ელემენტარული ნაწილაკების პრეზენტაცია ფიზიკის გაკვეთილზე (11 კლასი) თემაზე. პრეზენტაცია თემაზე „ელემენტარული ნაწილაკები
ეტაპი პირველი . ელექტრონიდან პოზიტრონამდე
1897-1932 გ.გ.
როდესაც ბერძენმა ფილოსოფოსმა დემოკრიტემ უმარტივეს, განუყოფელ ნაწილაკებს ატომები უწოდა (სიტყვა ატომი, გავიხსენოთ, ნიშნავს განუყოფელს), მაშინ, პრინციპში, მას ალბათ ყველაფერი არც თუ ისე რთული ჩანდა. სხვადასხვა საგნები, მცენარეები, ცხოველები აგებულია განუყოფელი, უცვლელი ნაწილაკებისგან. სამყაროში დაფიქსირებული გარდაქმნები არის ატომების მარტივი გადაწყობა. სამყაროში ყველაფერი მიედინება, ყველაფერი იცვლება, გარდა თავად ატომებისა, რომლებიც უცვლელი რჩება.
დემოკრატები
(დაახლ. ძვ. წ. 470 ან 460 - 360 წწ.)
მაგრამ მე-19 საუკუნის ბოლოს. აღმოაჩინეს და იზოლირებული იქნა ატომების რთული სტრუქტურა ელექტრონიროგორც ატომის განუყოფელი ნაწილი.
უკვე მეოცე საუკუნეში გაიხსნა პროტონიდა ნეიტრონი- ნაწილაკები, რომლებიც ქმნიან ატომის ბირთვს.
თავიდან ყველა ეს ნაწილაკი ზუსტად ისე განიხილებოდა, როგორც დემოკრიტე უყურებდა ატომებს: ისინი ითვლებოდნენ განუყოფელ და უცვლელ პირველად არსებად, სამყაროს ძირითად სამშენებლო ბლოკებად.
სამი ეტაპი ნაწილაკების ფიზიკის განვითარებაში
ეტაპი მეორე . პოზიტრონიდან კვარკებამდე
1932 - 1970 გ.გ.
მიმზიდველი სიცხადის მდგომარეობა დიდხანს არ გაგრძელებულა. ყველაფერი ბევრად უფრო რთული აღმოჩნდა: როგორც აღმოჩნდა, უცვლელი ნაწილაკები საერთოდ არ არსებობს.
თავად სიტყვაში ელემენტარული არის ორმაგი მნიშვნელობა.
ერთის მხრივ, ელემენტარული არის მოცემული, უმარტივესი. მეორეს მხრივ, ელემენტარულში რაღაცას ვგულისხმობთ ფუნდამენტური ძირეული საგნები (სწორედ ამ გაგებით სუბატომურ ნაწილაკებს (ნაწილაკებს, საიდანაც ატომები წარმოიქმნება) ახლა ელემენტარულს უწოდებენ).
მხოლოდ ოთხი ნაწილაკი - ფოტონი, ელექტრონი, პროტონი და ნეიტრინო- შეინარჩუნებდა უცვლელობას, თუ თითოეული მათგანი მარტო იქნებოდა მთელ მსოფლიოში.
არცერთი ნაწილაკი არ არის უკვდავი.ნაწილაკების უმეტესობა, რომელსაც ახლა ელემენტარულად უწოდებენ, წამის ორ მემილიონედზე მეტს ვერ უძლებს, თუნდაც რაიმე გარეგანი გავლენის არარსებობის შემთხვევაში.
მაგრამ ელექტრონებიდა პროტონებიარიან ყველაზე საშიში ძმები პოზიტრონებიდა ანტიპროტონებიშეჯახებისას ეს ნაწილაკები ორმხრივად ნადგურდებიან და წარმოიქმნება ახლები.
ფოტონიმაგიდის ნათურის მიერ გამოსხივებული ცოცხლობს არაუმეტეს 10 -8 წმ.
მხოლოდ ნეიტრინოთითქმის უკვდავია იმის გამო, რომ ის უკიდურესად სუსტად ურთიერთქმედებს სხვა ნაწილაკებთან. თუმცა, ნეიტრინოები სხვა ნაწილაკებთან შეჯახების დროსაც კვდებიან, თუმცა ასეთი შეჯახება ძალზე იშვიათია.
ეს ის დროა, რაც მას წიგნის გვერდზე მიაღწევს და ქაღალდის მიერ შეიწოვება.
ამრიგად, ჩვენს ცვალებად სამყაროში უცვლელის პოვნის მარადიულ ძიებაში მეცნიერები აღმოჩნდნენ არა „გრანიტის საძირკველზე“, არამედ „სწრაფ ქვიშაზე“.
ყველა ელემენტარული ნაწილაკი ერთმანეთში გარდაიქმნება და ეს ურთიერთ გარდაქმნები მათი არსებობის მთავარი ფაქტია.
ელემენტარული ნაწილაკების უცვლელობის იდეა დაუსაბუთებელი აღმოჩნდა. მაგრამ მათი განუყოფლობის იდეა დარჩა.
როდესაც ულტრა მაღალი ენერგიის ნაწილაკები ერთმანეთს ეჯახებიან, ნაწილაკები არ იშლება რაღაცად, რასაც შეიძლება ეწოდოს მათი შემადგენელი ნაწილები. არა, ისინი იბადებიან ახალ ნაწილაკებს შორის, რომლებიც უკვე ჩნდებიან ელემენტარული ნაწილაკების სიაში. რაც უფრო დიდია შეჯახებული ნაწილაკების ენერგია, მით მეტია რიცხვი და უფრო მეტიც, უფრო მძიმე ნაწილაკები იბადება. ეს შესაძლებელია იმის გამო, რომ სიჩქარის მატებასთან ერთად იზრდება ნაწილაკების მასა. გაზრდილი მასის მქონე ნებისმიერი ნაწილაკების მხოლოდ ერთი წყვილიდან, პრინციპში, შესაძლებელია ყველა ამჟამად ცნობილი ნაწილაკის მიღება.
მსგავსი რეაქციები ამაჩქარებელში წარმოქმნილი რელატივისტური ბირთვების შეჯახებისას პირველად განხორციელდა მსოფლიოში 1976 წელს შეერთებული შტატების მაღალი ენერგიის ლაბორატორიაში.
თუთა ბირთვული კვლევა დუბნაში აკადემიკოსის ხელმძღვანელობით
ა.მ.ბალდინა.
ნახშირბადის ბირთვის შეჯახების შედეგი, რომელსაც ჰქონდა 60 მილიარდი ევ ენერგია (სქელი ზედა ხაზი), ფოტოგრაფიული ემულსიის ვერცხლის ბირთვთან. ბირთვი იყოფა ფრაგმენტებად, რომლებიც დაფრინავენ სხვადასხვა მიმართულებით. ამავე დროს, იბადება მრავალი ახალი ელემენტარული ნაწილაკი - პიონი.
რა თქმა უნდა, ნაწილაკების შეჯახებისას ენერგიასთან, რომელიც ჯერ არ არის ხელმისაწვდომი, ასევე დაიბადება ახალი უცნობი ნაწილაკები. მაგრამ ეს არ შეცვლის საქმის არსს. შეჯახების დროს დაბადებული ახალი ნაწილაკები არანაირად არ შეიძლება ჩაითვალოს „მშობელი“ ნაწილაკების კომპონენტებად; ყოველივე ამის შემდეგ, "შვილობილი" ნაწილაკებს, თუ ისინი აჩქარებულნი არიან, შეუძლიათ, ბუნების შეცვლის გარეშე, მაგრამ მხოლოდ მათი მასის გაზრდით, თავის მხრივ, შეჯახების დროს, წარმოქმნან რამდენიმე ნაწილაკი ზუსტად იგივე, რაც მათ "მშობლებს" და კიდევ ბევრს. სხვა ნაწილაკები.
თანამედროვე იდეების მიხედვით ელემენტარული ნაწილაკები არის პირველადი, განუყოფელიშემდეგ ნაწილაკები, საიდანაც აგებულია მთელი მატერია.
თუმცა განუყოფლობაელემენტარული ნაწილაკები არ ნიშნავს რომ მათ აკლიათ შიდა სტრუქტურა .
სამი ეტაპი ნაწილაკების ფიზიკის განვითარებაში
ეტაპი სამი . კვარკის ჰიპოთეზიდან დღემდე.
1964 გ.გ. -...
60-იან წლებში გაჩნდა ეჭვი, რომ ყველა ნაწილაკი, რომელსაც ახლა ელემენტარული ეწოდება, სრულად ამართლებს მათ სახელს. ზოგიერთი მათგანი, შესაძლოა, უმეტესობაც კი, ძნელად დამსახურებულად ატარებს ამ სახელს. ეჭვის მიზეზი მარტივია: ასეთი ნაწილაკები ბევრია.
ახალი ელემენტარული ნაწილაკების აღმოჩენა ყოველთვის იყო და არის მეცნიერების გამორჩეული ტრიუმფი. მაგრამ საკმაოდ დიდი ხნის წინ, ყოველი მომდევნო ტრიუმფით დაიწყო შფოთვის წილი. ტრიუმფები დაიწყო სიტყვასიტყვით ერთმანეთის მიყოლებით.
ჯგუფის ე.წ. უცნაური» ნაწილაკები:
კ-მეზონებიდა ჰიპერონებიმასებით, რომლებიც აღემატება ნუკლეონების მასას.
1964 წელს მ.გელ-მანმა და ჯ. ცვაიგმა შემოგვთავაზეს მოდელი, რომლის მიხედვითაც ყველა ნაწილაკი, რომელიც მონაწილეობს ძლიერ (ბირთვულ) ურთიერთქმედებებში, აგებულია უფრო ფუნდამენტური (ან პირველადი) ნაწილაკებისგან - კვარკები .
70-იან წლებში მათ დაემატა დიდი ჯგუფი" მოჯადოებული» კიდევ უფრო დიდი მასის მქონე ნაწილაკები.
აღმოაჩინეს უკიდურესად ხანმოკლე ნაწილაკები, რომელთა სიცოცხლის ხანგრძლივობაა 10 -22 -10 -23 წმ.
ამ ნაწილაკებს ე.წ რეზონანსებიდა მათი რიცხვი ორასს გადააჭარბა.
ამჟამად ში კვარკების რეალობათითქმის არავის ეპარება ეჭვი, თუმცა თავისუფალ მდგომარეობაში არ აღმოჩენილა.
პოზიტრონის აღმოჩენა. ანტინაწილაკები
ელექტრონის ტყუპის არსებობა - პოზიტრონი- თეორიულად იწინასწარმეტყველა ინგლისელმა ფიზიკოსმა პ.დირაკმა 1931 წელს.
ამავდროულად, დირაკმა იწინასწარმეტყველა, რომ როდესაც პოზიტრონი ხვდება ელექტრონს, ორივე ნაწილაკი უნდა გაქრეს (განადგურებული), წარმოქმნით მაღალი ენერგიის ფოტონებს. საპირისპირო პროცესიც შეიძლება მოხდეს - ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილის დაბადება - მაგალითად, როდესაც საკმარისად მაღალი ენერგიის ფოტონი ეჯახება ბირთვს (მისი მასა უნდა აღემატებოდეს დაბადებული ნაწილაკების დანარჩენი მასების ჯამს).
პოლ ედრიენ მორის დირაკი- ინგლისელი ფიზიკოსი, კვანტური მექანიკის ერთ-ერთი შემქმნელი, სსრკ მეცნიერებათა აკადემიის უცხოელი კორესპონდენტი (1931). შემუშავებული კვანტური სტატისტიკა (ფერმი-დირაკის სტატისტიკა); ელექტრონების მოძრაობის რელატივისტური თეორია (დირაკის განტოლება, 1928), რომელიც იწინასწარმეტყველა პოზიტრონი, ასევე განადგურება და წყვილების წარმოება. საფუძველი ჩაუყარა კვანტურ ელექტროდინამიკას და გრავიტაციის კვანტურ თეორიას.
ნობელის პრემია (1933, ერვინ შრედინგერთან ერთად).
პოლ დირაკი
1932 დ. პოზიტრონი აღმოაჩინეს ღრუბლის კამერის გამოყენებით, რომელიც მოთავსებულია მაგნიტურ ველში.
ნაწილაკების ბილიკის გამრუდების მიმართულება მითითებული იყო მისი მუხტის ნიშნით, ხოლო მისი მუხტის თანაფარდობა მასასთან განისაზღვრა ნაწილაკების გამრუდების და ენერგიის რადიუსიდან. ის მოდულით იგივე იყო, რაც ელექტრონის.
ნაწილაკი ქვემოდან ზევით გადავიდა და ტყვიის ფირფიტაზე გავლის შემდეგ დაკარგა ენერგიის ნაწილი. ამის გამო გაიზარდა ტრაექტორიის გამრუდება.
პირველი ფოტო, რომელიც ადასტურებს პოზიტრონის არსებობას.
ის ფაქტი, რომ ელემენტარულ ნაწილაკებს შორის რეაქციების დროს ზოგიერთი ნაწილაკების გაქრობა (განადგურება) და სხვისი გამოჩენა არის ზუსტად ტრანსფორმაცია, და არა უბრალოდ ძველი ნაწილაკების კომპონენტების ახალი კომბინაციის გაჩენა, განსაკუთრებით ნათლად ვლინდება სწორედ ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილის განადგურების დროს.
ორივე ამ ნაწილაკს აქვს გარკვეული მასა მოსვენებულ მდგომარეობაში და ელექტრული მუხტი. ფოტონებს, რომლებიც ამ შემთხვევაში იბადებიან, არ აქვთ მუხტი და არ აქვთ მოსვენების მასა, რადგან ისინი ვერ იარსებებს დასვენების დროს.
ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილის შექმნის პროცესი ɣ-კვანტით ტყვიის ფირფიტაში.
ღრუბლიან კამერაში, რომელიც მდებარეობს მაგნიტურ ველში, წყვილი ტოვებს დამახასიათებელ კვალს ორრქიანი ჩანგლის სახით.
ერთ დროს, ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილების დაბადებისა და განადგურების აღმოჩენამ გამოიწვია რეალური სენსაცია მეცნიერებაში .
მანამდე ვერავინ წარმოიდგენდა, რომ ელექტრონი, ნაწილაკებიდან უძველესი, ატომების ყველაზე მნიშვნელოვანი სამშენებლო მასალა, შესაძლოა მარადიული არ ყოფილიყო.
შედარებით ცოტა ხნის წინ აღმოაჩინეს ანტიპროტონიდა ანტინეიტრონი .
ანტიპროტონის ელექტრული მუხტი უარყოფითია.
შემდგომში ტყუპები (ანტინაწილაკები) აღმოაჩინეს ყველა ნაწილაკში. ანტინაწილაკები ეწინააღმდეგებიან ნაწილაკებს ზუსტად იმიტომ, რომ როდესაც რომელიმე ნაწილაკი ხვდება შესაბამის ანტინაწილაკს, მათი განადგურება,ანუ ორივე ნაწილაკი ქრება, გადაიქცევა რადიაციის კვანტად ან სხვა ნაწილაკებად.
ატომები, რომელთა ბირთვები შედგება ანტინუკლეონები, ხოლო გარსი დამზადებულია პოზიტრონებისგან, ფორმა ანტიმატერია .
ანტიწყალბადი მიიღეს ექსპერიმენტულად.
CERN-ის ფიზიკოსებმა ALPHA კოლაბორაციიდან შეძლეს ანტიმატერიის ნაწილაკების განადგურებისგან 1000 წამის განმავლობაში შენარჩუნება.
IN 1995 პირველად შესაძლებელი გახდა ანტიწყალბადის ატომების მიღება, რომლებიც შედგებოდა ანტიპროტონისა და პოზიტრონისგან, მაგრამ ისინი სწრაფად განადგურდნენ, რამაც შეუძლებელი გახადა მათი თვისებების შესწავლა.
ახლა, ბირთვულმა მეცნიერებმა შეძლეს შეკრიბონ კონფიგურაცია, რომელიც ქმნის კომპლექსურ მაგნიტურ ველს, რაც შესაძლებელს ხდის შეინარჩუნოს ადრე ატომური ატომები. და მიუხედავად იმისა, რომ დრო, რომლისთვისაც ანტიწყალბადი იყო ჩაწერილი, იყო წამის მხოლოდ მეათედი, მეცნიერთა აზრით, ეს საკმარისია სპექტრების ასაღებად და ნაწილაკების დეტალური შესწავლისთვის.
ანტიწყალბადი, რომლითაც მეცნიერები მუშაობდნენ, მიიღეს რამდენიმე ათეული მილიონი ანტიპროტონისა და პოზიტრონისგან, რომლის წყაროც იყო ნატრიუმის იზოტოპი 22 Na. ამას მოჰყვა მრავალსაფეხურიანი გაწმენდა. ამის შემდეგ რამდენიმე ათასი ანტიმატერიის ატომი ჩავარდა მაგნიტურ ხაფანგში.
მატერიით ანტიმატერიის განადგურების დროს დანარჩენი ენერგია გარდაიქმნება მიღებული გამა კვანტების კინეტიკურ ენერგიად.
დასვენების ენერგია- ყველაზე გრანდიოზული და კონცენტრირებული ტანკი ენერგია სამყაროში .
და მხოლოდ მაშინ, როცა განადგურება იგი მთლიანად თავისუფლდება, გადაიქცევა სხვა ტიპის ენერგიად. ამიტომ ანტიმატერია ენერგიის ყველაზე სრულყოფილი წყაროა,ყველაზე მაღალკალორიული "საწვავი".
ძნელი სათქმელია, შეძლებს თუ არა კაცობრიობა ოდესმე გამოიყენოს ეს „საწვავი“.
ნეიტრონის დაშლა. ნეიტრინოების აღმოჩენა
β-დაშლის ბუნება
ბეტა დაშლის დროს ელექტრონი გამოიყოფა ბირთვიდან. მაგრამ ბირთვში ელექტრონი არ არის. საიდან მოდის?
მას შემდეგ, რაც ელექტრონი ტოვებს ბირთვს, ბირთვის მუხტი და შესაბამისად პროტონების რაოდენობა იზრდება ერთით. ბირთვის მასობრივი რაოდენობა არ იცვლება. ეს ნიშნავს, რომ ნეიტრონების რაოდენობა მცირდება ერთით.
ამიტომ, β-რადიოაქტიური ბირთვების შიგნით ნეიტრონს შეუძლია დაშალოს პროტონად და ელექტრონად. პროტონი რჩება ბირთვში და ელექტრონი გაფრინდება.
მხოლოდ სტაბილურ ბირთვებშია ნეიტრონები სტაბილური.
მაგრამ აი რა არის უცნაური.
აბსოლუტურად იდენტური ბირთვებიასხივებენ ელექტრონები სხვადასხვა ენერგიები. ახლად ჩამოყალიბებული ბირთვები, თუმცა, მთლიანად იგივეარაც არ უნდა იყოს გამოსხივებული ელექტრონის ენერგია.
ეს ეწინააღმდეგება ენერგიის შენარჩუნების კანონს - ყველაზე ფუნდამენტურ ფიზიკურ კანონს!
საწყისი ბირთვის ენერგია არათანაბარი აღმოჩნდება საბოლოო ბირთვისა და ელექტრონის ენერგიების ჯამს!!!
პაულის ვარაუდი
შვეიცარიელი ფიზიკოსი ვ. პაული ვარაუდობს, რომ პროტონთან და ელექტრონთან ერთად ნეიტრონის დაშლის დროს იბადება რაიმე სახის „უხილავი“ ნაწილაკი, რომელიც ატარებს დაკარგული ენერგიას.
ეს ნაწილაკი არ არის გამოვლენილი ინსტრუმენტებით, რადგან ის არ ატარებს ელექტრო მუხტს და არ აქვს მოსვენების მასა. ეს ნიშნავს, რომ მას არ შეუძლია ატომების მაიონიზაცია ან ბირთვების გაყოფა, ანუ მას არ შეუძლია გამოიწვიოს ეფექტები, რომლითაც შეიძლება ვიმსჯელოთ ნაწილაკების გარეგნობაზე.
პაული ვარაუდობს, რომ ჰიპოთეტური ნაწილაკი უბრალოდ იყო ძალიან სუსტად ურთიერთქმედებს ნივთიერებასთანდა, შესაბამისად, შეუძლია გაიაროს მატერიის დიდი სისქე საკუთარი თავის გამოვლენის გარეშე.
ფერმიმ ამ ნაწილაკს უწოდა ნეიტრინო, რაც ნიშნავს "ნეიტრონს".
ნეიტრინოს დანარჩენი მასა, როგორც პაული იწინასწარმეტყველა, ტოლი აღმოჩნდა ნულოვანი. ამ სიტყვების მიღმა მარტივი მნიშვნელობა იმალება: მოსვენებულ მდგომარეობაში ნეიტრინოები არ არის.
დაბადებიდან ძლივს მოასწრო, ნეიტრინო მაშინვე მოძრაობს 300000 კმ/წმ სიჩქარით.
ჩვენ გამოვთვალეთ, როგორ ურთიერთქმედებენ ნეიტრინოები მატერიასთან გარკვეული სისქის ფენაში. შედეგი შორს იყო დამამშვიდებელი ამ ნაწილაკების ექსპერიმენტულად გამოვლენის შესაძლებლობის თვალსაზრისით. ნეიტრინოს შეუძლია გაიაროს მანძილი ტყვიაში, რომელიც ტოლია სინათლის მიერ ვაკუუმში რამდენიმე წელიწადში გავლილი მანძილის მანძილზე.
უფასო ნეიტრონის დაშლა
ნეიტრინოების როლი არ შემოიფარგლება მხოლოდ ბირთვების β-დაშლის ახსნით. თავისუფალ მდგომარეობაში მყოფი მრავალი ელემენტარული ნაწილაკი სპონტანურად იშლება ნეიტრინოების ემისიით.
ნეიტრინო (სიმბოლო ν აქვს ანტინაწილაკი, რომელსაც ეწოდება ანტინეიტრინო (სიმბოლო ν ხაზით).
როდესაც ნეიტრონი იშლება პროტონად და ელექტრონად, ეს არის ანტინეიტრინო, რომელიც გამოიყოფა:
ზუსტად ასე იქცევა ნეიტრონი. მხოლოდ ბირთვებში იძენს ნეიტრონი სტაბილურობას სხვა ნუკლეონებთან ურთიერთქმედების გამო.
ნეიტრონის ენერგია ყოველთვის მეტია პროტონისა და ელექტრონის ენერგიის ჯამს. ჭარბი ენერგია შორდება ანტინეიტრინოდან.
თავისუფალი ნეიტრონი საშუალოდ 16 წუთს ცოცხლობს. ეს ექსპერიმენტულად დადასტურდა მხოლოდ მას შემდეგ, რაც აშენდა ბირთვული რეაქტორები, რომლებიც წარმოქმნიდნენ ნეიტრონების მძლავრ სხივებს.
ნეიტრინოების ექსპერიმენტული აღმოჩენა
მიუხედავად მისი გაუგებრობისა, ნეიტრინოები (უფრო ზუსტად, ანტინეიტრინოები), სამეცნიერო ჟურნალებში მათი „მოჩვენების არსებობის“ თითქმის 26 წლის შემდეგ, ექსპერიმენტულად აღმოაჩინეს.
თეორიამ იწინასწარმეტყველა, რომ როდესაც ანტინეიტრინო დაეჯახება პროტონს, შეიქმნება პოზიტრონი და ნეიტრონი:
ასეთი პროცესის ალბათობა დაბალია ანტინეიტრინოების ამაზრზენი შეღწევადობის გამო. მაგრამ თუ ბევრი ანტინეიტრინოა, მაშინ მათი აღმოჩენის იმედი შეგვიძლია.
კავკასიაში, ბაქსანის ხეობაში, მონოლითურ კლდეში გაკეთდა ორკილომეტრიანი გვირაბი და აშენდა სამეცნიერო ლაბორატორია, რომელიც დაცულია კოსმოსური სხივებისგან რამდენიმე კილომეტრის სისქის კლდით. ლაბორატორიაში განთავსებულია მოწყობილობა კოსმოსიდან მზის ნეიტრინოებისა და ნეიტრინოების ჩასაწერად.
ბაქსანის ნეიტრინო სადგური
შუალედური ბოზონები - სუსტი ურთიერთქმედების მატარებლები
ნეიტრონის დაშლა პროტონად, ელექტრონად და ანტინეიტრინოდ არ შეიძლება გამოწვეული იყოს ბირთვული ძალებით, რადგან ელექტრონი არ განიცდის ძლიერ ურთიერთქმედებებს და, შესაბამისად, ვერ იქმნება მათ გამო. ელექტრონების დაბადება შესაძლებელია ელექტრომაგნიტური ძალების გავლენის ქვეშ.
მაგრამ ასევე არსებობს ანტინეიტრინო, რომელიც მოკლებულია ელექტრო მუხტს და არ მონაწილეობს ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებებში.
იგივე სიტუაცია ხდება დაშლის დროს π -მეზონები და სხვა ნაწილაკები ნეიტრინოების ან ანტინეიტრინოების გამოსხივებით.
აქედან გამომდინარე, უნდა არსებობდეს სხვა ურთიერთქმედება, რომელიც პასუხისმგებელია ნეიტრონის (და მრავალი სხვა ნაწილაკების) დაშლაზე. ეს რეალურად მართალია.
ბუნებაში არის მეოთხე ტიპის ძალა - სუსტი ურთიერთქმედება. სწორედ ეს ძალები არიან მთავარი პროტაგონისტები ნაწილაკების სიკვდილის ტრაგედიაში.
სუსტიეს ურთიერთქმედებები დასახელებულია იმიტომ, რომ ისინი მართლაც სუსტია: დაახლოებით 10 14 ჯერ უფრო სუსტი ვიდრე ბირთვული!
მათ ყოველთვის შეუძლიათ უგულებელყოფასადაც ძლიერი ან ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება ხდება.
მაგრამ არსებობს მრავალი პროცესი, რომელიც შეიძლება მხოლოდ ეწოდოს სუსტი ურთიერთქმედება .
მისი მცირე მნიშვნელობის გამო, სუსტი ურთიერთქმედება მნიშვნელოვნად არ მოქმედებს ნაწილაკების მოძრაობაზე. ისინი არ აჩქარებენ და არ ანელებენ მათ.
სუსტი ურთიერთქმედებები ვერ ახერხებენ რაიმე ნაწილაკების ერთმანეთთან ახლოს შეკავებას შეკრული მდგომარეობების შესაქმნელად.
მიუხედავად ამისა, ეს არის ძალები იმავე გაგებით, როგორც ელექტრომაგნიტური და ბირთვული.
ნებისმიერ ურთიერთქმედებაში მთავარია ნაწილაკების დაბადება და განადგურება. კერძოდ, ეს ფუნქციები (განსაკუთრებით ბოლო) სუსტი ურთიერთქმედებაისინი ამას აკეთებენ ნელა, მაგრამ აბსოლუტურად რელიგიურად.
სუსტი ურთიერთქმედებასულაც არ არის იშვიათი.
პირიქით, ისინი უკიდურესად არიან უნივერსალური. ყველა ნაწილაკი მონაწილეობს მათში. ყველა ნაწილაკს აქვს მუხტი, უფრო სწორად, სუსტი ურთიერთქმედების მუდმივი.
მაგრამ მხოლოდ ნაწილაკებისთვის, რომლებიც მონაწილეობენ სხვა ურთიერთქმედებებში, სუსტი ურთიერთქმედების უნარი უმნიშვნელოა.
მხოლოდ ნეიტრინოურთიერთქმედების გარეშე, სუსტების გარდა, არიან ქმედუუნაროები (გარდა ულტრა სუსტებისა - გრავიტაციული).
სუსტი ურთიერთქმედების როლი სამყაროს ევოლუციაში სულაც არ არის მცირე. თუ სუსტი ურთიერთქმედება გამორთული იქნებოდა, მზე და სხვა ვარსკვლავები ჩაქრებოდნენ.
"სწრაფი" და "ნელი" უკეთესია ვიდრე "ძლიერი" და "სუსტი"
სუსტი ურთიერთქმედება სულაც არ არის სუსტი იმ გაგებით, რომ მათ არ შეუძლიათ რაიმე გამორჩეულის გაკეთება მიკროსამყაროში. მათ შეუძლიათ დარეკვა კამბერინებისმიერი ნაწილაკი დასვენების მასით, თუ მხოლოდ ეს დაშვებულია კონსერვაციის კანონებით.
თუმცა, როცა მაღალი ენერგიებიასი მილიარდი ელექტრონ ვოლტის რიგის ნაწილაკების შეჯახება სუსტი ურთიერთქმედებით შეწყვიტე სუსტი ყოფნაელექტრომაგნიტურებთან შედარებით.
ბოლო პირობის დაცვა ძალიან მნიშვნელოვანია. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ბირთვებში ნეიტრონები არასტაბილური იქნებოდა და ბუნებაში არაფერი იქნებოდა წყალბადის გარდა.
დამახასიათებელი დრო სუსტიურთიერთქმედებები
10 -10 წინააღმდეგ 10 -21 C for ელექტრომაგნიტური .
მოქმედებები სუსტი ურთიერთქმედებაგამოჩნდება ძალიან იშვიათად. ამ თვალსაზრისით, ისინი უფრო სავარაუდოა ნელი, ვიდრე სუსტებს და ჰგავს ძალოსანს, რომელსაც შეუძლია უზარმაზარი შტანგის აწევა, მაგრამ მხოლოდ ძალიან, ძალიან ნელა.
ძლიერი (ბირთვული) ურთიერთქმედება- ეს არის ყველაზე სწრაფი ურთიერთქმედება და მათ მიერ გამოწვეული ელემენტარული ნაწილაკების გარდაქმნები ძალიან ხშირად ხდება.
ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებაიმუშავეთ უფრო ნელა ვიდრე ძლიერი, მაგრამ მაინც განუზომლად სწრაფად ვიდრე სუსტი.
როგორ მუშაობს სუსტი ურთიერთქმედება
დიდი ხნის განმავლობაში ითვლებოდა, რომ სუსტი ურთიერთქმედება ხდება მათ შორის ოთხი ნაწილაკი ერთ წერტილში.
ნეიტრონის დაშლის შემთხვევაში ეს არის თავად ნეიტრონი, პროტონი, ელექტრონი და ანტინეიტრინო.
სუსტი ურთიერთქმედების შესაბამისი კვანტური თეორია ააგეს ე.ფერმი, რ.ფეინმანი და სხვა მეცნიერები.
მართალია, ბუნების ძალების ერთიანობის შესახებ ზოგადი მოსაზრებებიდან გამომდინარე, ვარაუდობდნენ, რომ სუსტი ურთიერთქმედება, ისევე როგორც ყველა სხვა, უნდა განხორციელდეს რაიმე სახის "სუსტი" ველის საშუალებით. შესაბამისად, უნდა არსებობდეს ამ ველის კვანტები - ნაწილაკები - ურთიერთქმედების მატარებლები.
მაგრამ ამის ექსპერიმენტული მტკიცებულება არ არსებობდა .
60-იან წლებში გადაიდგა ახალი და მნიშვნელოვანი ნაბიჯი სუსტი ურთიერთქმედების თეორიის განვითარებაში. ამერიკელი ფიზიკოსები ს.ვაინბერგი, ს.გლაშოუ და პაკისტანელი მეცნიერი ა.სალამი, რომლებიც მუშაობდნენ ტრიესტში.
მათ წამოაყენეს თამამი ჰიპოთეზა სუსტი და ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ერთიანობის შესახებ .
ვაინბერგის, გლაშოუს და სალამის ჰიპოთეზა ეფუძნებოდა ადრე გაკეთებულ დაშვებას, რომ სუსტი ურთიერთქმედებები ხორციელდება გაცვლანაწილაკები ე.წ შუალედური ან ვექტორი ბოზონები, სამი ჯიში: ვ + , ვ – და ზ 0 .
პირველი ორი ნაწილაკი ატარებს ელემენტარულის ტოლ მუხტს, ხოლო მესამე ნეიტრალურია.
ახალი ჰიპოთეზის არსი შემდეგია: სუსტი და ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ბუნება იგივეა იმ გაგებით, რომ ღრმა დონეზე მათი ნამდვილი სიძლიერე იგივეა და შუალედური ბოზონები ყველა ნაწილაკთან ურთიერთქმედებენ მოკლე დისტანციებზე ისევე, როგორც. ფოტონები დამუხტული ნაწილაკებით.
შესაბამისად, ძალიან მცირე დისტანციებზე სუსტი ურთიერთქმედება უნდა გამოვლინდეს ისეთივე სიძლიერით, როგორც ელექტრომაგნიტური.
მაშინ რატომ ამართლებს ეს ურთიერთობები მათ სახელს?
სუსტი ურთიერთქმედების რადიუსი გაცილებით მცირეა, ვიდრე ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების. ამის გამო ისინი უფრო სუსტად გამოიყურებიან ვიდრე ელექტრომაგნიტური.
რატომ მიმდინარეობს მათ მიერ გამოწვეული პროცესები გაცილებით ნელა, ვიდრე ელექტრომაგნიტური პროცესები?
სლაიდი 1
ელემენტარული ნაწილაკები მუნიციპალური საბიუჯეტო არასტანდარტული საგანმანათლებლო დაწესებულება "ქალაქ ბელოვოს ტასიროვის გ.ხ. No1 გიმნაზია" პრეზენტაცია ფიზიკის გაკვეთილზე მე-11 კლასში (პროფილის დონე) დაასრულა: პოპოვა ი.ა., ფიზიკის მასწავლებელი ბელოვო, 2012 წ.სლაიდი 2
მიზანი: ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის გაცნობა და ცოდნის სისტემატიზაცია თემაზე. მოსწავლეთა აბსტრაქტული, ეკოლოგიური და სამეცნიერო აზროვნების განვითარება ელემენტარული ნაწილაკების და მათი ურთიერთქმედების შესახებ იდეების საფუძველზე.
სლაიდი 3
რამდენი ელემენტია პერიოდულ სისტემაში? მხოლოდ 92. როგორ? კიდევ არის? მართალია, მაგრამ ყველა დანარჩენი ხელოვნურად არის მიღებული. ასე რომ - 92 ატომი. მათგან მოლეკულებიც შეიძლება დამზადდეს, ე.ი. ნივთიერებები! მაგრამ ის ფაქტი, რომ ყველა ნივთიერება შედგება ატომებისგან, ამტკიცებდა დემოკრიტეს (ძვ. წ. 400 წ.). ის იყო დიდი მოგზაური და მისი საყვარელი გამონათქვამი იყო: "არაფერი არ არსებობს გარდა ატომებისა და სუფთა სივრცისა, დანარჩენი ყველაფერი ხედია".
სლაიდი 4
ანტინაწილაკი - ნაწილაკი, რომელსაც აქვს იგივე მასა და სპინი, მაგრამ ყველა ტიპის მუხტის საპირისპირო მნიშვნელობები; ნაწილაკების ფიზიკის ქრონოლოგია ნებისმიერი ელემენტარული ნაწილაკისთვის არსებობს საკუთარი ანტინაწილაკი მეცნიერის აღმოჩენის სახელწოდება (ჰიპოთეზა) 400 წ. დემოკრიტე ატომი XX საუკუნის დასაწყისი. ტომსონ ელექტრონი 1910 ე. რეზერფორდი პროტონი 1928 დირაკი და ანდერსონი პოზიტრონის აღმოჩენა 1928 ა. აინშტაინი 1929 პ. დირაკი ანტინაწილაკების არსებობის პროგნოზირება 1931 პაული ნეიტრინოების და ანტინეიტრინოების აღმოჩენა 1932 ჯონ 1932 0 ვტ. პაული ნეიტრინოების არსებობის პროგნოზი 1935 იუკავა მეზონის აღმოჩენა
სლაიდი 5
ნაწილაკების ფიზიკის ქრონოლოგია ყველა ეს ნაწილაკი არასტაბილური იყო, ე.ი. დაიშალა უფრო დაბალი მასის მქონე ნაწილაკებად, საბოლოოდ გახდა სტაბილური პროტონები, ელექტრონები, ფოტონები და ნეიტრინოები (და მათი ანტინაწილაკები). თეორიულ ფიზიკოსებს ურთულესი ამოცანის წინაშე დადგნენ, დაეკვეთათ ნაწილაკების მთელი აღმოჩენილი „ზოოპარკი“ და ცდილობდნენ ფუნდამენტური ნაწილაკების რაოდენობის შემცირებას, რაც დაამტკიცა, რომ სხვა ნაწილაკები შედგება ფუნდამენტური ნაწილაკებისგან. π-მეზონარი კოსმოსურ სხივებში 1960-იანი წლების დასაწყისამდე აღმოაჩინეს რამდენიმე ასეული ახალი ელემენტარული ნაწილაკი, რომელთა მასები მერყეობდა 140 მევ-დან 2 გევ-მდე.
სლაიდი 6
ნაწილაკების ფიზიკის ქრონოლოგია ეს მოდელი ახლა გადაიქცა ყველა ცნობილი ტიპის ნაწილაკების ურთიერთქმედების თანმიმდევრულ თეორიად. თარიღი მეცნიერის სახელი აღმოჩენა (ჰიპოთეზა) მესამე საფეხური 1962 მ. გელ-მანი დამოუკიდებლად ჯ. ცვაიგმა შემოგვთავაზა ფუნდამენტური ნაწილაკებიდან მძლავრად ურთიერთმოქმედი ნაწილაკების სტრუქტურის მოდელი - კვარკები 1995 ბოლო მოსალოდნელის, მეექვსე კვარკის აღმოჩენა.
სლაიდი 7
როგორ ამოვიცნოთ ელემენტარული ნაწილაკი? ჩვეულებრივ, ნაწილაკების მიერ დატოვებული კვალი (ტრაექტორიები ან ბილიკები) შესწავლილი და გაანალიზებულია ფოტოების გამოყენებით.
სლაიდი 8
ელემენტარული ნაწილაკების კლასიფიკაცია ყველა ნაწილაკი იყოფა ორ კლასად: ფერმიონები, რომლებიც ქმნიან მატერიას; ბოზონები, რომელთა მეშვეობითაც ხდება ურთიერთქმედება.
სლაიდი 9
ელემენტარული ნაწილაკების კლასიფიკაცია ფერმიონები იყოფა ლეპტონებად, კვარკებად. კვარკები მონაწილეობენ როგორც ძლიერ, ასევე სუსტ და ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებებში.
სლაიდი 10
კვარკებმა გელ-მანმა და გეორგ ცვაიგმა შემოგვთავაზეს კვარკის მოდელი 1964 წელს. პაულის პრინციპი: ურთიერთდაკავშირებული ნაწილაკების ერთ სისტემაში არასოდეს არსებობს მინიმუმ ორი ნაწილაკი იდენტური პარამეტრებით, თუ ამ ნაწილაკებს აქვთ ნახევრად მთელი რიცხვის სპინი. მ.გელ-მანი კონფერენციაზე 2007 წელს
სლაიდი 11
რა არის სპინი? სპინი გვიჩვენებს, რომ არსებობს მდგომარეობის სივრცე, რომელსაც საერთო არაფერი აქვს ნაწილაკების მოძრაობასთან ჩვეულებრივ სივრცეში; ტრიალი (ინგლისურიდან სპინამდე - ტრიალამდე) ხშირად ადარებენ „სწრაფად მბრუნავი ზედა“ კუთხურ იმპულსს - ეს სიმართლეს არ შეესაბამება! სპინი არის ნაწილაკის შიდა კვანტური მახასიათებელი, რომელსაც ანალოგი არ გააჩნია კლასიკურ მექანიკაში; სპინი (ინგლისური სპინი - twirl, rotation) არის ელემენტარული ნაწილაკების შინაგანი კუთხოვანი იმპულსი, რომელსაც აქვს კვანტური ბუნება და არ არის დაკავშირებული ნაწილაკების მოძრაობასთან მთლიანობაში.
სლაიდი 12
ზოგიერთი მიკრონაწილაკის ტრიალები Spin ნაწილაკების ზოგადი სახელწოდება მაგალითები 0 სკალარული ნაწილაკები π-მეზონები, K-მეზონები, ჰიგსის ბოზონი, ატომები და ბირთვები 4He, ლუწი-ლუწი ბირთვები, პარაპოზიტრონიუმი 1/2 სპინორული ნაწილაკები ელექტრონი, კვარკები, პროტონი, ნეიტრონი, ატომები და ბირთვები 3He 1 ვექტორული ნაწილაკები ფოტონი, გლუონი, ვექტორული მეზონები, ორთოპოზიტრონიუმი 3/2 სპინი-ვექტორი ნაწილაკები Δ-იზობარები 2 ტენსორი ნაწილაკები გრავიტონი, ტენზორული მეზონები
სლაიდი 13
კვარკები კვარკები მონაწილეობენ როგორც ძლიერ, ასევე სუსტ და ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებებში. კვარკების მუხტები წილადია - -1/3e-დან +2/3e-მდე (e არის ელექტრონის მუხტი). დღევანდელ სამყაროში კვარკები არსებობენ მხოლოდ შეკრულ მდგომარეობებში - მხოლოდ ჰადრონების ნაწილი. მაგალითად, პროტონი არის uud, ნეიტრონი არის udd.
სლაიდი 14
ფიზიკური ურთიერთქმედების ოთხი ტიპია გრავიტაციული, ელექტრომაგნიტური, სუსტი, ძლიერი. სუსტი ურთიერთქმედება - ცვლის ნაწილაკების შინაგან ბუნებას. ძლიერი ურთიერთქმედება განსაზღვრავს სხვადასხვა ბირთვულ რეაქციას, ისევე როგორც ძალების წარმოქმნას, რომლებიც აკავშირებენ ნეიტრონებს და პროტონებს ბირთვებში. ბირთვული ურთიერთქმედების მხოლოდ ერთი მექანიზმია: სხვა ნაწილაკების - ურთიერთქმედების მატარებლების გაცვლის გზით.
სლაიდი 15
ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება: მატარებელი - ფოტონი. გრავიტაციული ურთიერთქმედება: მატარებლები - გრავიტაციული ველის კვანტები - გრავიტონები. სუსტი ურთიერთქმედება: მატარებლები - ვექტორული ბოზონები. ძლიერი ურთიერთქმედების მატარებლები: გლუონები (ინგლისური სიტყვიდან glue), დანარჩენი მასით ნულის ტოლია. ფიზიკური ურთიერთქმედების ოთხი ტიპი ორივე ფოტონებს და გრავიტონებს არ აქვთ მასა (დასვენების მასა) და ყოველთვის მოძრაობენ სინათლის სიჩქარით. მნიშვნელოვანი განსხვავება სუსტი ურთიერთქმედების მატარებლებსა და ფოტონებსა და გრავიტონებს შორის არის მათი მასიურობა. ურთიერთქმედების მოქმედების რადიუსი კონსტ. გრავიტაციული უსასრულოდ დიდი 6.10-39 ელექტრომაგნიტური უსასრულოდ დიდი 1/137 სუსტი არ აღემატება 10-16 სმ 10-14 ძლიერი არ აღემატება 10-13 სმ 1
სლაიდი 16
სლაიდი 17
კვარკებს აქვთ თვისება, რომელსაც ეწოდება ფერადი მუხტი. არსებობს სამი სახის ფერის მუხტი, რომლებიც პირობითად არის მითითებული, როგორც ლურჯი, მწვანე და წითელი. თითოეულ ფერს აქვს კომპლიმენტი საკუთარი ანტიფერის სახით - ანტი-ლურჯი, ანტი-მწვანე და ანტი-წითელი. კვარკებისგან განსხვავებით, ანტიკვარკებს აქვთ არა ფერი, არამედ ანტიფერი, ანუ საპირისპირო ფერის მუხტი. კვარკების თვისებები: ფერი
სლაიდი 18
კვარკებს აქვთ ორი ძირითადი ტიპის მასა, რომლებიც არ ემთხვევა სიდიდეს: მიმდინარე კვარკის მასა, რომელიც შეფასებულია კვადრატული 4-იმპულსის მნიშვნელოვანი გადაცემის პროცესებში და სტრუქტურული მასა (ბლოკი, შემადგენელი მასა); ასევე მოიცავს გლუონური ველის მასას კვარკის ირგვლივ და გამოითვლება ჰადრონების მასიდან და მათი კვარკული შემადგენლობიდან. კვარკების თვისებები: მასა
სლაიდი 19
კვარკის თითოეულ არომატს (ტიპს) ახასიათებს ისეთი კვანტური რიცხვები, როგორიცაა იზოსპინი Iz, უცნაურობა S, ხიბლი C, ხიბლი (ძირი, სილამაზე) B′, ჭეშმარიტება (ტოპ) T. კვარკების თვისებები: არომატი
სლაიდი 20
კვარკების თვისებები: არომატი სიმბოლო სახელწოდება მუხტი მასა Rus. ინგლისური პირველი თაობა d ქვედა ქვემოთ −1/3 ~ 5 MeV/c² u ზემოდან +2/3 ~ 3 MeV/c² მეორე თაობის უცნაური უცნაური −1/3 95 ± 25 MeV/c² c მომხიბვლელი ხიბლი (მოხიბლული) +2/ 3 1.8 GeV/c² მესამე თაობა b მშვენიერი სილამაზე (ქვედა) −1/3 4.5 GeV/c² t ჭეშმარიტი სიმართლე (ზედა) +2/3 171 GeV/c²
სლაიდი 21
სლაიდი 22
სლაიდი 23
კვარკების მახასიათებლები კვარკის დამახასიათებელი ტიპი d u s c b t ელექტრული მუხტიQ -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 ბარიონის რიცხვიB 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 ParityP +1 +1 +1 +1 +1 +1 IsospinI 1/2 1/2 0 0 0 0 Isospin projectionI3 - 1/ 2 +1/2 0 0 0 0 უცნაურობა 0 0 -1 0 0 0 ხიბლი c 0 0 0 +1 0 0 ქვედაბოლო b 0 0 0 0 0 -1 0 ტოპი t 0 0 0 0 0 +1 მასა ჰადრონში , გევ 0,31 0,31 0,51 1,8 5 180 „თავისუფალი“ კვარკის მასა, გევ ~0,006 ~0,003 0,08-0,15 1,1-1,4 4,1-4,9 174+5
სლაიდი 24
სლაიდი 25
სლაიდი 26
სლაიდი 27
რა ბირთვული პროცესები წარმოქმნის ნეიტრინოებს? ა. α - დაშლის დროს. B. β - დაშლის დროს. B. როდესაც γ - კვანტები გამოიყოფა. D. ნებისმიერი ბირთვული გარდაქმნების დროს
სლაიდი 28
რა ბირთვული პროცესები წარმოქმნის ანტინეიტრინოებს? ა. α - დაშლის დროს. B. β - დაშლის დროს. B. როდესაც γ - კვანტები გამოიყოფა. D. ნებისმიერი ბირთვული გარდაქმნების დროს
სლაიდი 2
§114-115. ელემენტარული ნაწილაკები. ანტინაწილაკები.
გაკვეთილის გეგმა 1. პრეზენტაცია „ელემენტარული ნაწილაკები“. 2. ახალი მასალა. 3. ცოდნის კონსოლიდაცია. 4. ლ.რ. .
სლაიდი 3
სტუდენტური გამოკითხვა
1. რა ელემენტარული ნაწილაკები იცით? 2. რას ნიშნავს ტერმინი „დაწყებითი“? 3. არსებობს სხვა ელემენტარული ნაწილაკები? 4. რითი შეიძლება განსხვავდებოდეს ისინი? 5. როგორ შეგიძლიათ გაიგოთ?
სლაიდი 4
ელემენტარული ნაწილაკები ცნობილია, რომ...
პროტონი და ნეიტრონი ერთმანეთს გარდაიქმნება. არსებობს 350-ზე მეტი ელემენტარული ნაწილაკი. ისინი განსხვავდებიან მასით, მუხტის ნიშნით და სიდიდით და სიცოცხლის ხანგრძლივობით. უმეტესობა ხანმოკლეა. კარლ დევიდ ანდერსონმა (1932) აღმოაჩინა პოზიტრონი. პოლ დირაკი - იწინასწარმეტყველა მისი არსებობა და განადგურების პროცესი. (იხ. სახელმძღვანელო, 1933. დადასტურებულია ექსპერიმენტით). 1955 აღმოაჩინეს ანტიპროტონი და ანტინეიტრონი. გაჩნდა ანტიმატერიის იდეა. 1969 სერფუხოვი. ანტიჰელიუმის ატომების ბირთვები. ადრონები - ურთიერთქმედება ბირთვული ძალების მეშვეობით (თვისებები?) 1964 კვარკის ჰიპოთეზა. (იხილეთ სახელმძღვანელო.) ლეპტონები არ ურთიერთქმედებენ ბირთვული ძალების მეშვეობით.
სლაიდი 5
სამი ეტაპი
სლაიდი 6
ეტაპი 1. ელექტრონიდან პოზიტრონამდე: 1897-1932 წწ
პოზიტროონის ელექტრონი
სლაიდი 7
ეტაპი 2. პოზიტრონიდან კვარკებამდე
სლაიდი 8
ელემენტარული ნაწილაკები
სლაიდი 9
ფუნდამენტური ურთიერთქმედება
სლაიდი 10
ნაწილაკები და ანტინაწილაკები
γ hν=2mc2 ელექტრონი პოზიტრონი
სლაიდი 11
სლაიდი 12
ეტაპი 3. კვარკის ჰიპოთეზიდან დღემდე
ნებისმიერი ატომის თითქმის მთელი მასა კონცენტრირებულია ბირთვში, რომელიც ასი ათასჯერ მცირეა ატომზე. ბირთვი შედგება პროტონებისა და ნეიტრონებისგან, რომლებიც შედგება კვარკებისგან. (სურათი www.star.bnl.gov-დან)
სლაიდი 13
ჰადრონების სტრუქტურა
სლაიდი 14
გლუონები
გლუონის ძალები, რომლებიც აკავშირებენ კვარკებს პროტონში, არ სუსტდებიან, როდესაც ერთი კვარკი შორდება მეორეს. შედეგად, პროტონიდან კვარკის „გამოყოფის“ მცდელობისას, გლუონის ველი წარმოქმნის დამატებით კვარკ-ანტიკვარკის წყვილს და პროტონისგან გამოყოფილია არა კვარკს, არამედ პი-მეზონს. პი მეზონს უკვე შეუძლია პროტონიდან სასურველამდე ფრენა, რადგან ჰადრონებს შორის ძალები სუსტდება მანძილით. (სურათი www.nature.com-დან)
სლაიდი 16
ელემენტარული ნაწილაკების სიმეტრია
ელემენტარული ნაწილაკების თანამედროვე თეორიაში წამყვანია კანონების სიმეტრიის კონცეფცია გარკვეული გარდაქმნების შესახებ. სიმეტრია განიხილება, როგორც ელემენტარული ნაწილაკების სხვადასხვა ჯგუფისა და ოჯახის არსებობის განმსაზღვრელი ფაქტორი.
სლაიდი 17
სლაიდი 18
ასე გამოიყურება ტიპიური "საინტერესო" მოვლენა ტევატრონის CDF დეტექტორში. ნაჩვენებია დეტექტორის ბოლო ხედი. სხივები ეჯახება ნიმუშის პერპენდიკულარული მიმართულებით და წარმოქმნილი ნაწილაკები იფანტება სხვადასხვა მიმართულებით, გადახრის მაგნიტურ ველში. რაც უფრო დიდია ნაწილაკის იმპულსი, მით უფრო სუსტია იგი გადახრილი. კიდეებზე არსებული ჰისტოგრამა აჩვენებს ნაწილაკების ენერგიის განთავისუფლებას. (სურათი www-cdf.fnal.gov-დან)
სლაიდი 19
"ფიზიკური" სამუშაო
ეს ფიგურა ასახავს ხანდახან დამღლელი და თუნდაც ღარიბი სამუშაოს, რომელიც ფიზიკოსებმა უნდა გააკეთონ იშვიათი მოვლენების გამოყოფისთვის ყველა სტატისტიკიდან. სინამდვილეში, ხშირად შეუძლებელია საიმედოდ იმის თქმა, ნაწილაკი, რომელიც ჩვენ გვაინტერესებს, დაიბადა თუ არა თითოეულ კონკრეტულ მოვლენაში. მნიშვნელოვანი ინფორმაციის მოპოვება შესაძლებელია მხოლოდ მთლიანი სტატისტიკიდან. (ნამუშევარი: CERN. ფიგურა www.exploratorium.edu-დან))
სლაიდი 20
საშინაო დავალება
დაწერეთ მოთხრობა ელემენტარულ ნაწილაკებზე. შეადგინეთ კითხვები და პასუხები "Jumble"
ყველა სლაიდის ნახვა
სლაიდი 2
ტესტი 1. რა ფიზიკური სისტემები წარმოიქმნება ელემენტარული ნაწილაკებისგან ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების შედეგად? ა ელექტრონები, პროტონები. B. ატომური ბირთვები. B. ატომები, მატერიის მოლეკულები და ანტინაწილაკები. 2. ურთიერთქმედების თვალსაზრისით ყველა ნაწილაკი იყოფა სამ ტიპად: A. მეზონები, ფოტონები და ლეპტონები. B. ფოტონები, ლეპტონები და ბარიონები. B. ფოტონები, ლეპტონები და ჰადრონები. 3. რა არის ელემენტარული ნაწილაკების არსებობის მთავარი ფაქტორი? ა. ორმხრივი ტრანსფორმაცია. B. სტაბილურობა. ბ. ნაწილაკების ურთიერთქმედება ერთმანეთთან. 4. რა ურთიერთქმედებები განაპირობებს ბირთვების სტაბილურობას ატომებში? ა. გრავიტაციული. ბ. ელექტრომაგნიტური. B. ბირთვული. D. სუსტი.
სლაიდი 3
6. მატერიის ელექტრომაგნიტურ ველად გადაქცევის რეალობა: ა. დასტურდება ელექტრონისა და პოზიტრონის განადგურების გამოცდილებით. ბ. დადასტურებულია ელექტრონისა და პროტონის განადგურების ექსპერიმენტით. 7. მატერიის ველად გადაქცევის რეაქცია: A. e + 2γ→e+B. e + 2γ→e- B.e+ +e- =2γ. 8. რა ურთიერთქმედებაა პასუხისმგებელი ელემენტარული ნაწილაკების ერთმანეთში გარდაქმნაზე? ა. ძლიერი ურთიერთქმედება. ბ. გრავიტაციული. B. სუსტი ურთიერთქმედება D. ძლიერი, სუსტი, ელექტრომაგნიტური. პასუხები: B; IN; ა; IN; B; ა; IN; D. 5. არსებობს თუ არა ბუნებაში უცვლელი ნაწილაკები? ა არის. ბ. ისინი არ არსებობენ.
სლაიდი 4
1964 წ გელ-მანი და ცვაიგი - ჰიპოთეზა კვარკების არსებობის შესახებ. კვარკები ეწოდებოდა ყველა სავარაუდო „ნამდვილ ელემენტარულ ნაწილაკს“, რომლებიც ქმნიან ყველა მეზონს, ბარიონს და რეზონანსს. ასეთი ნაწილაკების შესაქმნელად კვარკებს უნდა ჰქონოდათ მუხტები +2\3 და -1\3. ჩვენ არ ვიცოდით ასეთი ნაწილაკები!!
სლაიდი 5
n +2\3 -1\3 -1\3 u d d P +2\3 +2\3 -1\3 u d u კვარკები:u, d, s ,c, b, t.
სლაიდი 6
ანტიკვარკების იგივე რაოდენობა პაულის პრინციპის მიხედვით: ურთიერთდაკავშირებულ ნაწილაკთა ერთ სისტემაში არასოდეს არსებობს მინიმუმ ორი იდენტური პარამეტრის მქონე ნაწილაკი, თუ ამ ნაწილაკებს აქვთ ნახევრად მთელი რიცხვი სპინი.
სლაიდი 7
ომეგა - მინუს - ჰიპერონი შედგება სამი იდენტური კვარკისგან. პრინციპის დარღვევა?? კვარკები იდენტურია?? ისინი არ შეიძლება იყვნენ იდენტური, ამიტომ ისინი განსხვავდებიან რამდენიმე უცნობი თვისებით. ეს ახალი თვისებები არის ფერადი ბრალდებით. კვარკებზე არის სამი სახის (ფერი) მუხტი. წითელი, ლურჯი, ყვითელი. ანტიკვარკებს აქვთ: ანტიწითელი, ლურჯის საწინააღმდეგო, ყვითელი საწინააღმდეგო მუხტი. ერთი და იგივე ელექტრული მუხტის მქონე კვარკებს აქვთ სხვადასხვა ფერის მუხტი და მათ შორის არის მიმზიდველი ძალა ფერთა ურთიერთქმედების გამო. თეორია, რომელიც აღწერს ფერთა ურთიერთქმედებას, არის ქრომოდინამიკა.
ყველა სლაიდის ნახვა
