Сегодня: вторник, 31 декабря 2013 г.

ТЕМА:Элементы физики элементарных частиц 1. Космическое излучение 2. Определения элементарных частиц 3. Типы взаимодействий элементарных частиц 4. Систематика элементарных частиц 5. Античастицы 6. Законы сохранения 7. Странность, шарм и красота 8. Кварковая модель адронов. Кварки

1. Космическое излучение Первичное космическое излучение - поток элементарных частиц высокой энергии, причем более 90% из них составляют протоны с энергией примерно эВ, около 7% -частицы и около 1% приходится на ядра более тяжелых элементов (Z>20).

вторичное космическое излучение - результат взаимодействия первичного космического излучения с ядрами атомов земной атмосферы. Во вторичном космическом излучении встречаются практически все известные элементарные частицы. При h

В космических лучах экспериментально были обнаружены: В 1932 г. К. Андерсоном – позитрон, в 1936 г. К. Андерсоном и С. Неддермейером – мюон, в 1947 г. С. Пауэллом с сотрудниками – π- мезоны. В 1940–1950 гг. была обнаружена большая группа частиц с необычными свойствами, получивших название странных (К-мезоны, - Λ гипероны и др.). В 1953 г. работами Ф. Райнеса и К. Коуэна экспериментально подтверждена догадка В. Паули о существовании нейтрино. В 1955–1956 гг. открыты антипротон, антинейтрон.

За время с 1960 г. по 1970 г. на ускорителях открыто большое число крайне неустойчивых частиц, получившие название резонансов. В 1962 г. установлено, что существуют два различных типа нейтрино: электронное и мюонное. В 1975 г. были получены первые сведения о существовании тяжелого лептона – аналога электрона и мюона, τ - мезона. Соответственно принято, что существует третий тип нейтрино – τ - мезонное. Неожиданными оказались и свойства у большинства элементарных частиц. Для их описания, помимо характеристик, заимствованных из классической физики, таких как электрический заряд, масса, момент импульса, потребовалось введение многих новых специальных характеристик.

В настоящее время термин элементарная частица обычно употребляется не в точном смысле этого слова, а менее строго – для наименования большой группы мельчайших частиц, подчиненных условию, что они не являются атомами или атомными ядрами. Эта группа частиц необычайно обширна, в нее, в частности, входят протон, нейтрон, лептоны, т.е. электрон, мюон и тау-мезон со своими античастицами и нейтрино, фотон, мезон, странные частицы, резонансы – несколько сотен частиц, в основном нестабильных. Имеются серьезные основания считать, что большинство элементарных частиц обладает внутренней структурой, но в то же время у таких частиц, как, например, электрон, нейтрино, внутренней структуры не обнаружено. 2. Определения элементарных частиц

Наиболее важным свойством всех элементарных частиц является способность рождаться и уничтожаться, что соответствует их испусканию и поглощению. Опытным путем установлено, что все процессы с элементарными частицами протекают через последовательность актов их поглощения и испускания, при этом в зависимости от особенностей взаимодействия они отличаются длительностью и интенсивностью взаимодействия..

Все взаимодействия между элементарными частицами можно разделить на четыре вида: сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное 3. Типы взаимодействий элементарных частиц Сильное взаимодействие соответствует самой сильной связи между элементарными частицами. При сильном взаимодействии процессы протекают наиболее интенсивно по сравнению с другими видами взаимодействий между элементарными частицами. Частицы, участвующие в сильных взаимодействиях, называются адронами. В на- стоящее время известно несколько сот их разновидностей. Существуют стабильные и нестабильные адроны. Стабильные адроны подразделяются на мезоны (спин 1) и барионы (спин 1/2). К нестабильным адронам, в частности, относятся резонансы, нестабильные относительно сильного взаимодействия элементарные частицы. Величина сильного взаимодействия не зависит от величины и знака электрического заряда адрона. Сила взаимодействия между адронами короткодействующая, время взаимодействия между ними порядка с

Электромагнитное взаимодействие – это взаимодействие между элементарными частицами, осуществляемое посредством электромагнитного поля. Время взаимодействия порядка с, т.е. во много раз превышает время сильного взаимодействия и, следовательно, простирается на большие расстояния. Электромагнитное взаимодействие значительно слабее сильного, оно определяет величину связи атомных электронов с ядром, величину связи между атомами в молекулах, а также твердых и жидких веществах.

Слабое взаимодействие – это взаимодействие между элементарными частицами, которое соответствует самой слабой связи между ними по сравнению с сильным и электромагнитным. Оно вызывает медленно протекающие процессы с участием элементарных частиц. Время взаимодействия с. Эффективный радиус взаимодействия не превышает м, поэтому оно всегда слабее электромагнитного, которое, в свою очередь, до расстояний м всегда слабее сильного. На расстояниях меньших м слабое и электромагнитное образуют единое электрослабое взаимодействие. Частицы, обладающие только слабым взаимодействием, в среднем практически не взаимодействуют с веществом.

В гравитационном взаимодействии участвуют все без исключения элементарные частицы. Но так как массы частиц малы, то гравитационные силы по сравнению с остальными на много порядков слабее, поэтому в физике элементарных частиц их обычно не учитывают. Гравитационное взаимодействие между элементарными частицами может быть существенным только на расстояниях порядка м.

4. Систематика элементарных частиц

Классификация элементарных частиц

5. Античастицы

6. Законы сохранения

7. Странность, шарм и красота

8. Кварковая модель адронов. Кварки Кварки u, с и t имеют электрический заряд, равный +2/3, а кварки d, s и b - заряд, равный -1/3. Кварки с зарядом +2/3 принято называть верхними, а с зарядом -1/3 - нижними. Обозначения кварков происходят от английских слов up, down, strange, charm, bottom, top.