що має ту ж масу та спин, але протилежні значення зарядів всіх типів; Хронологія фізики частинок Для будь-якої елементарної частки є своя античастка Дата Прізвище вченого Відкриття (гіпотеза) 400 років до н. Демокріт Атом ПочатокXXст. Томсон Електрон 1910 р. Е. Резерфорд Протон 1928 р. Дірак і Андерсон Відкриття позитрона 1928 р. А. Ейнштейн Фотон 1929 р. П. Дірак Пророцтво існування античастинок 1931 р Паулі Відкриття нейтрино і антинейтрине13 + 1930 р. В. Паулі Пророцтво існуваннянейтриноn 1935 р. Юкава Відкриття мезону

5 слайд

Хронологія фізики частинок Усі ці частки були нестабільними, тобто. розпадалися на частинки з меншими масами, зрештою перетворюючись на стабільні протон, електрон, фотон і нейтрино (та їх античастинки). Перед фізиками - теоретиками постало найважче завдання впорядкувати весь виявлений "зоопарк" частинок і спробувати звести число фундаментальних частинок до мінімуму, довівши, що інші частинки складаються з фундаментальних частинок. Дата Відкриття (гіпотеза) -х рр. Було відкрито кілька сотень нових елементарних частинок, що мають маси в діапазоні від 140 МеВ до 2 ГеВ.

6 слайд

Хронологія фізики частинок Ця модель до теперішнього часу перетворилася на струнку теорію всіх відомих типів взаємодій частинок. Дата Прізвище вченого Відкриття (гіпотеза) Третій етап 1962 р. М.Гелл-Манні незалежно Дж. Цвейг Запропонували модель будови сильно взаємодіючих частинок з фундаментальних частинок - кварків 1995 р. Відкриття останнього з шостого кварка

7 слайд

Як виявити елементарну частинку? Зазвичай вивчають та аналізують сліди (траєкторії або треки), залишені частинками, за фотографіями

8 слайд

Класифікація елементарних частинок Усі частинки поділяються на два класи: Ферміони, що складають речовину; Бозони, якими здійснюється взаємодія.

9 слайд

Класифікація елементарних частинок Ферміони поділяються на лептони кварки. Кварки беруть участь у сильних взаємодіях, а також у слабких та електромагнітних.

10 слайд

Кварки Гелл-Манн і Георг Цвейг запропонували кваркову модель в 1964 р. Принцип Паулі: в одній системі взаємопов'язаних частинок ніколи не існує хоча б дві частинки з тотожними параметрами, якщо ці частинки мають напівцілі спини. М. Гелл-Ман на конференції у 2007 р.

11 слайд

Що таке спін? Спин показує, що існує простір станів, не пов'язане з переміщенням частинки в звичайному просторі; Спин (від англ. to spin - крутитися) часто порівнюють з кутовим моментом «дзига, що швидко обертається» - це невірно! Спин є внутрішньою квантовою характеристикою частинки, яка не має аналога у класичній механіці; Спін (від англ. spin - крутити [-ся], обертання) - власний момент імпульсу елементарних частинок, що має квантову природу і не пов'язаний із переміщенням частинки як цілого

12 слайд

Спини деяких мікрочастинок Спін Узагальненазва частинок Приклади 0 скалярні частинки π-мезони,K-мезони,хіггсовскійбозон, атоми і ядра4He, парно-парнітроні 1/2 спинорні частинки електрон, кварки, протон, нейтрон , глюон, векторні мезони, ортопозитроній 3/2 спін-векторні частинки Δ-ізобари 2 тензорні частинки гравітон, тензорні мезони

13 слайд

Кварки Кварки беруть участь у сильних взаємодіях, а також у слабких та електромагнітних. Заряди кварків дробові – від -1/3e до +2/3e (e – заряд електрона). Кварки у сьогоднішньому Всесвіті існують лише у пов'язаних станах – лише у складі адронів. Наприклад, протон – ud, нейтрон – udd.

14 слайд

Чотири види фізичних взаємодій гравітаційні, електромагнітні, слабкі, сильні. Слабка взаємодія – змінює внутрішню природу частинок. Сильні взаємодії - зумовлюють різні ядерні реакції, а також виникнення сил, що пов'язують нейтрони та протони в ядрах. Ядерні механізми взаємодій один: за рахунок обміну іншими частинками - переносниками взаємодії.

15 слайд

Електромагнітна взаємодія: переносник – фотон. Гравітаційна взаємодія: переносники – кванти поля тяжіння – гравітони. Слабкі взаємодії: переносники – векторні бозони. Переносники сильних взаємодій: глюони (від англійського слова glue – клей), з масою спокою, що дорівнює нулю. Чотири види фізичних взаємодій І фотони, і гравітони не мають маси (маси спокою) і завжди рухаються зі швидкістю світла. Істотною відмінністю переносників слабкої взаємодії від фотону та гравітону є їх масивність. Радіус дії Конст.взаємодств. Гравітаційне Нескінченно великий 6.10-39 Електромагнітне Нескінченно великий 1/137 Слабке Не перевищує 10-16см 10-14 Сильне Не перевищує 10-13см 1

16 слайд

17 слайд

Кварки мають властивість, яка називається колірний заряд. Існують три види колірного заряду, що умовно позначаються як синій, зелений Червоний. Кожен колір має доповнення у вигляді свого антиколір -антисиній, антизелений і античервоний. На відміну від кварків, антикварки мають не колір, а антицвіт, тобто протилежний колірний заряд. Властивості кварків: колір

18 слайд

У кварків є два основних типи мас, що не збігаються за величиною: маса струмового кварку, що оцінюється в процесах зі значною передачею квадрата 4-імпульсу, і структурна маса (блокова, конституентна маса); включає ще масу глюонного поля навколо кварку і оцінюється з маси адронів та їх кваркового складу. Властивості кварків: маса

19 слайд

Кожен аромат (вигляд) кварка характеризується такими квантовими числами, як ізоспін Iz, дивина S, чарівність C, краса (боттомність, краса) B′, істинність (топність) T. Властивості кварків: аромат

20 слайд

Властивості кварків: аромат Символ Назва Заряд Маса русявий. англ. Перше покоління d нижній down −1/3 ~ 5 МеВ/c² u верхній up +2/3 ~ 3 МеВ/c² Друге покоління s дивний strange −1/3 95 ± 25 МеВ/c² c чарівний charm (charmed) +2/ 3 1,8 ГеВ/c² Третє покоління b чарівний beauty (bottom) −1/3 4,5 ГеВ/c² t істинний truth (top) +2/3 171 ГеВ/c²

21 слайд

22 слайд

23 слайд

Характеристики кварків Характеристика Тип кварка duscbt Електричний заряд Q -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 Баріонне число B 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1 /3 СпінJ 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 ЧетністьP +1 +1 +1 +1 +1 +1 ІзоспІн 1/2 1/2 0 0 0 0 Проекція ізоспінаI3 -1/ 2 +1/2 0 0 0 0 Дивність 0 0 -1 0 0 0 Charm c 0 0 0 +1 0 0 Bottomness b 0 0 0 0 -1 0 Topness t 0 0 0 0 0 +1 Маса у складі адрону, ГеВ 0.31 0.31 0.51 1.8 5 180 Маса "вільного" кварку, ГеВ ~0.006 ~0.003 0.08-0.15 1.1-1.4 4.1-4.9 174+5

24 слайд

25 слайд

26 слайд

27 слайд

За яких ядерних процесів виникає нейтрино? А. При α – розпаді. Б. При β – розпаді. В. При випромінюванні - квантів. Г. За будь-яких ядерних перетворень

28 слайд

За яких ядерних процесів виникає антинейтрино? А. При α – розпаді. Б. При β – розпаді. В. При випромінюванні - квантів. Г. За будь-яких ядерних перетворень

Cлайд 1

Cлайд 2

Cлайд 3

Cлайд 4

Cлайд 5

Cлайд 6

Cлайд 7

Cлайд 8

Cлайд 9

Cлайд 10

Cлайд 11

Cлайд 12

Cлайд 13

Cлайд 14

Cлайд 15

Cлайд 16

Cлайд 17

Cлайд 18

Cлайд 19

Cлайд 20

Cлайд 21

Cлайд 22

Cлайд 23

Cлайд 24

Cлайд 25

Cлайд 26

Cлайд 27

Cлайд 28

Слайд 1

Елементарні частки

Слайд 2

Вступ
Елементарні частинки в точному значенні цього терміна - первинні, далі нерозкладні частки, у тому числі, за припущенням, складається вся матерія. У понятті «Елементарні частинки» в сучасній фізиці знаходить вираження ідея про першорядні сутності, що визначають всі відомі властивості матеріального світу, ідея, що зародилася на ранніх етапах становлення природознавства і завжди відігравала важливу роль у його розвитку.
Існування елементарних частинок – це свого роду постулат, і перевірка його справедливості – одне з найважливіших завдань фізики.

Слайд 3

Короткі історичні відомості
Відкриття елементарних частинок стало закономірним результатом загальних успіхів у вивченні будови речовини, досягнутих фізикою наприкінці 19 ст. Воно було підготовлено всебічними дослідженнями оптичних спектрів атомів, вивченням електричних явищ у рідинах та газах, відкриттям фотоелектрики, рентгенівських променів, природної радіоактивності, що свідчило про існування складної структури матерії.
Відкриття: Електрон – носій негативного елементарного електричного зарядув атомах, 1897р. Томсон. Протони - частки з одиничним позитивним зарядом та масою, 1919р. Резерфорд Нейтрон - маса близька до маси протона, але не має заряду, 1932р. Чедвік Фотон – 1900р. Почав теорію Планк Нейтрино - частка, що майже не взаємодіє з речовиною, 1930 Паулі

Слайд 4

З 30-х і на початок 50-х гг. вивчення Е. ч. було тісно пов'язане із дослідженням космічних променів. У 1932 у складі космічних променів К. Андерсоном виявили позитрон (е+) - частка з масою електрона, але з позитивним електричним зарядом. Позитрон був першою відкритою античастинкою. У 1936 американські фізики К. Андерсон і С. Неддермейєр виявили при дослідженні космічних променів мюони (обох знаків електричного заряду) - частки з масою приблизно 200 мас електрона, а в іншому дивовижно близькі за властивостями до е-, е +. Кінець 40-х – початок 50-х років. ознаменувалися відкриттям великої групи частинок з незвичайними властивостями, що дістали назву «дивних».

Слайд 5

Основні властивості елементарних частинок. Класи взаємодій
Всі Е. ч. є об'єктами виключно малих мас та розмірів. Більшість їх маси мають порядок величини маси протона, що дорівнює 1,6×10-24 р (помітно менше лише маса електрона: 9×10-28 р). Визначені з досвіду розміри протона, нейтрону, p-мезону по порядку величини дорівнюють 10-13 см. Розміри електрона та мюона визначити не вдалося, відомо лише, що вони менше 10-15 см. Мікроскопічні маси та розміри Е. ч. лежать в основі квантової специфіки їхньої поведінки. Характерні довжини хвиль, які слід приписати Е. ч. квантової теоріїпорядку величин близькі до типових розмірів, на яких здійснюється їхня взаємодія (наприклад, для p-мезону 1,4×10-13 см). Це призводить до того, що квантові закономірності є визначальними для Е. год.

Слайд 6

Найважливіша квантова властивість всіх Е. ч. - їх здатність народжуватися і знищуватися (випускатися та поглинатися) при взаємодії з ін. частинками. Щодо цього вони повністю аналогічні фотонам
Зумовлюють зв'язок протонів і нейтронів в ядрах атомів і забезпечують виняткову міцність цих утворень, що лежить в основі стабільності речовини у земних умовах.
Електромагнітні взаємодії, зокрема, відповідальні за зв'язок атомних електронів з ядрами та зв'язок атомів у молекулах.
Слабкі взаємодії викликають дуже повільні процеси з Е. ч., обумовлюють також повільні розпади.

Слайд 7

характеризуються насамперед тим, що вони мають сильні взаємодії, поряд з електромагнітними та слабкими
беруть участь тільки в електромагнітних та слабких взаємодіях

Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

Деякі загальні проблеми Теорії елементарних часток
Невідомо, яке повне число лептонів, кварків та різних векторних частинок і чи існують фізичні принципи, що визначають це число. Неясні причини поділу частинок зі спином 1/2 на 2 різні групи: лептони і кварки Неясно походження внутрішніх квантових чисел лептонів і кварків (L, В, 1, Y, Ch) і такої характеристики кварків та глюонів, як «колір» З якими ступенями свободи пов'язані внутрішні квантові числа Який механізм визначає маси істинно Е. ч Чим обумовлено наявність у Е. ч. різних класів взаємодій з різними властивостями симетрії

Слайд 11

Висновок
Т. о., тенденція, що намітилася, до одночасного розгляду різних класів взаємодій Е. ч. швидше за все повинна бути логічно завершена включенням у загальну схему гравітаційної взаємодії. Саме з урахуванням одночасного обліку всіх видів взаємодій найімовірніше очікувати створення майбутньої теорії Еге. год.