Презентация на тему: Элементарная Вселенная

Элементарная Вселенная Богданова И.В. ГОУ СОШ №617 2011

Элементарные частицы Составные (Адроны) Бесструктурные (Фундаментальные)

Фундаментальные частицы Бозоны (s=0; ћ; 2ћ; …) Фермионы (s=ћ/2; 3ћ/2; …) Фотон (γ), π+ - мезон Электрон (е), протон (р), нейтрон (n)

Шатьендранат Бозе, 1894-1974, индийский физик Энрико Ферми , 1901-1954, итальянский физик

Принцип Паули В одном и том же энергетическом состоянии могут находиться не более двух фермионов с противоположными спинами

Античастицы Карл Андерсон, 1932 г.

Аннигиляция e- + e+ 2 γ E = 2mc2 = 1,02 МэВ

Характеристики лептонов Количество – 12 Электрон + электронное нейтрино Мюон + мюонное нейтрино 6 Таон + таонное нейтрино +6 античастиц

Лептонный заряд Участвуют в слабом взаимодействии – обладают лептонным зарядом L = 1 для лептонов L = -1 для антилептонов L = 0 для не лептонов n p + e- + 00ν Не лептоны n и p Лептоны e- и 00ν 0 = 0 + 1 + (-1) - верное равенство Закон сохранения лептонного заряда

Слабое взаимодействие Радиус взаимодействия 10-18 м Переносчики взаимодействия: W- W+ векторные бозоны (вионы) Z0 1956 г. Д. Швингер 1961 г. Ш. Глэшоу Теоретически предсказали m ≈ 200 ГэВ 1983 г. К. Руббио и С. Ван дер Меер Определили их массы экспериментально

Открытие нейтрино 1930 г. В. Паули : «Закон сохранения энергии нарушается?» n p + e- + ? «нейтрон» 1932 г. Э.Ферми - «нейтрино» - 00ν Свойства нейтрино Электрический заряд равен 0 Масса составляет менее 1/20 000 массы электрона Участвует в слабом взаимодействии Длина свободного пробега 1019 м (1000 св.лет) Спин направлен противоположно скорости движения

Ф.Райнес и Ч.Коуэн в 1956 году В качестве источника нейтрино Райнес и Коуэн использовали ядерный реактор – самый мощный источник нейтрино на Земле. Использовалась реакция обратного ß-распада, в результате которой рождается позитрон и нейтрон.

Установка состояла из двух полиэтиленовых баков с водой, объемом по 200 л. В воду добавлялась соль кадмия для увеличения эффективности захвата нейтрона. Гамма-кванты, образуемые при аннигиляции позитрона и после захвата нейтрона регистрировались в резервуарах, наполненных жидким сцинтиллятором. Установка была окружена защитой из парафина и свинца.

Классификация адронов Бозоны, участвующие в сильном взаимодействии Фермионы, участвующие в сильном взаимодействии

Структура адронов 1963 г. М. Геллман и Д.Цвейг Гипотеза : «Нуклоны состоят из 3 электрически заряженных частиц - кварков» 1969 г. экспериментальное подтверждение кварковой структуры нуклонов

Нейтрон Протон

Характеристики кварков Относятся к фермионам (s = ½) Электрические заряды q = +⅔ e (u – кварк) и q = -⅓ e (d – кварк ) Масса кварков m = ⅓ mp Барионный заряд – свойство частиц участвовать в сильном взаимодействии Для барионов В = 1 или В = ⅓ для кварков или В = А для ядер атомов Для антибарионов В = -1 Для не барионов В = 0 n p + e- + 00ν (1=1+0+0) – верное равенство Закон сохранения барионного заряда

Ароматы кварков

Структура мезонов Состоят из 2 кварков: кварка и антикварка У мезона s=0 У кварка s = ½, у антикварка s = -½

Взаимодействие кварков

Цветовой заряд Характеристика взаимодействия кварков Три типа цветового заряда Красный Синий Зелёный Цветовой заряд адронов равен 0 – (адроны бесцветны) Антикварки имеют антицвет – антикрасный, антисиний, антизелёный Полное число кварков - 36

Свойства кварков

Взаимодействие кварков Участвуют в сильном взаимодействии Переносчик взаимодействия кварков – глюон Глюон переносит цветовой заряд цвет-антицвет Количество глюонов – 8=6(цв) + 2(бесцв) (красный-антисиний, красный-антизелёный, синий-антикрасный, синий-антизелёный, зелёный-антикрасный, зелёный-антисиний)

Особенности взаимодействия кварков При сильном взаимодействии поглощение и излучение глюона изменяет цвет, но не аромат кварка При слабом взаимодействии изменяется аромат кварка (нейтрон превращается в протон), но цветовой заряд кварка не изменяется

Бозон Хиггса – «частица Бога»

Большой адронный коллайдер Большой адронный коллайдер – крупнейшая в мире установка для ускорения, накопления и столкновения пучков частиц сверхвысоких энергий . Длина вакуумного кольца, в котором будут ускоряться частицы, - 27 км Индукция магнитного поля, удерживающего частицы внутри кольца, - 10Тл Температура внутри кольца – -271°С Сила тока в сверхпроводящем кабеле – 1, 8 млн. А

Использованные ресурсы: http://www.youtube.com/watch?v=ABVQoSPA0iE Рисунки из Интернета Учебник В. А. Касьянова «Физика. 11 класс»