МИР

ЭЛЕМЕНТАРНЫХ

ЧАСТИЦ

Ученые продолжают поиск ответа на вопрос:

из каких частиц состоит вся материя?

Путь «вглубь материи» не завершен…

ТВЕРДОВ В,Ф,

Элементарная частица –

микрообъект, который

невозможно расщепить на

составные части

История физики элементарных частиц

условно отсчитывается с открытия:

нейтрон

протон

электрон

Первый этап развития физики частиц



условно завершился к середине 1930-х гг.



список элементарных частиц был невелик:



три частицы – электрон, протон, нейтрон –

входят в состав всех атомов;



фотон (квант электромагнитного поля)

участвует во взаимодействии заряженных

частиц и процессах излучения и поглощения

света

Второй этап развития физики

частиц



Начался после Второй мировой войны с

открытия в 1947 г. пи-мезона в

космических лучах.



Начиная с этого года была открыта не

одна сотня элементарных частиц.

Третий этап развития физики

частиц



Третий этап развития физики частиц начался

в 1962 г., когда М. Гелл-Манн и независимо

Дж. Цвейг предложили модель строения

сильновзаимодействующих частиц из

фундаментальных частиц – кварков.



Третий этап завершился в 1995 г. открытием

последнего из ожидавшихся, шестого кварка.

Частицы и античастицы



Элементарные частицы существуют в 2

х

разновидностях

частица

античастица

Античастицы(ā) – элементарная

частица имеющая (по отношению к

частице) равную массу покоя,

одинаковый спин, время жизни и

противоположный заряд.

Первая античастица обнаружена в 1932г. американским

физиком К.Андерсоном в космическом излучении. Эту

античастицу электрона назвали позитроном



С 1932г. открыто более 400

элементарных частиц.



Для классификации используют:

○

электрический заряд,

○

спин (собственный момент

количества движения),

○

время жизни,

○

виды взаимодействия.

Взаимопревращение элементарных

частиц

ОСНОВНОЕ СВОЙСТВО ЭЛЕМЕНТАРНЫХ

ЧАСТИЦ

ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ 20 ВЕКА ВЫЯСНИЛОСЬ, ЧТО ПРИ

СТОЛКНОВЕНИЯХ ЧАСТИЦ ОНИ НЕ «РАСКАЛЫВАЮТСЯ» НА БОЛЕЕ

ПРОСТЫЕ ЧАСТИЦЫ, А ВМЕСТО ЭТОГО РОЖДАЮТСЯ НОВЫЕ

ЧАСТИЦЫ

Аннигиляция – процесс взаимодействия

элементарной частицы с ее античастицей, в

результате которой они превращаются в γ-кванты

(фотоны) или другие частицы.

е

-

+ е

+

→ 2 γ

Один γ-квант не образуется т.к. одновременно должны быть выполнены

законы сохранения импульса и энергии.

Рождение пары – процесс обратный аннигиляции

γ



е

-

+ е

+

Открываемые частицы по-прежнему

называли элементарными. Но как

заметил Ферми, становилось все

более очевидным, что понятие

«элементарная» относится скорее к

уровню наших знаний, чем к истинной

природе частицы

Классификация по видам взаимодействия

Элементарные

частицы

адроны

лептоны

Адроны – элементарные частицы, участвующие в сильном взаимодействии

(протоны, нейтроны и еще более сотни вновь открытых частиц)

Лептоны – фундаментальные частицы, не участвующие в сильном

взаимодействии (12 частиц – 6 частиц и 6 античастиц). (электрон, нейтрино …)

Структура адронов

Адроны

барионы- мезоны-

состоят из

3 кварков кварка и антикварка

Кварки



имеют дробный электрический заряд

u – кварк +2/3 е d – кварк -1/3 е

Протон uud, нейтрон udd



При увеличении расстояния между ними

сила притяжения неограниченно

возрастает, при разрыве связи

рождаются новые кварки и антикварки,

которые могут объединиться в новые

адроны.

Характеристики кварков



Цветовой заряд (цвет):

○

красный,

○

зеленый,

○

синий.



Аромат кварков:



s - странный,



c - очаровательный,



b - красивый,



t – правдивый

Существуют 6 кварков и 6 антикварков, каждый из которых

может

иметь

три

цвета.

Свободные

кварки

не

наблюдаемы.

Фундаментальные частицы и

фундаментальные взаимодействия

Фундаментальные частицы –

бесструктурные

частицы,

которые

не

удалось

описать

как

составляющие. Это

лептоны

кварки

Типы взаимодействия элементарных

частиц

Взаимодейст-

вие

Взаимодейств-

ующие частицы

Максимальный

радиус

действия (м)

Осуществляет-

ся через

Сильное

Нуклоны

10

-15

Глюоны

Электромаг-

нитное

Заряженные

частицы

Бесконечность

Фотоны

Слабое

Кварки

10

-18

Бозоны

Гравитацион-

ное

Все частицы

бесконечность

Гравитоны

Сколько существует частиц –

переносчиков взаимодействия?



Общее число частиц 13 (8 глюонов,

фотон, три векторных бозона и

гравитон)



Фундаментальное свойство элементарных частиц – их

взаимопревращаемость



Для всех типов взаимодействия элементарных частиц

выполняются законы сохранения энергии, импульса,

момента импульса и электрических зарядов.



В настоящее время считается, что истинно

элементарными частицами являются 6 лептонов и 6

антилептонов.



Адроны согласно современным представлениям,

состоят из кварков (с дробными электрическими

зарядами(+2/3е и -1/3е) и антикварков

ГЛАВНОЕ

Литература



Л.Э.Генденштейн, Ю.И.Дик Физика 11



Л.А.Кирик, Л.Э.Генденштейн Физика

11. Методические материалы