Презентация на тему: Элементарные частицы

Элементарные частицы

Этапы развития Первый этап Второй этап Третий этап

Первый эта 1897Открытие электрона(Дж.Томсон) 1919 Открытие протона(Э.Резерфорд) 1928Поль Дирак предсказал существование е+ 1930Паули предсказал существование нейтрино 1932Открытие нейтрона(Дж. Чедвик) 1932 Андерсен обнаружил существование е+

Второй этап 1935Открытие фотона(Хидеки Юкава) 1947Открытие π-мезона(Пауэлл) 1937Открытие мюона(Андерсен Недермейер) 1952Открытие Δ (1236)-резонансыЭнрико ФермиК-мезоны, Λ –гипероны – странные частицы Дональд Глезер 1962Открытие мюонного нейтрино(Университет Беркли, синхротрон на 300 МэВ)

Третий этап 1955Синхротрон БерклиСША, 7ГэВ УНК – неосуществленный проект на 3000 ГэВСерпухово, Россия SSC – неосуществленный проект на 20000 ГэВСША 1983SppS – протон-антипротонный ускоритель коллайдер на встречных пучках 300ГэВ TEVATRON – pp – коллайдер 1000 ГэВ НИ лаборатория им. ФермиСША 2008На базе SppS (ЦЕРН) Женева, 7000 ГэВ

Квантовые числа Описывают состояние электронов в оболочке атома Главное Орбитальное Магнитное Спиновое

Главное квантовое число В настоящее время считается, что состояние каждого электрона в атоме определяется с помощью четырех квантовых чисел. Первое из них называется главным квантовым числом. Оно обозначается буквой «n» и принимает значение простых целых чисел. Главное квантовое число определяет энергию электрона, степень удаленности от ядра, размеры электронной обитали.

Орбитальное квантовое число Второе квантовое число называется орбитальным. Оно обозначается буквой «l » и принимает значения от 0 до n-1. Орбитальное квантовое число определяет орбитальный момент импульса электрона, а также пространственную форму электронной орбитали.

Магнитное квантовое число Третье квантовое число называется магнитным. Оно обозначается M или Mz и принимает значения от-l до+l включая ноль. Магнитное квантовое число определяет значения проекции орбитального момента на одной из осей, а также пространственную ориентацию элементарных орбиталей и их максимальное число на электронном подуровне.

Спиновое квантовое число Четвертое квантовое число называется спиновым квантовым числом. Оно обозначается ms или S и может принимать два значения +1/2 и –1/2. Наличие спинового квантового числа объясняется тем, что электрон обладает собственным моментом импульса(«спином»), не связанным с перемещением в пространстве вокруг ядра. Понятие спин не имеет классического аналога. Проще согласится, что он есть, нежели попытаться представить, что же это такое. Это далеко не последний парадокс квантовой механики.

Виды взаимодействий Ядерное Электромагнитное Гравитационное Слабое

Ядерное Обуславливает связь нуклонов в ядре. Чрезвычайно огромные ограниченного радиуса (R=10-15 м) силы, действующие только между соседними нуклонами. Они обуславливают сильную связь нуклонов в ядре и превосходят гравитационные силы в 1040 раз.

Электромагнитное Характерно для всех элементарных частиц за исключением нейтрино, антинейтрино, фотона Переносчики взаимодействия – фотон Радиус действия – ∞ Интенсивность (по сравнению с сильным) – 1/137Характерное время – 10-20с

Слабое Ответственно за взаимодействие частиц, происходящих с участием нейтрино или антинейтрино, а так же безнейтринные процессы с большим временем жизни (ф>10-10с) Переносчики взаимодействия – промежуточные бозоны Радиус действия – 10-18 м Интенсивность (по сравнению с сильным) – 10-10Характерное время - 10-13 с

Гравитационное Присуще всем телам. Переносчики взаимодействия – гравитоны. Радиус действия – ∞ Интенсивность (по сравнению с сильным) – 10-38

Характеристики элементарных частиц Масса Среднее время Магнитный момент Элементарный заряд Изоспин Спин

Лептонное число Барионное число Прелестность. Очарованность Странность Центр зарядового мультиплета

Масса Масса атомного ядра определяется экспериментально. Она всегда меньше суммы массы составляющих его элементов m0яд< Zm0р+ Nm0n Z – число протоновm0р – масса протона N – число нейтроновm0n – масса нейтрона

Среднее время жизни Время в течение которого живет частица. Изменяется в пределах от ∞ до 10-24 секунды.Для резонансов является мерой нестабильности Мезоны – 10-13 сНуклоны – 10-2 летМюоны – 10 –6 сЭлектрон – ∞

Спин Спин(J) – Собственный момент импульса частицы определяет вид статистики, которой подчиняется частица: целый – бозоны (мезоны) нецелый – фермеоны (барионы) Измеряется в единицах h (от 0 до 9/2)

Элементарный зарядПервым производит точное измерение элементарного заряда (в капле нефти) лауреат Нобелевской премии (1923) американский ученый Роберт Эндриус Милликен (1868 – 1953)Российский ученый Абрам Федорович Иоффе усовершенствовал опыт Милликена по измерению элементарного заряда, используя пылинки фоточувствительного металла е = -1,6 ·10-19Кл

Магнитный момент Магнитный момент (μ) – максимальное значение проекции вектора собственного магнитного момента pm частицы. Измеряется в единицах μ0 Магнитный моментμ0 =е ћ /2 m рm ↑↑ Ј , то μ > 0 рm ↓↑ Ј, то μ < 0

Лептонное число Лептонное число(L) – квантовое число, приписываемое элементарным частицам, относящихся к группе лептонов L= +1, для лептонов (е-, μ-, τ-, νe νμ ντ)L= - 1, для антилептонов (е+, μ+, τ+, νe νμ ντ)L= 0, для остальных частиц

Барионное число Барионное число(В) – число, приписываемое адронам В = 0 – мезоны (пионы, каоны, з-мезон) В= +1 – барионы (нуклоны, гипероны) В= 0 – лептоны,фотоны

Центр зарядового мультиплета Центр зарядового мультиплета гиперонов смещены относительно соответствующих центров нуклона +1/2 – нуклоны0 – р -мезоны

Странность Странность (S) – квантовое число определяемое удвоенной суммой величины смещения центра зарядового мультиплета S= 0 для нуклонов и з-мезонов

Изоспин Изоспин (изотопический спин) J – внутренняя характеристика адронов,определяющая число n частиц в изотопном мультиплете Число частицn= 2J +1

Очарованность. Прелестность Очарованность (С) – характеристика очарованных частиц Прелестность – характеристика прелестных частиц

Литература Элементарный учебник физики под ред. акад. Г.С. Ландсберга. Том 3. М.: «Наука», 1975Б.М. Яворский, А.А. Детлаф Курс физики. Том 3. М.: «Высшая школа», 1971 Б.М. Яворский, А.А. Детлаф Физика: Для школьников старших классов и поступающих в вузы. М.: «Дрофа», 2000Ваш репетитор. Физика. Интерактивные лекции. Диск 1. ООО «Мультимедиа Технологии и Дистанционное обучение», 2003Л.Я. Боревский Курс физики 21 века. М.: «МедиаХауз», 2003