Слайд 2ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЧАСТИЦА - ?
НАИПРОСТЕЙШАЯ
НЕДЕЛИМАЯ
НЕИЗМЕННАЯ
ПЕРВОКИРПИЧИК, ИЗ КОТОРОГО СОСТОИТ ВЕЩЕСТВО
Слайд 4Элементарными частицами называют мельчайшие частицы физической материи. Представления об элементарных частицах
отражают ту степень в познании строения материи, которая достигнута современной наукой.
Слайд 5 Некоторые элементарные частицы (электрон, нейтрино, кварки и т. д.) на
данный момент считаются бесструктурными и рассматриваются как первичные фундаментальные частицы. Другие элементарные частицы (так называемые составные частицы — протон, нейтрон и т. д.) имеют сложную внутреннюю структуру, но, тем не менее, по современным представлениям, разделить их на части невозможно.
Слайд 6Чем дальше кварки удаляются друг от друга, тем сильнее становятся связывающие
их силы.
Слайд 7Элементарные частицы – это первичные, неразложимые далее частицы, из которых построена
вся материя. Неделимость элементарных частиц не означает, что у них отсутствует внутренняя структура.
Слайд 8Характерной особенностью элементарных частиц является их способность к взаимным превращениям –
это не позволяет рассматривать элементарные частицы как простейшие, неизменные «кирпичики мироздания», подобные атомам Демокрита.
Слайд 9Современные ускорители частиц сообщают им скорости близкие к скорости света. При
столкновении частиц сверхвысоких энергий они не дробятся на части, а рождают новые частицы, которые уже фигурируют в списке элементарных частиц.
Чем больше энергия сталкивающихся частиц, тем большее количество, и притом более тяжелых, частиц рождается.
Слайд 11Число частиц, которые называются в современной теории элементарными, очень велико. Каждая
элементарная частица имеет свою античастицу. Всего вместе с античастицами открыто более 400 элементарных частиц. Из них стабильны фотон, электронное и мюонное нейтрино, электрон, протон и их античастицы. Остальные элементарные частицы самопроизвольно распадаются за время от приблизительно 1000 секунд (для свободного нейтрона) до ничтожно малой доли секунды, выражаемой дробью с единицей в числителе и единицей с 22–24 нулями в знаменателе (для резонансов).
Слайд 12Рассказывают, что когда некий студент спросил Энрико Ферми о названии какой-то
элементарной частицы, великий физик ответил: «Молодой человек, если бы я мог запомнить названия всех этих частиц, я бы стал ботаником».
ЭНРИКО ФЕРМИ (1901 – 1954)
выдающийся итало-американский физик- теоретик и экспериментатор, внёсший большой вклад в развитие современной теоретической и экспериментальной физики, один из основоположников квантовой физики.
Слайд 13Дирак (Dirac)
Поль Адриан Морис
(1902-1984)
Нобелевская премия,
1933
Андерсон (Anderson)
Карл Дэвид
(1905-1991)
Нобелевская
премия,
1936
Юкава (Yukawa)
Хидэки
(1907-1981)
Нобелевская премия,
1949
Янг (Yang)
Чжень Нин
(1922)
Нобелевская премия,
1957
Ли (Lee)
Тун Дао (1926)
Нобелевская премия,
1957
Фейнман (Feynman)
Ричард Филлипс
(1918-1988)
Нобелевская премия,
1965
Слайд 14Томонага (Tomonaga)
Синьитиро
(1906-1979)
Нобелевская премия,
1965
Швингер (Schwinger)
Юлиан
(1918-1994)
Нобелевская премия,
1965
Нишиджима
(Nishijima)
Кацухико
(1926)
Гелл-Манн (Gell-Mann)
Мюррей (1929)
Нобелевская премия,
1969
Цвейг (Zweig)
Джордж
(1937)
Глэшоу (Glashow)
Шелдон Ли (1932)
Нобелевская премия,
1979
Слайд 15Салам (Salam)
Абдус (1926-1996)
Нобелевская премия,
1979
Вайнберг (Weinberg)
Стевен (1933)
Нобелевская премия,
1979
Хофт (Hooft)
Герард
(1946)
Нобелевская премия,
1999
Вельтман (Veltman)
Мартин (1931)
Нобелевская премия,
1999
Намбу (Nambu)
Йоитиро (1921)
Нобелевская премия,
2008
Кобаяши (Kobayashi)
Макото (1944)
Нобелевская премия,
2008
Максава (Maskawa)
Тосихидэ (1940)
Нобелевская премия,
2008
Слайд 16Джозеф Джон Томсон
ЭЛЕКТРОН 1897г.
Слайд 17 Поль Дирак 1928г предсказал существование позитрона
Карл Дейвид Андерсон1932г открыл
позитрон
Рождение электрон – позитронной пары в камере Вильсона
Слайд 18В1955 году открыт антипротон,
в 1956 году открыт антинейтрон.
АНТИВЕЩЕСТВО
Слайд 19В 2010 году физикам впервые удалось кратковременно поймать в «ловушку» атомы антивещества.
Для этого ученые охлаждали облако, содержащее около 30 тысяч антипротонов, до температуры 200 кельвинов (минус 73,15 градуса Цельсия), и облако из 2 миллионов позитронов до температуры 40 кельвинов (минус 233,15 градуса Цельсия). В общей сложности было поймано 38 атомов, которые удерживались 172 миллисекунды.
В мае 2011 года результаты предыдущего эксперимента удалось значительно улучшить — на этот раз было поймано 309 антипротонов, которые удерживались 1000 секунд.
Слайд 20Аннигиляция (лат. Annihilatio — уничтожение) — в физике реакция превращения частицы и античастицы
при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных или в электромагнитное излучение.
Слайд 22Подсчитано, что при вступлении во взаимодействие 1 кг антивещества и 1 кг вещества
выделится приблизительно 1,8·1017 джоулей энергии, что эквивалентно энергии выделяемой при взрыве 42,96 мегатонн тротила.
Слайд 23Антивещество известно как самая дорогая субстанция на Земле — по оценкам 2006
года, производство миллиграмма позитронов стоило примерно 25 миллионов долларов США. По оценке 1999 года, один грамм антиводорода стоил бы 62,5 триллиона долларов.
Слайд 24 В 1936 году, во время исследования космических лучей Карлом Андерсоном
были обнаружены мюоны. Он обнаружил частицы, которые при прохождении магнитного поля отклонялись в меньшей степени, чем электроны, но более резко, чем протоны.
Мюон - тяжелый аналог электрона, масса в 200 раз больше массы электрона.
Слайд 25В 1975 году был открыт еще более тяжелый аналог электрона -
тау-лептон, таон— нестабильная элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом и массой в 3 500 раз превышающей массу электрона.
Слайд 26У электрона, мюона, таона есть своё нейтрино, которое в разнообразных превращениях
всегда сопровождает свою собственную частицу.
Нейтрино (итал. neutrino — нейтрончик, уменьшительное от neutrone — нейтрон)
Слайд 27В 50-х годах 20 века в космическом излучении была открыта целая
группа частиц, которые назвали странными.
Странность: 1)рождались парами
2) Большое время жизни ~10−10 с
Масса странных частиц превышает массу нуклонов.
К странным частицам относятся лямбда – гипероны, сигма – гипероны, омега – гипероны.
Слайд 28
В 1960-х гг. на ускорителях было открыто большое число крайне неустойчивых
(по сравнению с др. нестабильными элементарными частицами ) частиц , получивших название “резонансов”.
Массы большинства резонансов превышают массу протона. Время жизни резонансов порядка 10-23с.
Слайд 29В 1974 г были обнаружены массивные (масса в три раза превышает
массу протона), но относительно устойчивые частицы. Их назвали очарованными.
В 1977г. открыты частицы с массой превышающей в 10 раз массу протона – красивые.
В 1982 г. открыты бозоны, самые тяжелые из известных элементарных частиц.
Слайд 30КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ ПО ВИДАМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.
В настоящее время различают 4 типа
взаимодействия:
Сильное – свойственно тяжелым частицам, проявляются ядерные силы;
Электромагнитное – свойственно электрически заряженным частицам и фотонам;
Слабое – характерно для всех частиц кроме фотона;
Гравитационное – характерно для всех тел Вселенной.
Слайд 31С этой точки зрения все частицы делятся на три класса:
Фотоны представляют
собой кванты электромагнитного поля, участвуют только в электромагнитном взаимодействии.
Лептоны (легкий) – элементарные частицы, не участвующие в сильном взаимодействии.
Адроны (большой, сильный) – частицы, участвующие в сильном взаимодействии. К классу адронов относят около 300 элементарных частиц.
Адроны делятся на мезоны (средний) и барионы (тяжелый). Барионы делятся на нуклоны и гипероны.
Слайд 33Адроны имеют структуру, являются составными частицами.
Состоят адроны из кварков. В
настоящее время известно 6 разных «сортов» (чаще говорят — «ароматов») кварков.
Слайд 34КВАРКОВАЯ СТРУКТУРА ПРОТОНА
КВАРКОВАЯ СТРУКТУРА НЕЙТРОНА
Слайд 35КАЖДЫЙ ТИП (АРОМАТ) КВАРКОВ МОЖЕТ ИМЕТЬ ТРИ ЦВЕТОВЫХ ЗАРЯДА: КРАСНЫЙ, ЗЕЛЕНЫЙ
И СИНИЙ.
ВСЕ АДРОНЫ ЦВЕТОНЕЙТРАЛЬНЫ. ВСЕ ЦВЕТА АДРОНОВ ПРЕДСТАВЛЕНЫ В РАВНЫХ КОЛИЧЕСТВАХ: ИЗВЕСТНО, ЧТО ПРИ СМЕШИВАНИИ В НЕОБХОДИМОЙ ПРОПОРЦИИ КРАСНОГО, ЗЕЛЕНОГО И СИНЕГО ЦВЕТА ГЛАЗ ВОСПРИНИМАЕТ БЕЛЫЙ СВЕТ.
ОТДЕЛЬНЫЙ КВАРК ИМЕЕТ ЦВЕТ И ПОЭТОМУ НЕ МОЖЕТ СУЩЕСТВОВАТЬ В СВОБОДНОМ СОСТОЯНИИ.
Слайд 36КВАРКИ И ЛЕПТОНЫ – ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ, ДО НАСТОЯЩЕГО МОМЕНТА ВРЕМЕНИ ИХ
НЕ УДАЛОСЬ ОПИСАТЬ КАК СОСТАВНЫЕ.
Вся Вселенная состоит из 48 фундаментальных частиц.
Слайд 37Взаимодействие между кварками осуществляется при обмене глюонами
(англ. gluon от glue — клей)
Слайд 38ВСЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ МОЖНО РАЗБИТЬ НА ДВЕ ГРУППЫ: БОЗОНЫ И ФЕРМИОНЫ.
ФЕРМИОНЫ
ЯВЛЯЮТСЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫМИ «КИРПИЧИКАМИ» ОКРУЖАЮЩЕГО НАС ВЕЩЕСТВА (ЛЕПТОНЫ, КВАРКИ)
БОЗОНЫ ЯВЛЯЮТСЯ ПЕРЕНОСЧИКАМИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ «КИРПИЧИКАМИ» - ФЕРМИОНАМИ (ФОТОН, МЕЗОНЫ, ГЛЮОНЫ, ГРАВИТОН, БОЗОН ХИГГСА)
Слайд 39ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ:
НЕСТАБИЛЬНОСТЬ (СТАБИЛЬНЫ: ЭЛЕКТРОН, ПРОТОН, НЕЙТРИНО, ФОТОН).
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ И ВЗАИМОПРЕВРАЩАЕМОСТЬ.
СУЩЕСТВОВАНИЕ
АНТИЧАСТИЦ.
СЛОЖНОЕ СТРОЕНИЕ БОЛЬШИНСТВА ЧАСТИЦ.