Ученые продолжают поиск ответа на вопрос: из каких частиц состоит вся материя? Путь «вглубь материи» не завершен… - презентация

1 Ученые продолжают поиск ответа на вопрос: из каких частиц состоит вся материя? Путь «вглубь материи» не завершен…

2 Элементарная частица – микрообъект, который невозможно расщепить на составные части

3 История физики элементарных частиц условно отсчитывается с открытия: нейтрон протон электрон

4 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

5 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.

6 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.

7 Частицы и античастицы Элементарные частицы существуют в 2 х разновидностях частицаантичастица 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

8

9 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

10 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 +

11 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

12 Классификация по видам взаимодействия Элементарные частицы адронылептоны 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 …)

13 Структура адронов Адроны барионы- мезоны- состоят из 3 кварков кварка и антикварка

14 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.

15 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.

16 Фундаментальные частицы и фундаментальные взаимодействия Фундаментальные частицы – бесструктурные частицы, которые не удалось описать как составляющие. Это лептоны кварки

17 Типы взаимодействия элементарных частиц Взаимодейст- вие Взаимодейств- ующие частицы Максимальный радиус действия (м) Осуществляет- ся через Сильное Нуклоны Глюоны Электромаг- нитное Заряженные частицы БесконечностьФотоны Слабое Кварки Бозоны Гравитацион- ное Все частицыбесконечностьГравитоны

18 Сколько существует частиц – переносчиков взаимодействия? Общее число частиц 13 (8 глюонов, фотон, три векторных бозона и гравитон)

19 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 Д.З.§34 ГЛАВНОЕ

20 Литература Л.Э.Генденштейн, Ю.И.Дик Физика 11 Л.А.Кирик, Л.Э.Генденштейн Физика 11. Методические материалы