Физический вакуум. Элементарные частицы Лекция 14 Весна 2012 г.

Ядро переходит в состояние с меньшей энергией, излучая γ – квант.

Возбужденное ядро переходит в основное состояние, испуская гамма-квант.

Цепная ядерная реакция

1 – графитовый замедлитель, 2 – урановые стержни, 3 – регулирующие стержни из бористой стали.

Позитрон e +, Карл Давид Андерсон (англ. Carl David Anderson; 3 сентября января 1991) американский физик- экспериментатор. Известен открытием позитрона достижение, за которое он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1936 году. Андерсон родился в Нью- Йорке, в семье шведского иммигранта.

Релятивистская теория позитрона Релятивистский инвариант:

Релятивистская теория позитрона (продолжение) Пусть р = 0, тогда E=mc 2 – энергия электрона, E=mc 2 – энергия позитрона.

Вакуум это многочастичное квантовое состояние, в котором все состояния с отрицательной энергией заняты. Это описание вакуума как «море» электронов называют морем Дирака.

Море Дирака

Аннигиляция электрон-позитронной пары Открытие а. э. - п. п. представляет глубокий интерес не только с точки зрения физики. Оно имеет важное философское значение. Впервые в истории естествознания было доказано, что не существует неделимых частиц последних «кирпичей мироздания», из которых формируются все материальные объекты, как думали до 30-х гг. 20 в. Любая форма материи может превращаться в другие формы.

Рождение электрон-позитронной пары

γ +p p + e + e + Фотография пары электрон-позитрон, образованной в камере Вильсона гамма-квантом на ядре криптона Kr. Камера помещена в магнитное поле, которое отклоняет отрицательно заряженный электрон и положительно заряженный позитрон в противоположные стороны.

Позитроний P S Позитро́ний связанная квантовомеханическая система, состоящая из электрона и позитрона. В зависимости от взаимного направления спинов электрона и позитрона различают ортопозитроний (спины сонаправлены, суммарный спин S=1) и парапозитроний (спины противоположно направлены, суммарный спин S=0). Позитроний, как и атом водорода, представляет собой систему двух тел, и его поведение и свойства точно описываются в квантовой механике. Он был впервые экспериментально идентифицирован в 1951 году Мартином Дойчем.

Виды взаимодействий

R~ м

Переносчики взаимодействия

Лептоны относятся к фермионам (S=1/2)

Адроны

Мезоны

Барионы Барио́ны (от греч. βαρύς тяжёлый) семейство элементарных частиц, сильно взаимодействующие фермионы, состоящие из трёх кварков (доказано существование барионов из 5 и большего числа кварков на большом адронном коллайдере, в первые дни после успешного столкновения частиц). Барионы вместе с мезонами (последние состоят из двух кварков) составляют группу элементарных частиц, участвующих в сильном взаимодействии и называемых адронами.

Основная систематика элементарных частиц

e

спиральность

Распределение электрического заряда в нейтроне и протоне

Протон в кварковой модели

Нейтрон в кварковой модели