Презентация по физике на тему: "Мир элементарных частиц"

Мир элементарны х частиц

Элементарные частицы в точном значении  этого термина ­  первичные, далее неразложимые  частицы, из которых, по предположению, состоит  вся материя. В понятии "элементарные частицы" в  современной  физике  находит  выражение  идея  о  первообразных  сущностях,  определяющих  все  известные  свойства  материального  мира,  идея,  зародившаяся  на  ранних  этапах  становления  естествознания  и  всегда  игравшая  важную  роль  в  его развитии.

Понятие "элементарные частицы" сформировалось в тесной  связи с установлением дискретного характера строения вещества на  микроскопическом  уровне.  Обнаружение  на  рубеже  19­20  вв.  мельчайших  носителей  свойств  вещества  ­  молекул  и  атомов  ­  и  установление  того  факта,  что  молекулы  построены  из  атомов,  впервые позволило описать все известные вещества как комбинации  конечного,  хотя  и  большого,  числа  структурных  составляющих  ­  атомов.  Выявление,  в  дальнейшем,  наличия  составных  слагающих  атомов ­ электронов и ядер, установление сложной природы ядер,  оказавшихся построенными всего из двух типов частиц (протонов и  нейтронов),  существенно  уменьшило  количество  дискретных  элементов,  формирующих  свойства  вещества,  и  дало  основание  предполагать,  что  цепочка  составных  частей  материи  завершается  дискретными  бесструктурными  образованьями  ­  элементарными  частицами.  Такое  предположение,  вообще  говоря,  является  экстраполяцией известных фактов и сколько­нибудь строго обосновано  быть не может.

Нельзя с уверенностью утверждать, что частицы,  элементарные  в  смысле  приведённого  определения,  существуют. Протоны и нейтроны, например, длительное  время  считавшиеся  элементарными  частицами,  как  выяснилось,  имеют  сложное  строение.  Не  исключена  возможность  того,  что  последовательность  структурных  составляющих материи принципиально бесконечна. Может  оказаться также, что утверждение "состоит из..." на какой­ то  ступени  изучения  материи  окажется  лишённым  содержания.  определения  "элементарности"  в  этом  случае  придется  отказаться.  Существование  элементарных  частиц  ­  это  своего  рода  постулат,  и  проверка  его  справедливости  ­  одна  из  важнейших задач физики. данного  От  выше

Термин  "элементарные  в  современной  физике  не  в  своём  точном  значении,  а  менее  строго  ­  для  наименования большой группы мельчайших частиц материи, подчинённых  условию, что они не являются атомами или атомными ядрами (исключение  составляет  простейшее  ядро  атома  водорода  ­  протон).  Как  показали  исследования,  эта  группа  частиц  необычайно  обширна.  Помимо  упоминавшихся  протона  (р),  нейтрона  (n)  и  электрона  (e­)  к  ней  относятся:  фотон  (),  пи­мезоны  (),  мюоны  (),  нейтрино  трёх  типов  (электронное e,  мюонное μ  и  связанное  с  т.  н.  тяжёлым  лептоном  τ),  т.  н.  странные  частицы  (К­мезоны  и  гипероны),  разнообразные  резонансы,  открытые  в  1974­77  y­частицы,  "очарованные"  частицы,  ипсилон­частицы  и тяжёлые лептоны (+, ­) ­  всего более 500 частиц,  в  основном  нестабильных.  Число  частиц,  включаемых  в  эту  группу,  продолжает  расти,  скорее  всего,  неограниченно  велико;  при  этом  большинство  перечисленных  строгому  определению  современным  представлениям, они являются составными системами. частиц  не  удовлетворяет  элементарности,  поскольку,  частицы"  часто  употребляется  по

На  сегодняшний  день  истинными  элементарными частицами являются:        Лептоны: Электрон е­ : заряд –1, масса m=9.1*10­31кг. (Позитрон  е+ ­ античастица электрона.) Мюон  μ­  :  заряд  –1,  масса  mμ=206me.  (Мюон  μ+  ­  античастица μ­)  Тау­ лептон τ­ : заряд –1. (Античастица ­ τ+) Электронное нейтрино νe: масса около нуля, нейтральная  (электронное антинейтрино). Мюонное  нейтрино  νμ  :  масса  около  нуля,  нейтральная  (мюонное антинейтрино). Тау­лептонное  нейтрино  ντ  нейтральная (антинейтрино).     :  масса  около  нуля,

u ­ quark (up­ вверх); заряд +2/3. d ­ quark (down­ вниз); заряд ­1/3. s ­ quark (strange­ странный); заряд ­1/3. c ­ quark (charm­ очарованный); заряд +2/3. b ­ quark; заряд ­1/3. t ­ quark; заряд +2/3.        Название «кварки» было заимствовано из романа Дж.Джойса. Всё остальное многообразие элементарных частиц состоит из  комбинаций кварков и антикварков. Кварковый состав мезонов и  барионов  был  выведен  из  того  факта,  что  супермультиплеты  мезонов содержат, как правило, 8 частиц, а барионов­ 8 и 10. Эта  закономерность  легко  воспроизводится, если  предположить,  что  мезоны  составлены  из  кварка  и  антикварка,  а  барионы  из  трёх  кварков.

р­ протон состоит: (uud); n­ нейтрон состоит: (udd); Σ+ ­ гиперон (uus); Λ­ гиперон  (uds); Ω­ ­ гиперон (sss).  Таким же образом можно составить и все  остальные элементарные частицы, кроме  конечно же истинных.

отличаются  Различные  процессы  с  элементарными  по  частицами  интенсивности  протекания.  В  соответствии  с  этим  взаимодействия  элементарных  частиц  можно  феноменологически  на  несколько классов: сильные, электромагнитные  и  слабые  взаимодействия.  Все  элементарные  частицы  того,  гравитационным взаимодействием.  разделить  заметно  обладают,  кроме

Сильные  (ядерные)  взаимодействия  выделяются  как  взаимодействия,  которые  порождают  процессы,  протекающие  с  наибольшей  интенсивностью  среди  всех  остальных  процессов.  Они  приводят  и  к  самой  сильной  связи  элементарных  частиц.  Именно  сильные взаимодействия обусловливают связь протонов и нейтронов  в  ядрах  атомов  и  обеспечивают  исключительную  прочность  этих  образований,  лежащую  в  основе  стабильности  вещества  в  земных  условиях.             Переносчики: π+­, π­­,π0­ мезоны. в  лежит  связь  основе  которых  Электромагнитные  взаимодействия  характеризуются  как  с  взаимодействия,  электромагнитным  полем.  Процессы,  обусловленные  ими,  менее  интенсивны, чем процессы сильных взаимодействий, а порождаемая  ими  связь  элементарных  частиц  заметно  слабее.  Электромагнитные  взаимодействия,  в  частности,  ответственны  за  связь  атомных  электронов с ядрами и связь атомов в молекулах.                 Переносчик:  ­ квант (фотон) . γ

Слабые  взаимодействия,  как  показывает  само  название,  вызывают  очень  медленно  протекающие  процессы  с  элементарными  частицами.  Иллюстрацией  их  малой  интенсивности  может  служить  тот  факт,  что  нейтрино,  обладающие  только  слабыми  взаимодействиями,  беспрепятственно пронизывают, например, толщу Земли и Солнца. Слабые  взаимодействия  обусловливают  также  медленные  распады  т.  н.  квазистабильных элементарных частиц. Времена жизни этих частиц лежат в  диапазоне  10­8­10­10  сек,  тогда,  как  типичные  времена  для  сильных  взаимодействий элементарных частиц составляют 10­23­10­24 сек. Переносчики: W+­, W+­, Z0­ бозоны. Гравитационные  взаимодействия,  хорошо  известные  по  своим  макроскопическим  проявлениям,  в  случае  элементарных  частиц  на  характерных  расстояниях  ~10­13  см  дают  чрезвычайно  малые эффекты из­за малости масс элементарных частиц. Переносчик: g­ гравитон.

Электрон e­: открыт в 1897 г. Дж.Дж. Томсоном. Позитрон  е+: открыт в 1932 г. К. Андерсоном. Протон р: открыт в 1919 г. Э.  Резерфордом. Нейтрон n: открыт в 1932 г. Дж.Чедвиком. Фотон γ  (1900 г. М. Планк­ теоретически, экспериментально в 1912­1915 гг.  Р.  Милликеном  и  в  1922  г.  А.  Комптоном).  Нейтрино  (теоретически  В.Паули  (1930  г.),  экспериментально  Ф.Райнес  и  К.Коуэн  (1953  г.)).  Мюоны:  μ­,  μ+,  в  1936  г.  К.  Андерсон  и  С.  π π   π0.  В  1947  г.  группой  С.  Пауэлла,  Неддермейер.  Пионы:  +,  предсказанные в 1935 г. Х. Юкавой. Конец 40­х­ начало 50­х были  открыты  «странные»  частицы,  например  К+­,  К­­мезоны.  Антипротон  (1955  г.).  Антинейтрон  (1956  г.).  Антисигма­ гипероны (1960 г.). В 1962 г. было выясненно, что существуют два  вида нейтрино: электронное и мюонное. В 1974 г. были обнаружены  у­частицы.    (1975  г.).  В  1976  г.  были  открыты  «очарованные» частицы: D0, D+. И так далее… ­  лептон ­, τ