Античастинки

ПЛАН

1 Елементарні частинки.

2 Основні характеристики.

4 Типи взаємодії частинок.

5 Проблема елементарності. Гіпотеза кварків.

1 ЕЛЕМЕНТАРНІ ЧАСТИНКИ — частинки, які, взаємодіючи з іншими частинками, поводять себе як єдине ціле і які на сучасному рівні розвитку не можна вважати поєднанням простіших частинок. Нині відомо сотні елементарних частинок, але велику частину складають так звані «резонанси», тобто частинки, час життя яких не перевищує 10^-23с (це означає, що довжина вільного пробігу такої частинки, навіть при швидкості, близькій до швидкості світла, не перевищує розмірів атомного ядра — 10^-15м). Усі елементарні частинки характеризуються великою кількістю параметрів, але найважливіші це: маса, енергія, час життя, електричний заряд, спін. Елементарні частинки бувають двох видів: частинки і античастинки, які народжуються і зникають парами. Античастинки позначають тією ж буквою, що й частинки, тільки зі знаком ~ (тильда), який ставиться над позначенням частинок.

При бомбордуванні берлія α-частинками виявили сильно проникаюче випромінювання, яке долає таку перешкоду, як пластина свинцю товщею 10-20 см

• Так як частинки мали велику проникаючу властивість і не іонізували газ, то вони були електрично нейтральними.

• Нова частинка була названа нейтроном.

Основні дати відкриття елементарних частинок:

1897р. — Дж. Томсон виявив електрон,

1900 р. — М. Планк показав, що світло — це потік фотонів,

1911 р. — Е. Резерфорд відкрив протон,

1930 р. — П. Дірак передбачив, а в

1932 р. — К. Андерсон виявив позитрон,

1932 р. — Дж. Чедвік відкрив нейтрон,

1955 р. — американські вчені відкрили антипротон,

1956 р. — К. Коуен виявив нейтрино,

1957 р. — виявлено існування антинейтронів.

2 ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ. За масою елементарні частинки поділяють на три групи: частинки з масами, що не перевищують 207 електронних мас (крім однієї з них), складають групу легких частинок — лептонів; частинки з масами більше 207 електронних мас, але менше маси протона, входять в групу мезонів (середніх частинок); протон і більш важкі частинки складають групу баріонів. Особливе місце займає фотон, як частинка, що не має маси спокою.

Електричний заряд у більшості елементарних частинок дорівнює +е або -е, а серед резонансів є частинки із зарядом ±2е. Інші частинки не здатні до електромагнітної взаємодії.

Спін — величина, яка дає кількісну характеристику обертального руху частинки. Спін частинки (механічний момент) у різних частинок може мати різні значення, але всі частинки одного типу мають абсолютно однакові спіни. Будь-який з електронів має механічний момент, що в точності рівний

Величина прийнята за одиницю спіна. Для більшості частинок спін дорівнює цілому чи напівцілому числу . Тільки мезони мають нульовий спін.

За часом життя частинки поділяють на дві групи:

1) стабільні частинки, які окремо можуть існувати як завгодно довго, це фотон, електрон, протон і нейтрино;

2) нестабільні частинки, які самовільно розпадаються на інші частинки. Наприклад, вільний нейтрон приблизно через 15 хв розпадається на протон, електрон і нейтрино. Але найкоротший час життя в резонансів.

3 АНТИЧАСТИНКИ. Після відкриття у 1932р. першої античастинки - озитрона -постало питання про існування античастинок і в інших частинок. Перші антипротони було добуто експериментальне в 1955 р. У 1957 р. було відкрито антинейтрон. Нині встановлено, що кожній елементарній частинці відповідає своя античастинка з точно такою самою масою, спіном, але із зарядом протилежного знака (для заряджених частинок). При взаємодії частинок і античастинок відбувається їх анігіляція — зникнення, і при цьому випромінюються кванти електромагнітного поля, наприклад: . Процес анігіляції супроводжується величезним виділенням енергії. Так, якщо під час ядерних реакцій виділення енергії на одиницю маси в мільйони разів перевищує виділення енергії в звичайних хімічних реакціях, то в процесі анігіляції виділення енергії в мільйони разів перевищує енергію, виділену під час ядерних реакцій. Оскільки при анігіляції вся енергія частинок, які взаємодіють, повністю перетворюється в інші форми енергії, то анігіляція є максимально інтенсивним з усіх можливих джерел енергії. У 1933 р. було встановлено і зворотний процес

— перетворення квантів поля в речовину. Так, у-квант з енергією, більшою від сумарної енергії спокою електрона і позитрона, при проходженні поблизу ядра атома може перетворитися в пару електрон-позитрон: Отже, явища народження електрон-позитронних пар і анігіляція показують, що дві форми матерії (речовина і поле) можуть взаємно перетворюватись.

4 ТИПИ ВЗАЄМОДІЇ ЧАСТИНОК. Залежно від типу частинок і виду процесу реалізуються чотири типи взаємодії, кожній з яких відповідає своє поле:

1) ядерна або сильна взаємодія, яка здійснюється за допомогою - мезонів, виявляється на відстані 10^-15м, реалізується між частинками, які входять до ядра і має обмінний характер;

2) електромагнітна взаємодія в 137 раз слабша за сильну і здійснюється лише між зарядженими частинками, має нескінченний радіус дії;

3) слабка взаємодія, менша за сильну взаємодію в 10¹⁴раз, виявляється на відстані 10^-15м, між частинками в ядрі і при зіткненні поза ядром, у цій взаємодії беруть участь нейтрино;

4) гравітаційна взаємодія в 2*10³⁹разів слабша за сильну, виявлено лише гравітаційне притягання (хоча, можливо, існує і відштовхування), існує між всіма частинками, має нескінченний радіус дії і не виявлено засобів екранування.

5 ПРОБЛЕМА ЕЛЕМЕНТАРНОСТІ. ГІПОТЕЗА КВАРКІВ. Історія розвитку науки свідчить, що елементарними на різних етапах розвитку вважали різні частинки: молекули, атоми, ядра, нуклони і т. д. І тепер фізика не уникла цієї вічної проблеми елементарності: «З чого складаються сучасні елементарні частинки?». Поняття «елементарності» дуже складне, і ряд експериментальних фактів свідчить про те, що існує структура елементарних частинок. (Наприклад, нуклони розглядають як складну сукупність багатьох частинок, між якими безперервно відбуваються процеси випромінювання та поглинання частинок і античастинок). У 1964 р. М. Гелл-Манн та Дж. Цвейг висловили гіпотезу, за якою елементарні частинки складаються з фундаментальніших частинок — кварків. Ця модель передбачала три кварки і три антикварки, які мають дробовий електричний заряд. Хоч гіпотеза кварків була вдалою, але незважаючи на численні пошуки, їх експериментально ще не виявлено.

Інтернет ресурси

1. © chervone.com 2009 - 2011

2. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/56/J85_ge_17a_turbojet_engine.jpg/800px-J85_ge_17a_turbojet_engine.jpg

3. http://sp.bdpu.org/files/images/elektrodinamika/electrostatics/02_02_02_01.jpg/image_previe

4. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e3/Isobaric_process.png/109px-Isobaric_process.png

5. http://elearn.univector.net/file.php/5/moddata/resource/2902/elchp17_files/p45.gif

6. http://forexaw.com/uploads/news/19/1264165745.gif

7. elearn.univector.net

8. http://uchkollektor.perm.ru/images/stories/Fisika/ob_11.jpghttp://uchkollektor.perm.ru/images/stories/Fisika/01transformator.jpg

Література

1. Янчук В. Довідник школяра: 5-11 кл., 2002, Київ
2. Коршак Є. В., Ляшенко О. І., Савченко В.Ф. Фізика 7 клас: Підруч. для для загальноосвітніх навч. закл. - Ірпінь: Перун, 2002.
3. Гончаренко С.У. Фізика: Основні закони і формули., 2006, Либідь.
4. Вакуленко М. О. Російсько-український словник фізичної термінології / За ред. проф. О. В. Вакуленка (додаток: "Російсько-український фізичний словник":. - К., 2006.
5. Урок фізики по тему: Приходько А.А.
6. Кучерук І.М., Горбачук І.Т. Оптика – К.: Вища шк, 1995.
7. Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1989,т.3.
8. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. – М.: Наука, 1989.
9. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Наука, 1989, т.3.
10. Горбань І.С. Оптика. – К.: Вища шк, 1979.

Дата добавления: 2014-10-23