Тайны материи (тезисы)

Описание работы: Образовательное учреждение: СОШ 42 Название ресурса: Интернет-сайт Секция «Энергия будущего» Описание ресурса: Предметная область: Физика Возрастная категория: 9 кл. -11 кл. Тема работы: Тайны материи Краткая аннотация: В данной работе рассмотрено строение атома по Резерфорду, рассмотрены некоторые элементарные частицы,вещество и антивещество. Учитель-руководитель: Селиванова Л.Г. Учитель-консультант: Чеченева Т.В. Учащиеся-члены команды:Захаровский В.А.,Кочетов М.В. Город: г.Энгельс Образовательное учреждение: СОШ 42 Почтовый адрес: Энгельс-8 3–й квартал

Атом и элементарные частицы Как устроен атом? Опыт Резерфорда Ядерные силы и ядерное взаимодействие Элементарные частицы Объяснение опытов Резерфорда Атомное ядро Античастицы Законы сохранения в микромире КваркиЛитература

АТОМ И ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ Все тела построены из отдельных, очень малых частиц – атомов и молекул. Под атомами понимают мельчайшую частицу химического элемента. Молекула более Сложная частица, состоящая из нескольких атомов. Посмотреть видеоролик

Как устроен атом? Может быть так ? Атом сложная частица, построенная из других более простых частиц. Составными частями атома являются электроны и положительно заряженные частицы – протоны и незаряженные частицы – нейтроны. Положительно заряженный атом носит название ион. Посмотреть видеоролик Как устроен атом?

Изучение строения атома способствовало открытие радиоактивности. Некоторые элементы, расположенные в конце периодической системы Д.И. Менделеева, обладают способностью испускать быстрые заряженные положительные частицы- α-частицы, отрицательно заряженные частицы- β-частицы и электромагнитные волны- γ-излучения. Посмотреть видеоролик Опыты Резерфорда

Резерфорд использовал α-частицы для изучения строения атома, направив узкий пучок частиц на тонкую золотую фольгу и обнаружил, что большинство α-частиц пролетало через фольгу почти беспрепятственно и лишь очень небольшая их часть, столкнувшись с чем-то внутри атома, отскакивала от фольги назад. Посмотреть видеоролик

Чтобы объяснить эти опыты, английский физик в 1911 г. предложил ядерную модель строения атома. Согласно этой модели почти вся масса атома сосредоточена в положительно заряженном ядре, занимающем лишь ничтожную часть атома. Положительное ядро окружено отрицательными электронами. Электронная оболочка занимает практически весь объём атома, но масса её, ввиду лёгкости электрона, незначительна. Посмотреть видеоролик Объяснение опытов Резерфорда

На α-частицу, проникающую в атом, действуют электрические силы со стороны ядра и электронов. Масса электрона почти в 1840 раз меньше α-частицы, поэтому электрон не может изменить траекторию движения α- частицы Массивное ядро, содержащее протоны и нейтроны, может отклонить α-частицу. Посмотреть видеоролик

Диаметры ядер разных атомов несколько различны. Размер ядра примерно в 10 тыс. раз меньше размера атома. Новое атомное ядро образуется при сложении двух ядер и участии энергии.q я =+Ze, где e- элементарный заряд, Z- порядковый номер в периодической системе. Посмотреть видеоролик Атомные ядра

Масса атомов, а значит, и массы атомных ядер очень близки всегда к целому числу атомных единиц массы, но масса нейтрона и протона вне ядра больше, чем в ядре. Посмотреть видеоролик

В 1932 г. было установлено, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Протон- положительно заряженная частица с массой в 1836 раз превышающей массу электрона: q p =e=1,6* Кл. Нейтрон- нейтральная частица с массой, которая в 1839 раз превышает массу электрона q n =0.Число нейтронов в ядре N, число протонов- Z, А- массовое число ядра. Оно показывает общее число частиц в атомном ядре А=Z+N N=A-Z

Протон, нейтрон, электрон- являются ли они элементарными? На первый взгляд кажется, что помимо протонов и нейтронов ядра должны содержать позитроны и электрон, так как многие ядра (ядра радиоактивных изотопов)испускают эти частицы. Детальный анализ различных свойств ядер показывает, что в них отсутствую позитроны и электроны. Элементарные частицы

Изучение радиоактивности показало, что чаще всего в природе встречаются два типа радиоактивных распада: α-распад и β-распада. При β-распаде радиоактивное ядро X превращается в ядро Y, при этом испуская β-частицу, то есть электрон:. В 1934 г итальянский физик Энрико Ферми разработал квантовую теорию β- распада. Согласно этой теории, в момент распада ядра внутри его происходит превращение одного нейтрона в протон, сопровождающееся возникновением ещё двух частиц- электрона и нейтрино: n p+e - +v. Нейтрино уносит часть энергии. Нейтрино без препятствий преодолевает 100см свинца, протон не может преодолеть и 10см. Посмотреть видеоролик Посмотреть видеоролик

Внутри ядра атома действуют ядерные силы. Наиболее характерной особенностью ядерных сил является короткодействие. Ядерное взаимодействие носит обменный характер. Это означает, что взаимодействие нуклонов в ядре осуществляется путём испускания и поглощения этими частицами квантов особого(«ядерного»)поля-пи- мезонов П. Посмотреть видеоролик Ядерные силы и ядерное взаимодействие

Пи-мезоны излучаются излучаются при торможении нуклонов, т.е. при соударении нуклонов друг с другом. При столкновении протона с антипротоном наблюдается процесс рождения пи-мезонов. Пи- мезоны не стабильны. Нейтральный пи-мезон через с распадается на два γ-кванта. Посмотреть видеоролик

Половина всех элементарных частиц составляют античастицы. От соответствующих им частиц они отличаются знаком электрического, барионного и лептонного зарядов. Масса и среднее время жизни у частицы и античастицы строго одинаковы. Позитрон е + античастица электрона е -. При столкновении электрона и позитрона происходит аннигиляция, а на их месте возникают два фотона: е - + е + γ+γ Посмотреть видеоролик Античастицы

При взаимодействии нейтрино и протона образуется позитрон и нейтрон. Посмотреть видеоролик

Мир элементарных частиц оказался сложным. К настоящему времени число частиц приблизилось к 400. Элементарными частицами называются такие микрообъекты, которые невозможно расщепить на составные части. Элементарные частицы Фундаменталь ные частицы Адроны Лептоныкварки Переносчики взаимодействий Барионы Мезоны

Кварки- так называют частицы из которых состоят все андроны. В настоящее время известны шесть типов (или «ароматов»)кварков, обозначаемых латинскими буквами u, d, s, c, b, t. Их характерной особенностью, не встречающееся у других частиц, является дробный электрический заряд кратный 1/3 элементарного. В свободном состоянии кварки не существуют. Кварки одного вида могут превращаться в кварк с другим ароматом. Посмотреть видеоролик Кварки

Кварки входят в состав нуклонов. Протон и нейтрон состоят из трёх кварков. Частицы состоящие из трёх кварков называют барионами. Им приписывают барионный заряд B. У всех барионов B=1; у частиц, не являющихся барионами B=0. В природе происходят такие процессы, в которых барионный заряд системы сохраняется. Посмотреть видеоролик

Все реакции, происходящие с элементарными частицами, подчиняются определённым законом сохранения. В настоящее время универсальными, т.е свойственными всем типам взаимодействий, считаются законы сохранения энергии, импульса, момента импульса и трёх видов зарядов: электрического барионного и лептонного. С помощью закона сохранения энергии можно определить энергетический выход любой реакции. Аннигиляция вещества и антивещества, взятых в макроскопических количествах, могла бы служить самым грандиозным источником энергии на Земле. Законы сохранения в микромире

Литература Громов С.В. Физика. Учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений. М., «Просвещение», 2002г. Элементарный учебник физики. Том 3. под редакции академика Г.С. Ландсберга. М.,1986г. Авторы: Кульгускина Ксения, Кочетов Михаил