Елементарні частинки та їх характеристики
Ми хочемо не тільки знати з чого складається природа і яким чином відбуваються природні явища, але й … дізнатися чому природа саме така, а не інша.
А. Енштейн
Скільки елементів в таблиці Менделєєва?
"Не існує нічого, окрім атомів і чистого простору, усе інше - лише уява"
В таблиці Менделєєва 92 елементи!
Усі інші - штучно отримані, вони в природі не зустрічаються.
92 атоми. З них можна скласти молекули різних речовин!
Те, що всі речовини складаються з атомів, стверджував ще Демокріт за 400 років до нашої ери.
Демокріт був великим ученим і великим мандрівником.
Улюблений вислів Демокріта:
Хронологія відкриття елементарних частинок
4 ст. до н.е. – Демокріт та Епікур - атом
1897 р. – Дж. Томпсон – електрон
1911 р. – Е. Резерфорд- будова атому
1919 р. – Е. Резерфорд – протон
1932 р. – Дж. Чедвик - нейтрон
1932 р. – К. Андерсон – позитрон
(передбачив П. Дірак у 1928 р.)
Античастинка - частка, що має ту ж масу і спін, але протилежні значення зарядів усіх типів.
Для будь-якої елементарної частки є своя античастинка
1935 р. Юкава – відкриття сильної взаємодії і π мезон
1936 р. – К.Андерсон, С. Неддермайєр - мюон
1947 р. – група під керівництвом С. Пауелла – відкриває у космічному випромінюванні мезони (від грец. мesos – середній).
Ці частки були нестабільними, тобто розпадалися на частинки з меншими масами, перетворюючись на стабільні протон, електрон, фотон і нейтрино та їх античастинки
1953 – 1958 – Ф.Райнес, К.Коуен – нейтріно (передбачено у 1930 р. В.Паулі; спираючись на його роботи у 1934 р. Е. Фермі створив теорію бета розпаду).
1955 р. – антипротон
1956 р. – антинейтрон
До початку 60-х років ХХ століття було відкрито декілька сот елементарних частинок з масами від 140 МеВ до 2 ГеВ
Елементарні частки складаються з фундаментальних елементарних частинок
1960 – 1970 р.р. – резонанси
1976 – 1977 р.р. – «очаровані» частинки
1983 р. – проміжні бозони
2012 р. – Бозон Гіґґса
Елементарні частинки – фундаментальні складові матеріальних об’єктів. Їх будова й поведінка вивчається фізикою елементарних частинок. Поняття елементарних частинок ґрунтується на факті дискретної будови речовини. Це дискретні структурні елементи, що можуть існувати в неасоційованому стані. Найхарактернішою особливістю елементарних частинок є їхня здатність до перетворень і взаємодії.
Частинки
Електрон
Протон
Нейтрон
Фотон
Нейтрино
Мюони,Бозони, Баріони
Античастинки
Позитрон
Антипротон
Антинейтрон
Антинейтрино
Майже кожна частинка має свою античастинку, частинки зазнають взаємних перетворень — під час взаємодії частинок одні зникають, інші народжуються. При цьому залишаються справедливими усі закони збереження.
Перетворення елементарних частинок
Усі ці реакції відбуваються в природі
Анігіляція – це взаємодія елементарних частинок і античастинок, внаслідок якої вони перетворюються в інші форми матерії
Класифікація елементарних частинок
І-група: фотон із нульовою масою
ІІ група: легкі частинки - лептони (електрон)
ІІІ група: важкі частинки – адрони (нуклони)
Класифікація за масою
Класифікація за фундаментальною взаємодією
У сильній взаємодії беруть участь адрони.
Майже всі адрони є нестабільними. Адрони діляться на мезони й баріони.
В електромагнітній взаємодії беруть участь всі частинки, що мають електричний заряд. Носіями електромагнітної взаємодії є фотони
Класифікація за фундаментальною взаємодією:
У слабкій взаємодії беруть участь всі елементарні частинки, окрім фотонів
Фундоментальні види взаємодії
Тип взаємодії | Радіус дії, м | Інтенсивність, відн.од. | Хто здійснює взаємодію |
Сильна – обумовлює зв’язок протонів та нейтронів в атомі | | 1 | Глюони |
Електромагнітна – обумовлює велику кількість макроскопічних властимвостей речовини | ∞ | | Фотони |
Слаба – характерна для всіх частинок (бета разпад) | | | Проміжні бозони |
Гравітаційна – притаманна усім тілам у Всесвіті | ∞ | | Гравітони? |
1954 р. - створено європейську організацію з ядерних досліджень (ЦЕРН) — найбільшу у світі лабораторію фізики високих енергій.
1949 р. Луї де Бройль пропонує створити міжнародну організацію для здійснення наукових досліджень мікросвіту.
Сьогодні дослідження елементарних частинок у земних умовах здійснюється за допомогою прискорювачів частинок різних конструкцій: лінійних прискорювачів, циклотронів, синхрофазотронів, колайдерів тощо.
Домашнє завдання:
Використані джерела: