Lecție de fizică fizica particulelor. Particule elementare. Asimilarea de noi cunoștințe și metode de acțiune

Pentru a explica proprietățile și comportamentul particulelor elementare, acestea trebuie să fie înzestrate, pe lângă masă, sarcină electrică și tip, cu o serie de mărimi suplimentare caracteristice acestora (numerele cuantice), pe care le vom discuta mai jos.

Particulele elementare sunt de obicei împărțite în patru clase . Pe lângă aceste clase, se presupune existența unei alte clase de particule - gravitonii (cuante de câmp gravitațional). Aceste particule nu au fost încă descoperite experimental.

Să dăm o scurtă descriere a celor patru clase de particule elementare.

Doar o particulă aparține uneia dintre ele - foton .

Fotonii (cuantele câmpului electromagnetic) participă la interacțiuni electromagnetice, dar nu au interacțiuni puternice și slabe.

Se formează a doua clasă leptoni , al treilea - hadronii și în sfârșit al patrulea - bozoni de măsurare (Tabelul 2)

Tabelul 2

Particule elementare
Leptoni	Calibrare bozoni	Hadronii
		n, p, hiperonii barionic rezonanțe	mezonic rezonanțe

Leptoni (greacă" leptos" - ușor) - particule,implicate în interacțiuni electromagnetice și slabe. Acestea includ particule care nu au o interacțiune puternică: electroni (), muoni (), taoni (), precum și neutrini electronici (), neutrini muoni () și neutrini tau (). Toți leptonii au spinuri egale cu 1/2 și, prin urmare, sunt fermioni . Toți leptonii au o interacțiune slabă. Cele care au o sarcină electrică (adică muoni și electroni) au și o interacțiune electromagnetică. Neutrinii participă doar la interacțiuni slabe.

Hadronii (greacă" adros„ – mare, masiv) - particule,participarea la puternic,interacțiuni electromagnetice și slabe. Astăzi se cunosc peste o sută de hadroni și sunt împărțiți în barionii Şi mezonii .

Barioni - hadronii,format din trei quarci (qqq) și având numărul barionic B = 1.

Clasa de barioni combină nucleonii ( p, n) și particule instabile cu o masă mai mare decât masa nucleonilor, numite hiperonii (). Toți hiperonii au o interacțiune puternică și, prin urmare, interacționează activ cu nucleele atomice. Rotirea tuturor barionilor este 1/2, deci barionii sunt fermioni . Cu excepția protonului, toți barionii sunt instabili. Când un barion se descompune, împreună cu alte particule, se formează în mod necesar un barion. Acest model este unul dintre manifestări ale legii conservării încărcăturii barionice.

Mezoni - hadronii,format dintr-un quarc și un antiquarc () și având un număr barion B = 0.

Mezonii sunt particule instabile care interacționează puternic, care nu poartă așa-numita sarcină barionică. Acestea includ -mezoni sau pioni (), mesoni K sau kaoni ( ), și -mezoni. Masele și mezonii sunt aceleași și egale cu 273,1, respectiv 264,1 durata de viață și s. Masa mesonilor K este 970. Durata de viață a K-mezonilor este de ordinul s. Masa mesonilor eta este 1074, durata de viață este de ordinul s. Spre deosebire de leptoni, mezonii au nu doar o interacțiune slabă (și dacă sunt încărcați, electromagnetică), ci și o interacțiune puternică, care se manifestă atunci când interacționează între ei, precum și în timpul interacțiunii dintre mezoni și barioni. Spinul tuturor mezonilor este zero, deci sunt bozoni.

Bosoni de măsurare - particule,interacționând între fermionii fundamentali(quarci și leptoni). Acestea sunt particule W + , W – , Z 0 și opt tipuri de gluoni g. Aceasta include și fotonul γ.

Proprietățile particulelor elementare

Fiecare particulă este descrisă de un set de mărimi fizice - numere cuantice care îi determină proprietățile. Cele mai frecvent utilizate caracteristici ale particulelor sunt următoarele.

Masa particulelor , m. Masa particulelor variază foarte mult de la 0 (fotoni) la 90 GeV ( Z-bozon). Z-bosonul este cea mai grea particulă cunoscută. Cu toate acestea, pot exista și particule mai grele. Masele hadronilor depind de tipurile de quarci pe care le conțin, precum și de stările lor de spin.

Durata de viață , τ. În funcție de durata lor de viață, particulele sunt împărțite în particule stabile, având o durată de viață relativ lungă și instabil.

LA particule stabile includ particule care se degradează prin interacțiune slabă sau electromagnetică. Împărțirea particulelor în stabile și instabile este arbitrară. Prin urmare, particulele stabile includ particule precum electronul, protonul, pentru care nu au fost detectate în prezent dezintegrari, și mezonul π 0, care are o durată de viață τ = 0,8×10 - 16 s.

LA particule instabile includ particule care se degradează ca urmare a interacțiunilor puternice. De obicei sunt numiti rezonanțe . Durata de viață caracteristică a rezonanțelor este de 10 - 23 -10 - 24 s.

Învârtiți J. Valoarea rotației este măsurată în unități ħ și poate lua valori 0, semiîntregi și întregi. De exemplu, spinul mezonilor π- și K este egal cu 0. Spinul unui electron și al muonului este egal cu 1/2. Spinul fotonului este egal cu 1. Există particule cu o valoare de spin mai mare. Particulele cu spin semiîntreg se supun statisticilor Fermi-Dirac, în timp ce particulele cu spin întreg se supun statisticilor Bose-Einstein.

Sarcina electrica q. Sarcina electrică este un multiplu întreg al e= 1,6×10 - 19 C, numită sarcină electrică elementară. Particulele pot avea sarcini 0, ±1, ±2.

Paritate internă R. Număr cuantic R caracterizează proprietatea de simetrie a funcției de undă în raport cu reflexiile spațiale. Număr cuantic R are valoarea +1, -1.

Împreună cu caracteristicile comune tuturor particulelor, se folosesc și numere cuantice care sunt atribuite numai grupurilor individuale de particule.

Numerele cuantice : număr barion ÎN, ciudățenie s, farmec (farmec) Cu, frumuseţe (fundul sau frumuseţe) b, superior (topness) t, spin izotopic eu atribuită doar particulelor care interacționează puternic - hadronii.

Numerele Lepton L e, L μ , Lτ. Numerele de leptoni sunt atribuite particulelor care formează un grup de leptoni. Leptoni e, μ și τ participă numai la interacțiuni electromagnetice și slabe. Leptoni ν e, n μ și n τ participă numai la interacțiuni slabe. Numerele Lepton au semnificații L e, L μ , Lτ = 0, +1, -1. De exemplu, e - , electron neutrin n e au L e= +l; , au L e= - l. Toate hadronii au .

Numărul barionic ÎN. Numărul barionului contează ÎN= 0, +1, -1. Barionii, de exemplu, n, r, Λ, Σ, rezonanțe nucleonice au un număr barion ÎN= +1. Mezonii, rezonanțe mezonice au ÎN= 0, antibarionii au ÎN = -1.

ciudățenie s. Numărul cuantic s poate lua valori -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 și este determinat de compoziția de cuarci a hadronilor. De exemplu, hiperonii Λ, Σ au s= -l; K + - , K– - mezonii au s= + l.

Farmec Cu. Număr cuantic Cu Cu= 0, +1 și -1. De exemplu, barionul Λ+ are Cu = +1.

De jos b. Număr cuantic b poate lua valori -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. În prezent, au fost descoperite particule care au b= 0, +1, -1. De exemplu, ÎN+ -meson are b = +1.

Topness t. Număr cuantic t poate lua valori -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. În prezent, a fost descoperită o singură condiție cu t = +1.

Isospin eu. Particulele care interacționează puternic pot fi împărțite în grupuri de particule care au proprietăți similare (aceeași valoare a spinului, a parității, a numărului barionului, a ciudățeniei și a altor numere cuantice care sunt conservate în interacțiuni puternice) - multiplete izotopice. Valoarea Isospin eu determină numărul de particule incluse într-un multiplet izotopic, nŞi r constituie un dublet izotopic eu= 1/2; Σ + , Σ - , Σ 0 sunt incluse în triplet izotopic eu= 1, Λ - singlet izotopic eu= 0, numărul de particule incluse într-una multiplet izotopic, 2eu + 1.

G - paritate este un număr cuantic corespunzător simetriei în raport cu operația simultană a conjugării sarcinii Cuşi modificări ale semnului celei de-a treia componente eu isospin. G- paritatea se păstrează numai în interacțiuni puternice.

Lecție de fizică în clasa a XI-a

„LUMEA PARTICULLOR ELEMENTARE”

Profesor de fizică

GBOU Scoala Gimnaziala Nr 603

Sankt Petersburg

Dubilyas Natalya Iurievna

(Diapozitivul nr. 1) Subiect: Particule elementare. Interacțiuni fundamentale.

Ţintă: Continuați formarea unei viziuni științific-materialiste asupra lumii și a unei imagini holistice a lumii bazate pe ideile moderne despre structura materiei.

Sarcini:

Educațional :

Asigurați-vă că studenții stăpânesc cunoștințele despre tema „Particule elementare. Interacțiuni fundamentale”, dau conceptul de „particulă elementară” și arată istoria dezvoltării teoriei particulelor elementare; introducerea elevilor la elementele de bază ale clasificării particulelor elementare; generalizarea și consolidarea cunoștințelor despre interacțiunile fundamentale.

Educațional:

Îmbunătățirea capacității de analiză a materialului educațional; formulează în mod independent concluzii, dezvoltă gândirea, activitatea cognitivă și independența.

Educatori:

Cultivarea interesului pentru subiect prin materiale distractive, o cultură a activităților educaționale, crearea unui mediu psihologic favorabil în clasă, insuflarea respectului pentru realizările științei moderne.

Tip de lecție: o lectie de studiu si consolidare initiala a noilor cunostinte.

Formatul lecției: prelegere cu elemente de conversație și muncă independentă.

Metode de predare: lucru verbal, vizual, independent la finalizarea testului.

Forma activitatii elevilor: frontal, colectiv, individual.

Echipament: PC, proiector multimedia, echipament standard pentru sala de fizică, fișe (tabele)

Planul lecției:

Etapa organizatorica.

Actualizarea cunoștințelor de bază.

Învățarea de materiale noi.

Teme pentru acasă.

Rezumând lecția și reflecția.

Progresul lecției:

Etapa organizatorica.

Salutare, verificarea pregătirii elevilor pentru lecție.

(Diapozitivul nr. 2) Pușkin are o poezie uimitoare:

Epigraf:

DESPRE! câte descoperiri minunate avem

Pregătiți spiritul de iluminare

Și experiența, fiul greșelilor grele,

Și geniu, prieten al paradoxurilor,

Și șansa, Doamne inventatorul...

A.S. Pușkin

Aceste rânduri uimesc prin profunzimea gândirii. Ele conțin o expresie poetică a principiilor fizicii moderne. Există aici un indiciu al metodei aproximărilor succesive (experiența, fiul greșelilor grele), al dezvoltării prin rezolvarea paradoxurilor care necesită idei strălucitoare (geniu, prieten al paradoxurilor), al ideii de selectare a informațiilor. din zgomot (întâmplarea este Dumnezeu inventatorul). Putem spune că aceste rânduri exprimă principiile cunoașterii moderne (principiul ciclicității). Astăzi, lecția noastră va fi dedicată celei mai avansate margini a științei - fizica particulelor.

Actualizarea cunoștințelor de bază. (Diapozitivul nr. 3)

Sarcina elevilor: răspunsintrebari:

1) În ce constă lumea din jurul nostru?

2) Din ce sunt făcute corpurile?

3) Care este cea mai mică particulă de materie?

4) Din ce sunt făcute moleculele?

5) Atom tradus din greacă înseamnă „indivizibil”. Este asta cu adevărat adevărat?

6) Ce știm despre structura atomului?

7) Ce particule elementare cunoașteți? Pot fi numite elementare din punctul de vedere al fizicii moderne?

(foton, proton, electron, neutron, neutrin)

Învățarea de materiale noi.

(Diapozitivul nr. 4) Pe tablă a apărut o diagramă:

natura -

corp -

substanta -

molecula -

atom -

miez -

nucleoni – protoni, neutroni

electron.

(Diapozitivul nr. 4) Așa a apărut o nouă ramură a fizicii - fizica particulelor elementare, care studiază fenomenele care au loc la ultra-mic (R = 10 -15 t = 10 -8 1 GeV).

Să luăm în considerare principalele caracteristici ale particulelor elementare deja cunoscute nouă

(inserați tabelul în caiet)

Particulă

Simbol

Masă de odihnă

Încărca

Durata de viață

Electron

Proton

Neutroni

Neutrino

Foton

e –

p

n

ν

γ

m e

1836 ,1 m e

1838,6 m e

10 – 4 m e

0

-1

+1

0

0

0

Stabil

Stabil

1000 s

Stabil

Stabil

Fizica s-a confruntat cu anumite întrebări: (Ce întrebări ați putea pune?)

Care sunt proprietățile lor?

Se vor deschide altele noi? (diapozitivul numărul 5)

(Diapozitivul nr. 6) În istoria dezvoltării fizicii particulelor elementare, se obișnuiește să se distingă 3 etape:

Etapa 1 – de la atomii lui Democrit până în 1932.

Transformările observate în lume sunt o simplă rearanjare a atomilor. Atomii sunt imutabili.

Etapa 2 – din 1932 până în 1964.

1932 a intrat în istoria științei drept „anul miracolelor”. Primul miracol a fost descoperirea neutronului, care a avut o semnificație revoluționară, deoarece a însemnat de fapt prăbușirea conceptului electromagnetic în fizică. Înainte de aceasta, FCM a fost construit pe două interacțiuni fundamentale: electromagnetice și gravitaționale și s-a descurcat cu doar trei „blocuri de construcție ale universului”: electron, proton și foton. Odată cu apariția neutronului, a apărut o interacțiune fundamentală suplimentară în fizică, acesta a început să fie numit nuclear sau puternic. A fost propus imediat un model proton-neutron al nucleului, conform căruia nucleul este format din protoni și neutroni legați printr-o interacțiune puternică.

În urma unor cercetări ulterioare, s-a dovedit că, spre deosebire de particulele deja cunoscute, neutronul este instabil - se transformă spontan în alte particule, dintre care una este neutrino, o particulă care a fost descoperită mai târziu, în 1955, deși existența sa a fost prezisă de P. . Dirac în 1931 .

(Diapozitivul nr. 7) Această transformare a neutronilor se datorează unei alte interacțiuni – slabă. Aceasta este a patra dintre interacțiunile fundamentale.

Interacţiune

Particule care interacționează

Raza maximă

Forțe relative de interacțiune

Mijloace de interacțiune

Gravitațional

Toate particulele

10 -39

Gravitoni

Electromagnetic

Particule cu sarcini electrice

10 -2

Fotonii

Puternic

Nucleonii

Quarci

10 -15

Mezoni

Gluoni

Slab

Leptoni

Quarci

10 -17

10 -3

bozoni intermediari

Dar! Anul miracolelor nu s-a încheiat încă. Fizicianul american K.D. Anderson a descoperit prima antiparticulă - pozitronul, a cărui existență a fost prezisă teoretic de P. Dirac în 1928.

(Diapozitivul nr. 8) Un pozitron este format dintr-o cuantă gamma cu energie mare: γ → e - + e + (pereche electron - pozitroni).

Un alt punct important trebuie menționat aici:

Odată cu descoperirea pozitronului, partiția dintre materie și câmp s-a prăbușit. Se dovedește că un câmp se poate transforma în materie, iar materia într-un câmp.

Reacție de anihilare: e - + e + → γ + γ

S-a descoperit acum că fiecare particulă are o antiparticulă. Înțelegerea oamenilor de știință asupra naturii „elementare” a particulelor s-a schimbat atunci când au fost descoperite antiparticule.

Dacă până la începutul anului 1932 erau cunoscute 4 particule elementare: electron, proton, neutron, foton, atunci până la mijlocul secolului al XX-lea au apărut acceleratori puternici în arsenalul fizicii experimentale, iar numărul de particule elementare descoperite folosind noua tehnologie a crescut foarte mult. , numărul lor a început să fie măsurat la sute (până în prezent au fost descoperite aproximativ 400 de particule). Printre aceștia se numără mezoni, bosoni, hiperoni și altele.

Aproape toate s-au dovedit a fi instabile. Cea mai lungă particulă este neutronul (15 minute).

(Diapozitivul nr. 9) În plus, s-a dovedit că toate particulele pot experimenta diverse transformări (spontane sau în ciocniri cu alte particule) și aceasta este trăsătura lor caracteristică. (notați)

În 1964, fizicianul american M. Gell-Mann și, în mod independent, J. Zweig au avansat ipoteza că particulele care interacționează puternic sunt formate din trei particule numite quarci. Din acest moment a început fizica particulelor

Etapa 3, care continuă până în zilele noastre. Metodele experimentale au devenit, de asemenea, mai complexe.

(Diapozitiv nr.) În 2008, a fost lansat Large Hadron Collider, situat în Elveția și Franța. Se numește mare datorită dimensiunii sale: diametrul inelului este de 27 km. A fost nevoie de 8 miliarde de dolari și 20 de ani pentru a construi LHC. Pentru a înregistra informații de la mii de detectoare, a fost creat unul dintre cele mai mari depozite de fișiere de pe planetă. LHC va face posibilă efectuarea de experimente care anterior erau imposibile.

Înțelegerea primară și consolidarea cunoștințelor.

(Diapozitivul nr.) Deci,

În fizica modernă, particulele elementare sunt cele mai mici particule de materie care nu sunt atomi sau nuclee atomice.

2) Să încercăm împreună să evidențiem principalele proprietăți ale particulelor elementare:

Greutate;

Încărca;

Durata de viață;

interconvertibilitate;

Participarea la interacțiuni fundamentale;

Și altele, ale căror nume sunt complet necunoscute urechilor noastre

sarcina barionică;

Ciudatie, farmec,...

3) Fizica particulelor studiază fenomenele care au loc la ultra-mic (R = 10 -15 m) distante, pentru ultrascurte (t = 10 -8 c) perioade de timp și la energii ultra-înalte (E 1 GeV).

4) Interconvertibilitatea este o proprietate caracteristică tuturor particulelor elementare.

5) Existența antiparticulelor;

6) Transformarea câmpului în materie și materie în câmp (Anihilarea particulelor și antiparticulelor);

7) Numărul de EC a depășit 400, deci este nevoie să le clasificăm.

8) Pentru a clasifica particulele elementare, puteți alege câteva proprietăți generale, dar una dintre cele mai de succes modalități de clasificare a EC se bazează pe interacțiunile particulelor.

(Tabelul 2) (Nr. diapozitiv)

Pentru a consolida cunoștințele acumulate, vă sugerez să faceți un test. (elevii susțin un test cu autotest suplimentar)

Test.

Care dintre următoarele radiații nu este deviată într-un câmp magnetic?

Alfa – particule;

Fluxul de protoni;

particule beta;

Radiația gamma.

Care idee despre structura atomului este corectă? Majoritatea atomului este concentrat...

În nucleu, sarcina electronului este pozitivă;

În nucleu, sarcina nucleară este negativă;

În electroni, sarcina electronilor este negativă;

În nucleu, electronii au o sarcină negativă.

Nucleul este format din...

Neutroni și electroni;

Protoni și neutroni;

Protoni și electroni;

Neutroni.

Ce procese nucleare produc neutrini?

Cu dezintegrare alfa;

În timpul dezintegrarii beta;

Când se emit cuante gamma;

În timpul oricăror transformări nucleare;

În timpul anihilării unui electron și a unui pozitron:

Energia este eliberată cu radiații;

Se naște o nouă pereche electron-pozitron;

Energia este absorbită;

Atomul intră într-o stare excitată.

(Nr. diapozitiv) Rezultatele testului:

Întrebare

Răspuns

(Nr. diapozitiv) Tema pentru acasă: capitolul 14, 114, 115, articol despre quarci, Internet - resurse pentru cei care doresc să afle mai multe.

Rezumatul lecției și reflecția. (Diapozitiv nr.)

Deci, astăzi, în lecție, ne-am familiarizat cu lumea interesantă a particulelor elementare, dar imaginea modernă a lumii particulelor elementare nu este finală. Ne așteaptă în continuare descoperiri teoretice și experimentale interesante, care ne vor extinde și aprofunda înțelegerea lumii în care trăim, oferindu-ne noi tehnologii și oportunități. Dar să nu uităm că Lumea este mai complexă decât credem.

Să revenim la întrebările de la începutul lecției (diapozitivul nr.)

Există și alte particule?

Care sunt proprietățile lor?

Care este caracteristica particulelor elementare?

Câte particule pot fi?

Se vor deschide altele noi?

Pentru a ne aminti întâlnirea noastră, ți-am pregătit marcaje.

Pe mesele tale sunt plicuri cu jetoane, iar pe tablă este un model al Universului, încă neplin cu particule. Dacă ți-a plăcut lecția și ai învățat ceva nou, atașează un cip roșu - un proton dacă nu ți-a plăcut - un electron verde dacă ai rămas indiferent la ceea ce se întâmplă - un neutron albastru;

Vă mulțumesc pentru munca depusă, vă doresc succes în studiul fizicii!

1 tobogan

Particule elementare Instituție de învățământ anormală bugetară municipală „Gimnaziul nr. 1 numit după Tasirov G.Kh. al orașului Belovo” Prezentare pentru o lecție de fizică în clasa a 11-a (nivel de profil) Completată de: Popova I.A., profesor de fizică Belovo, 2012

2 tobogan

Scop: Familiarizarea cu fizica particulelor elementare și sistematizarea cunoștințelor pe această temă. Dezvoltarea gândirii abstracte, ecologice și științifice a elevilor bazată pe idei despre particulele elementare și interacțiunile lor

3 slide

Câte elemente sunt în tabelul periodic? Doar 92. Cum? Mai sunt? Adevărat, dar toate celelalte sunt obținute artificial, nu apar în natură. Deci - 92 de atomi. Din ele pot fi făcute și molecule, adică. substante! Dar faptul că toate substanțele constau din atomi a fost afirmat de Democrit (400 î.Hr.). Era un mare călător, iar zicala lui preferată a fost: „Nimic nu există în afară de atomi și spațiu pur, totul este o vedere.”

4 slide

Antiparticulă - o particulă care are aceeași masă și spin, dar valori opuse ale sarcinilor de toate tipurile; Cronologia fizicii particulelor Pentru orice particulă elementară există propria sa antiparticulă Data Numele omului de știință Descoperire (ipoteză) 400 î.Hr. Atomul Democrit Începutul secolului XX. Thomson Electron 1910 E. Rutherford Proton 1928 Dirac și Anderson Descoperirea pozitronului 1928 A. Einstein Photon 1929 P. Dirac Predicția existenței antiparticulelor 1931 Pauli Descoperirea neutrinilor și antineutrinilor 1932 J. Chadwick Neutron + antiparticul 1 -9302 W. Pauli Predicția existenței neutrinilor 1935 Yukawa Descoperirea mezonului

5 slide

Cronologia fizicii particulelor Toate aceste particule au fost instabile, i.e. s-a degradat în particule cu mase mai mici, devenind în cele din urmă protoni, electroni, fotoni și neutrini stabili (și antiparticulele lor). Fizicienii teoreticieni s-au confruntat cu cea mai dificilă sarcină de a ordona întreaga „zoo” descoperită de particule și de a încerca să reducă numărul de particule fundamentale la minimum, demonstrând că alte particule constau din particule fundamentale. π-mesonarul în razele cosmice Înainte de începutul anilor 1960 Au fost descoperite câteva sute de noi particule elementare, cu mase cuprinse între 140 MeV și 2 GeV.

6 diapozitiv

Cronologia fizicii particulelor Acest model sa transformat acum într-o teorie coerentă a tuturor tipurilor cunoscute de interacțiuni ale particulelor. Data Numele omului de știință Descoperire (ipoteză) Etapa a treia 1962 M. Gell-Manni independent J. Zweig A propus un model al structurii particulelor care interacționează puternic din particulele fundamentale - cuarcuri 1995 Descoperirea ultimului dintre cei așteptați, al șaselea cuarc

7 slide

Cum se detectează o particulă elementară? De obicei, urmele (traiectorii sau urmele) lăsate de particule sunt studiate și analizate cu ajutorul fotografiilor

8 slide

Clasificarea particulelor elementare Toate particulele se împart în două clase: Fermioni, care alcătuiesc materia; Bosonii prin care are loc interacțiunea.

Slide 9

Clasificarea particulelor elementare Fermionii sunt împărțiți în leptoni, cuarci. Quarcii participă la interacțiuni puternice, precum și la cele slabe și electromagnetice.

10 diapozitive

Quarcii Gell-Mann și Georg Zweig au propus modelul cuarcilor în 1964. Principiul Pauli: într-un sistem de particule interconectate nu există niciodată cel puțin două particule cu parametri identici dacă aceste particule au spin semiîntreg. M. Gell-Mann la o conferință în 2007

11 diapozitiv

Ce este spin? Spinul demonstrează că există un spațiu de stare care nu are nimic de-a face cu mișcarea unei particule în spațiul obișnuit; Spin (din engleză to spin - to spin) este adesea comparat cu impulsul unghiular al unui „vârf care se rotește rapid” - acest lucru nu este adevărat! Spinul este o caracteristică cuantică internă a unei particule care nu are analog în mecanica clasică; Spin (din engleză spin - învârtire, rotație) este momentul unghiular intrinsec al particulelor elementare, care are o natură cuantică și nu este asociat cu mișcarea particulei în ansamblu.

12 slide

Spiri ale unor microparticule Spin Denumirea generală a particulelor Exemple 0 particule scalare π-mezoni, K-mezoni, bosonul Higgs, atomi și nuclee 4He, nuclee pare-pare, parapozitroniu 1/2 particule spinor electroni, quarci, protoni, neutroni, atomi și nuclee 3He 1 particule vector foton, gluon, vector mezoni, ortopozitroniu 3/2 spin-vector particule Δ-izobare 2 tensor particule graviton, tensor mesoni

Slide 13

Cuarcii Quarcii participă la interacțiuni puternice, precum și la cele slabe și electromagnetice. Sarcinile quarcilor sunt fracționale - de la -1/3e la +2/3e (e este sarcina electronului). Quarcii din Universul de astăzi există numai în stări legate - doar ca parte a hadronilor. De exemplu, un proton este uud, un neutron este udd.

Slide 14

Patru tipuri de interacțiuni fizice sunt gravitaționale, electromagnetice, slabe, puternice. Interacțiune slabă - modifică natura internă a particulelor. Interacțiunile puternice determină diferite reacții nucleare, precum și apariția forțelor care leagă neutronii și protonii în nuclee. Nuclear Există un singur mecanism de interacțiuni: prin schimbul de alte particule - purtători de interacțiune.

15 slide

Interacțiune electromagnetică: purtător - foton. Interacțiune gravitațională: purtători - cuante de câmp gravitațional - gravitoni. Interacțiuni slabe: purtători - bosoni vectoriali. Purtători de interacțiuni puternice: gluoni (de la cuvântul englezesc glue), cu o masă de repaus egală cu zero. Patru tipuri de interacțiuni fizice Atât fotonii, cât și gravitonii nu au masă (masă în repaus) și se mișcă întotdeauna cu viteza luminii. O diferență semnificativă între purtătorii de interacțiune slabă și fotoni și gravitoni este masivitatea lor. Interacţiune Raza de acţiune Const. Gravitațional Infinit mare 6,10-39 Electromagnetic Infinit mare 1/137 Slab Nu depășește 10-16 cm 10-14 Puternic Nu depășește 10-13 cm 1

16 slide

Slide 17

Quarcii au o proprietate numită încărcare de culoare. Există trei tipuri de taxe de culoare, denumite în mod convențional albastru, verde și roșu. Fiecare culoare are un complement sub forma propriei sale anti-culoare - anti-albastru, anti-verde si anti-rosu. Spre deosebire de quarci, antiquarcii nu au culoare, ci anticolor, adică încărcătura de culoare opusă. Proprietățile quarcurilor: culoare

18 slide

Cuarcii au două tipuri principale de mase care nu coincid ca mărime: masa curentă a cuarcului, estimată în procese cu transfer semnificativ de 4-moment pătrat, și masa structurală (bloc, masa constitutivă); include și masa câmpului de gluoni din jurul cuarcului și este estimată din masa hadronilor și din compoziția lor de cuarc. Proprietățile quarcurilor: masa

Slide 19

Fiecare aromă (tip) a unui quarc este caracterizată de numere cuantice precum isospin Iz, ciudățenie S, farmec C, farmec (fond, frumusețe) B′, adevăr (topness) T. Proprietăți ale quarcurilor: aromă

20 de diapozitive

Proprietățile quarcurilor: aromă Simbol Nume Sarcină Masă Rus. engleză Prima generație d jos în jos −1/3 ~ 5 MeV/c² u sus în sus +2/3 ~ 3 MeV/c² A doua generație ciudat ciudat −1/3 95 ± 25 MeV/c² c farmec fermecat (fermecat) +2/ 3 1,8 GeV/c² A treia generație b frumusețe minunată (jos) −1/3 4,5 GeV/c² t adevărul adevărat (sus) +2/3 171 GeV/c²

21 de diapozitive

22 slide

Slide 23

Caracteristicile quarcurilor Caracteristic Tipul de quarc d u s c b t Sarcină electricăQ -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 Număr barionB 1/3 1/3 1/3 1/3 1/ 3 1 /3 SpinJ 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 ParitateP +1 +1 +1 +1 +1 +1 IsospinI 1/2 1/2 0 0 0 0 Proiecție IsospinI3 - 1/ 2 +1/2 0 0 0 0 Ciudație 0 0 -1 0 0 0 Farmecul c 0 0 0 +1 0 0 De jos b 0 0 0 0 -1 0 Înălțime t 0 0 0 0 0 +1 Masă în hadron , GeV 0,31 0,31 0,51 1,8 5 180 Masa unui quarc „liber”, GeV ~0,006 ~0,003 0,08-0,15 1,1-1,4 4,1-4,9 174+5

24 slide

25 diapozitiv

26 slide

Slide 27

Ce procese nucleare produc neutrini? A. În timpul α - dezintegrare. B. În timpul β - dezintegrare. B. Când sunt emise γ - cuante. D. În timpul oricăror transformări nucleare

28 slide

Ce procese nucleare produc antineutrini? A. În timpul α - dezintegrare. B. În timpul β - dezintegrare. B. Când sunt emise γ - cuante. D. În timpul oricăror transformări nucleare

Clasă: 11

Clasă: 11

Tip de lecție: lectie de studiu si consolidare primara a noilor cunostinte

Metoda de predare: curs

Forma activitatii elevilor: frontal, colectiv, individual

Obiectivul lecției: extinde înțelegerea de către elevi a structurii materiei; luați în considerare principalele etape ale dezvoltării fizicii particulelor elementare; dați conceptul de particule elementare și proprietățile acestora.

Obiectivele lecției:

• Educațional: introducerea elevilor în conceptul de particule elementare, tipologia particulelor elementare, precum și metode de studiere a proprietăților particulelor elementare;
• De dezvoltare: să dezvolte interesul cognitiv al elevilor, asigurând implicarea fezabilă a acestora în activitatea cognitivă activă;
• Educațional: educarea calităților umane universale - conștientizarea percepției realizărilor științifice din lume; dezvoltarea curiozității și rezistenței.

Echipament pentru lecție:

Materiale didactice: materiale manuale, fișe cu teste și tabele

Ajutoare vizuale: prezentare

1. Organizarea începutului lecției.

Activitatea profesorului: Salutări reciproce între profesor și elevi, stabilirea elevilor, verificarea gradului de pregătire a elevilor pentru lecție. Organizarea atenției și includerea studenților în ritmul de lucru al afacerilor.

organizarea atenţiei şi includerea în ritmul de lucru al afacerii.

2. Pregătirea pentru etapa principală a lecției.

Activitatea profesorului: Astăzi vom începe să studiem o nouă secțiune de „Fizica cuantică” - „Particule elementare”. În acest capitol vom vorbi despre particulele primare, necompuse, din care este construită toată materia, despre particulele elementare.

Fizicienii au descoperit existența particulelor elementare atunci când studiau procesele nucleare, așa că până la mijlocul secolului al XX-lea, fizica particulelor elementare a fost o ramură a fizicii nucleare. În prezent, fizica particulelor elementare și fizica nucleară sunt ramuri apropiate, dar independente ale fizicii, unite prin comunitatea multor probleme luate în considerare și prin metodele de cercetare utilizate.

Sarcina principală a fizicii particulelor elementare este studiul naturii, proprietăților și transformărilor reciproce ale particulelor elementare.

De asemenea, va fi sarcina noastră principală în studierea fizicii particulelor elementare.

3. Asimilarea noilor cunoștințe și metode de acțiune.

Activitatea profesorului: Subiectul lecției: „Etapele dezvoltării fizicii particulelor elementare”. În această lecție ne vom uita la următoarele întrebări:

• Istoria dezvoltării ideilor că lumea este formată din particule elementare
• Ce sunt particulele elementare?
• Cum se poate obține o particulă elementară izolată și este posibil?
• Tipologia particulelor.

Ideea că lumea este făcută din particule fundamentale are o istorie lungă. Astăzi, există trei etape în dezvoltarea fizicii particulelor elementare.

Să deschidem manualul. Să facem cunoștință cu numele etapelor și intervalelor de timp.

Activitate estimată a elevilor:

Etapa 1. De la electron la pozitron: 1897 - 1932.

Etapa 2. De la pozitroni la quarci: 1932 - 1964

Etapa 3. De la ipoteza cuarcului (1964) până în zilele noastre.

Activitatea profesorului:

Etapa 1.

Elementare, adică cel mai simplu, mai departe indivizibil, așa și-a imaginat atomul celebrul om de știință grec antic Democrit. Permiteți-mi să vă reamintesc că cuvântul „atom” în traducere înseamnă „indivizibil”. Pentru prima dată, ideea existenței unor particule minuscule, invizibile, care alcătuiesc toate obiectele din jur, a fost exprimată de Democrit la 400 de ani î.Hr. Știința a început să folosească ideea de atomi abia la începutul secolului al XIX-lea, când pe această bază a fost posibil să se explice o serie de fenomene chimice. Și la sfârșitul acestui secol a fost descoperită structura complexă a atomului. În 1911 a fost descoperit nucleul atomic (E. Rutherford) și s-a dovedit în sfârșit că atomii au o structură complexă.

Să ne amintim băieți: ce particule fac parte din atom și le caracterizează pe scurt?

Activitate estimată a elevilor:

Activitatea profesorului: băieți, poate că unii dintre voi vă amintiți: de către cine și în ce ani au fost descoperite electronii, protonii și neutronii?

Activitate estimată a elevilor:

Electron. În 1898, J. Thomson a dovedit realitatea existenței electronilor. În 1909, R. Millikan a măsurat pentru prima dată sarcina unui electron.

Proton. În 1919, E. Rutherford, în timp ce bombarda azotul cu particule, a descoperit o particulă a cărei sarcină era egală cu sarcina unui electron și a cărei masă era de 1836 de ori mai mare decât masa electronului. Particula a fost numită proton.

Neutroni. Rutherford a sugerat, de asemenea, existența unei particule fără încărcare a cărei masă este egală cu masa unui proton.

În 1932, D. Chadwick a descoperit particula pe care o sugerase Rutherford și a numit-o neutron.

Activitatea profesorului: După descoperirea protonului și neutronului, a devenit clar că nucleele atomilor, ca și atomii înșiși, au o structură complexă. A apărut teoria proton-neutron a structurii nucleelor ​​(D. D. Ivanenko și V. Heisenberg).

În anii 30 ai secolului al XIX-lea, în teoria electrolizei dezvoltată de M. Faraday, a apărut conceptul de -ion și s-a măsurat sarcina elementară. Sfârșitul secolului al XIX-lea – pe lângă descoperirea electronului, a fost marcat de descoperirea fenomenului radioactivității (A. Becquerel, 1896). În 1905, în fizică a apărut ideea cuantelor de câmp electromagnetic - fotoni (A. Einstein).

Să ne amintim: ce este un foton?

Activitate estimată a elevilor: Foton(sau cuantumul radiației electromagnetice) este o particulă de lumină elementară, neutră din punct de vedere electric, lipsită de masă de repaus, dar care posedă energie și impuls.

Activitatea profesorului: particulele deschise erau considerate esențe primare indivizibile și neschimbabile, principalele blocuri de construcție ale universului. Cu toate acestea, această opinie nu a durat mult.

Etapa 2.

În anii 1930, transformările reciproce ale protonilor și neutronilor au fost descoperite și studiate și a devenit clar că aceste particule nu sunt, de asemenea, „blocurile de construcție” elementare neschimbate ale naturii.

În prezent, sunt cunoscute aproximativ 400 de particule subnucleare (particulele care alcătuiesc atomii, care sunt de obicei numite elementare). Marea majoritate a acestor particule sunt instabile (particulele elementare se transformă unele în altele).

Singurele excepții sunt fotonii, electronii, protonii și neutrinii.

Fotonul, electronul, protonul și neutrinoul sunt particule stabile (particule care pot exista în stare liberă la infinit), dar fiecare dintre ele se poate transforma în alte particule atunci când interacționează cu alte particule.

Toate celelalte particule, la anumite intervale de timp, suferă transformări spontane în alte particule, iar acesta este principalul fapt al existenței lor.

Am menționat încă o particulă - neutrino. Care sunt principalele caracteristici ale acestei particule? De către cine și când a fost descoperit?

Activitatea prezisă a elevului: Neutrinul este o particulă lipsită de sarcină electrică, iar masa sa în repaus este 0. Existența acestei particule a fost prezisă în 1931 de W. Pauli, iar în 1955, particula a fost înregistrată experimental. Se manifestă ca rezultat al dezintegrarii neutronilor:

Activitatea profesorului: Particulele elementare instabile diferă foarte mult în timpul lor de viață.

Cea mai lungă particulă este neutronul. Durata de viață a neutronilor este de aproximativ 15 minute.

Alte particule „trăiesc” pentru un timp mult mai scurt.

Există câteva zeci de particule cu o durată de viață care depășește 10 -17 s. La scara microcosmosului, acesta este un moment semnificativ. Astfel de particule sunt numite relativ stabil .

Majoritate de scurtă durată particulele elementare au durate de viață de ordinul 10 -22 -10 -23 s.

Capacitatea de transformări reciproce este cea mai importantă proprietate a tuturor particulelor elementare.

Particulele elementare sunt capabile să se nască și să fie distruse (emise și absorbite). Acest lucru se aplică și particulelor stabile, singura diferență fiind că transformările particulelor stabile nu au loc spontan, ci prin interacțiunea cu alte particule.

Un exemplu ar fi anihilare (adică dispariţie) electron și pozitron, însoțite de nașterea fotonilor de înaltă energie.

Un pozitron este (o antiparticulă a unui electron) o particulă încărcată pozitiv care are aceeași masă și aceeași sarcină (în valoare absolută) ca un electron. Despre caracteristicile sale vom vorbi mai detaliat în lecția următoare. Să spunem doar că existența pozitronului a fost prezisă de P. Dirac în 1928, iar el a fost descoperit în 1932 în raze cosmice de K. Anderson.

În 1937, în raze cosmice au fost descoperite particule cu o masă de 207 mase de electroni, numite muonii (-mezoni). Durata medie de viață a unui mezon este de 2,2 * 10 -6 s.

Apoi în 1947-1950 s-au deschis bujori (adică -mezoni). Durata medie de viață a unui -mezon neutru este de 0,87·10 -16 s.

În anii următori, numărul de particule nou descoperite a început să crească rapid. Acest lucru a fost facilitat de cercetarea razelor cosmice, dezvoltarea tehnologiei acceleratoarelor și studiul reacțiilor nucleare.

Acceleratoarele moderne sunt necesare pentru a desfășura procesul de creare a unor noi particule și pentru a studia proprietățile particulelor elementare. Particulele inițiale sunt accelerate în accelerator la energii înalte „pe un curs de coliziune” și se ciocnesc între ele într-un anumit loc. Dacă energia particulelor este mare, atunci în timpul procesului de coliziune se nasc multe particule noi, de obicei instabile. Aceste particule, împrăștiate din punctul de coliziune, se dezintegrează în particule mai stabile, care sunt înregistrate de detectoare. Pentru fiecare astfel de act de coliziune (fizicienii spun: pentru fiecare eveniment) - și sunt înregistrate în mii pe secundă! - ca urmare, experimentatorii determină variabile cinematice: valorile impulsurilor și energiilor particulelor „prinse”, precum și traiectoriile acestora (vezi figura din manual). Colectând multe evenimente de același tip și studiind distribuțiile acestor mărimi cinematice, fizicienii reconstruiesc modul în care a avut loc interacțiunea și ce tip de particule pot fi atribuite particulele rezultate.

Etapa 3.

Particulele elementare sunt combinate în trei grupe: fotonii , leptoni Şi hadronii (Anexa 2).

Băieți, enumerați-mi particulele care aparțin grupului de fotoni.

Activitate estimată a elevilor: Pentru grup fotonii se referă la o singură particulă - un foton

Activitatea profesorului: următorul grup este format din particule luminoase leptoni.

Activitatea preconizată a elevilor: acest grup include două tipuri de neutrini (electron și muon), electroni și?-mezon

Activitatea profesorului: Leptonii includ, de asemenea, un număr de particule care nu sunt enumerate în tabel.

Al treilea grup mare este format din particule grele numite hadronii. Acest grup este împărțit în două subgrupe. Particulele mai ușoare formează un subgrup mezonii .

Activitatea preconizată a elevilor: cele mai ușoare dintre ele sunt încărcate pozitiv și negativ, precum și mezonii neutri. Pionii sunt cuante ale câmpului nuclear.

Activitatea profesorului: al doilea subgrup - barionii - include particule mai grele. Este cel mai extins.

Activitate estimată a elevilor: Cei mai ușori barioni sunt nucleonii - protonii și neutronii.

Activitatea profesorului: sunt urmaţi de aşa-numiţii hiperoni. Omega-minus-hyperon, descoperit în 1964, închide tabelul.

Abundența de hadroni descoperiți și recent descoperiți i-a determinat pe oamenii de știință să creadă că toți au fost construiti din alte particule mai fundamentale.

În 1964, fizicianul american M. Gell-Man a prezentat o ipoteză, confirmată de cercetările ulterioare, că toate particulele fundamentale grele - hadronii - sunt construite din mai multe particule fundamentale numite quarcuri.

Din punct de vedere structural, particulele elementare care alcătuiesc nucleii atomici (nucleonii) și, în general, toate particulele grele - hadronii (barionii și mezonii) - constau din particule și mai simple, care sunt de obicei numite fundamentale. Acest rol al elementelor primare cu adevărat fundamentale ale materiei este jucat de quarci, a căror sarcină electrică este egală cu +2/3 sau -1/3 din sarcina pozitivă unitară a unui proton.

Cuarcurile cele mai obișnuite și ușoare sunt numite sus și jos și sunt desemnați, respectiv, u (din engleză sus) și d (jos). Uneori sunt numiți și cuarcuri de protoni și neutroni datorită faptului că protonul constă dintr-o combinație de uud și neutronul - udd. Cuarcul de top are o sarcină de +2/3; jos - sarcină negativă -1/3. Deoarece un proton este format din doi sus și unul jos, iar un neutron este format din unul sus și doi cuarci down, puteți verifica independent dacă sarcina totală a protonului și neutronului este strict egală cu 1 și 0.

Alte două perechi de quarci fac parte din particule mai exotice. Quarcii din a doua pereche se numesc fermecat - c (de la fermecat) și ciudat - s (din ciudat).

A treia pereche constă din quarci true - t (din truth, sau în tradiția engleză de sus) și frumos - b (din beauty, sau în tradiția engleză de jos).

Aproape toate particulele constând din diferite combinații de quarci au fost deja descoperite experimental

Odată cu acceptarea ipotezei cuarcului, a fost posibil să se creeze un sistem armonios de particule elementare. Numeroase căutări pentru quarci în stare liberă, efectuate la acceleratoare de înaltă energie și în raze cosmice, au fost fără succes. Oamenii de știință cred că unul dintre motivele inobservabilității quarcilor liberi este, probabil, masele lor foarte mari. Acest lucru previne nașterea quarcilor la energiile care sunt realizate în acceleratoarele moderne.

Cu toate acestea, în decembrie 2006, un mesaj ciudat despre descoperirea „cuarcilor de top liber” a fost difuzat prin agențiile de știri științifice și mass-media.

4. Verificarea inițială a înțelegerii.

Activitatea profesorului: deci băieți, am acoperit:

• principalele etape ale dezvoltării fizicii particulelor
• a aflat ce particulă se numește elementară
• s-a familiarizat cu tipologia particulelor.

În lecția următoare ne vom uita la:

• clasificare mai detaliată a particulelor elementare
• tipuri de interacțiuni ale particulelor elementare
• antiparticule.

Și acum vă sugerez să faceți un test pentru a reînvia în memorie punctele principale ale materialului pe care l-am studiat (Anexa 3).

5. Rezumând lecția.

Activitățile profesorului: Acordarea de note celor mai activi elevi.

6. Tema pentru acasă

Activitatea profesorului:

1. pr. 115, p. 347

2. schița paragrafului conform planului consemnat în lecție.

Lecția nr. 67.

Subiectul lecției: Probleme ale particulelor elementare

Obiectivele lecției:

Educațional: să introducă elevii în conceptul de particule elementare, cu clasificarea particulelor elementare, să generalizeze și să consolideze cunoștințele despre tipurile fundamentale de interacțiuni, să formeze o viziune științifică asupra lumii.

Educațional: pentru a forma un interes cognitiv pentru fizică, insuflând dragoste și respect pentru realizările științei.

Educațional: dezvoltarea curiozității, capacitatea de analiză, formularea independentă a concluziilor, dezvoltarea vorbirii și gândirii.

Echipament: tablă interactivă (sau proiector cu ecran).

Tip de lecție:învăţarea de materiale noi.

Tip de lecție: curs

Progresul lecției:

Etapa organizatorica

Studierea unui subiect nou.

În natură, există 4 tipuri de interacțiuni fundamentale (de bază): gravitaționale, electromagnetice, puternice și slabe. Conform conceptelor moderne, interacțiunea dintre corpuri se realizează prin câmpurile din jurul acestor corpuri. Câmpul însuși în teoria cuantică este înțeles ca o colecție de cuante. Fiecare tip de interacțiune are propriii purtători de interacțiune și se reduce la absorbția și emisia de cuante de lumină corespunzătoare de către particule.

Interacțiunile pot fi pe distanță lungă (se manifestă la distanțe foarte mari) și pe distanță scurtă (se manifestă la distanțe foarte scurte).

Interacțiunea gravitațională are loc prin schimbul de gravitoni. Ele nu au fost detectate experimental. Conform legii descoperite în 1687 de marele om de știință englez Isaac Newton, toate corpurile, indiferent de formă și dimensiune, se atrag reciproc cu o forță direct proporțională cu masa lor și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele. Interacțiunea gravitațională duce întotdeauna la atracția corpurilor.

Interacțiunea electromagnetică este pe rază lungă. Spre deosebire de interacțiunea gravitațională, interacțiunea electromagnetică poate duce atât la atracție, cât și la repulsie. Purtătorii interacțiunii electromagnetice sunt cuante ale câmpului electromagnetic - fotonii. Ca rezultat al schimbului acestor particule, interacțiunea electromagnetică apare între corpurile încărcate.

Interacțiunea puternică este cea mai puternică dintre toate interacțiunile. Este cu rază scurtă de acțiune, forțele corespunzătoare scad foarte repede pe măsură ce distanța dintre ele crește. Raza de acțiune a forțelor nucleare este de 10 -13 cm

Interacțiunea slabă are loc la distanțe foarte scurte. Raza de acțiune este de aproximativ 1000 de ori mai mică decât cea a forțelor nucleare.

Descoperirea radioactivității și rezultatele experimentelor lui Rutherford au arătat în mod convingător că atomii sunt compuși din particule. S-a descoperit că sunt formați din electroni, protoni și neutroni. La început, particulele din care sunt construiți atomii au fost considerate indivizibile. De aceea au fost numite particule elementare. Ideea unei structuri „simple” a lumii a fost distrusă când în 1932 a fost descoperită antiparticula electronului - o particulă care avea aceeași masă cu electronul, dar diferă de aceasta în semnul sarcinii electrice. Această particulă încărcată pozitiv a fost numită pozitron... conform conceptelor moderne, fiecare particulă are o antiparticulă. Particula și antiparticula au aceeași masă, dar semne opuse ale tuturor sarcinilor. Dacă antiparticula coincide cu particula însăși, atunci astfel de particule sunt numite cu adevărat neutre, sarcina lor este 0. De exemplu, un foton. Când o particulă și o antiparticulă se ciocnesc, acestea se anihilează, adică dispar, transformându-se în alte particule (adesea aceste particule sunt un foton).

Toate particulele elementare (care nu pot fi împărțite în componente) sunt împărțite în 2 grupe: fundamentale (particule fără structură, toate particulele fundamentale în acest stadiu de dezvoltare a fizicii sunt considerate fără structură, adică nu constau din alte particule) și hadroni ( particule cu o structură complexă).

Particulele fundamentale, la rândul lor, sunt împărțite în leptoni, quarci și purtători de interacțiuni. Hadronii sunt împărțiți în barioni și mezoni. Leptonii includ electronul, pozitronul, muonul, taonul și trei tipuri de neutrini.

Quarcii sunt particulele care alcătuiesc toți hadronii. Participați la interacțiuni puternice.

Conform conceptelor moderne, fiecare dintre interacțiuni apare ca urmare a schimbului de particule, numite purtători ai acestei interacțiuni: un foton (o particulă care poartă interacțiunea electromagnetică), opt gluoni (particule care poartă interacțiunea puternică), trei intermediari. bozoni vectoriali W + , W− și Z 0, purtând interacțiunea slabă, graviton (purtător al interacțiunii gravitaționale). Existența gravitonilor nu a fost încă dovedită experimental.

Hadronii participă la toate tipurile de interacțiuni fundamentale. Sunt formați din quarci și se împart, la rândul lor, în: barioni, formați din trei quarci, și mezoni, formați din doi quarci, dintre care unul este un antiquarc.

Cea mai puternică interacțiune este interacțiunea dintre quarci. Un proton este format din 2 cuarci u, un cuarc d, un neutron este format din un cuarc u și 2 cuarci d. S-a dovedit că la distanțe foarte scurte niciunul dintre quarci nu își observă vecinii și se comportă ca niște particule libere care nu interacționează între ele. Când quarcii se îndepărtează unul de celălalt, între ei apare o atracție, care crește odată cu creșterea distanței. Pentru a împărți hadronii în quarci individuali izolați ar necesita multă energie. Deoarece nu există o astfel de energie, quarcii se dovedesc a fi prizonieri eterni și rămân pentru totdeauna închiși în interiorul hadronului. Quarcii sunt ținuți în interiorul hadronului de câmpul de gluoni.

III. Consolidare

Opțiunea 1.

Opțiunea 2.

3.. Cât timp trăiește un neutron în afara nucleului unui atom? A. 12 min B. 15 min

Rezumatul lecției.În timpul lecției ne-am familiarizat cu particulele microlumii și am aflat care particule sunt numite elementare.

D/z§ 9.3

Numele particulei Masa (în mase electronice) Sarcina electrica Durata de viață (e) Antiparticulă Stabil Electron neutrin Stabil Neutrino muon Stabil Electron Stabil mezoni Pi ≈ 10 –10 –10 –8 Eta-null-mezon Stabil Lambda hiperon hiperonii Sigma Xi-hiperonii Omega-minus-hiperon

III. Consolidare

Numiți principalele interacțiuni care există în natură

Care este diferența dintre o particulă și o antiparticulă? Ce au în comun?

Ce particule participă la interacțiunile gravitaționale, electromagnetice, puternice și slabe?

Opțiunea 1.

1. Una dintre proprietățile particulelor elementare este capacitatea……… A. de a se transforma unele în altele B. de a se schimba spontan

2. Particulele care pot exista în stare liberă pentru un timp nelimitat se numesc..... A. instabil B. stabil.

3. Care particulă este stabilă? A. proton B. mezon

4. O particulă cu viață lungă. A. neutrin B. neutron

5. Neutrinii se produc ca urmare a dezintegrarii... A. electronului B. neutronului

Opțiunea 2.

Care este principalul factor în existența particulelor elementare?

A. pătrunderea lor reciprocă B. transformarea lor reciprocă.

2. Care dintre particulele elementare nu este izolată într-o particulă liberă. A. pion B. quarcuri

3. Cât timp trăiește un neutron în afara nucleului unui atom? A. 12 min B. 15 min

Care particulă nu este stabilă? A. foton B. lepton

Există particule imuabile în natură? A. da B. nu