Презентация на тему: Элементарные частицы и их свойства

Этапы развития

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

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

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

Квантовые числа Описывают состояние электронов в оболочке атома

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.

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) – 1/137 Характерное 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) – 10-10 Характерное время - 10-13 с

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

Характеристики элементарных частиц

Масса Масса атомного ядра определяется экспериментально. Она всегда меньше суммы массы составляющих его элементов m0яд< Zm0р+ Nm0n Z – число протонов m0р – масса протона N – число нейтронов m0n – 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 с Нуклоны – 10-2 лет Мюоны – 10 –6 с Электрон – ∞

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 заряд Первым 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 момент μ0 =е ћ /2 m

Лептонное число Лептонное число(L) – квантовое число, приписываемое элементарным частицам, относящихся к группе лептонов

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 – нуклоны 0 – 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 частиц n= 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», 1975 Б.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», 2000 Ваш репетитор. Физика. Интерактивные лекции. Диск 1. ООО «Мультимедиа Технологии и Дистанционное обучение», 2003 Л.Я. Боревский Курс физики 21 века. М.: «МедиаХауз», 2003