ELEM (Элементарные частицы)

ДОКЛАД по физике

на тему: элементарные частицы.

Подготовил: уч. 11б

Будневский Вадим

Проверил: Кистанов А. В.

При современном состоянии науки неизвестно, является ли электрон, протон и нейтрон простейшими, неразложимыми далее частицами, или же они, подобно атомам, построены из других (неизвестных еще) более фундаментальных частиц. Такие частицы, относительно которых нет доказательств, что они являются составными, принято называть элементарными частицами.

В1962 году в нейтринной физике произошло еще одно удивительное событие. Сходство мезонов с электронами (и позитронами если речь идет , о положительных мезонах) касается и взаимодействий с нейтрино.

В опытах 1956 года антинейтрино, сталкиваясь с протонами, порождало позитроны. А почему не мезоны? Просто потому, отвечали физики, что не хватало энергии. Мезоны примерно в 200 раз тяжелее позитронов и , следовательно, для их образования требуется во столько же раз большая энергия. Антинейтрино же, вылетающее из реактора, такого запаса энергии не имеет. А если бы имели? Тогда отвечали ученые мезоны рождались бы примерно столь же часто, как и позитроны.

Если бы , далее, какой- ни будь дотошный человек продолжал бы спрашивать: а вдруг оказалось бы, что и быстрые антинейтрино из реактора рождают позитроны? - то многие физики, по видимому, отвечали бы на такой вопрос скептической улыбкой. Ведь окажись это так пришлось бы признать, что между «электронным» и « -мезонным» нейтрино есть какая-то разница. Пришлось бы признать, что есть разные сорта нейтрино, а это как-то не укладывалось в уже устоявшееся представление о нейтрино. Даже в такой «молодой» отрасли науки, как нейтринная физика, успевают образоваться привычные представления.

Вопрос о двух нейтрино оказался актуальным лишь в тот момент, когда появилась реальная возможность решить его экспериментально. Идея опыта была предложена советским физиком Б.М. Понтекорво. Сам опыт с блеском провели наши американские коллеги.

Нейтроны - очень удобный источник антинейтрино. Однако, чтобы антинейтрино рождались с большими энергиями, нужно предварительно сообщить значительную энергию и нейтронам. Но ускорителей для нейтронов нет. Эти частицы нейтральны, а разгонять мы сегодня умеем только заряженные частицы.

Есть, однако, и другой путь. Хорошо известно, что при распаде -мезона образуется мезон и нейтрино (или антинейтрино). Какое нейтрино - «электронное» или « -мезонное»? Недавно такой вопрос даже не ставился. Теперь, когда он поставлен, мы можем осторожно ответить: во всяком случае, « мезонное» наверняка. Оно тесно связано с мезоном уже «общностью рождения». Является ли оно одновременно «электронным»? Нужен опыт…

Опыт, проведенный в1962 году на ускорителе в30 миллиардов электронвольт в Брукхейвене, подготовлявшийся два года, выглядел так. Пучок ускоренных протонов налетал на бериллиевую мишень ,рождая потоки мезонов. Эти последние в свою очередь, распадаясь, давали наряду с мезонами то что было самым важным: антинейтрино и нейтрино больших энергий. Правда, их было совсем не так много как в опытах с реактором. однако вычисление показали , что быстрые антинейтрино куда « охотнее» взаимодействуют с другими частицами , чем медленные. Для регистрации порождаемых антинейтрино частиц применялось так называемая искровая камера. Эта камера содержала 10 тонн алюминиевых пластин , между которыми создавалось высокое напряжение. Если быстрая заряженная частица пролетает сквозь пластины , то в зазорах на пути и ее следования возникает искровой разряд между пластинами. Огненный след, хорошо видимый на фотографии, позволяет слегка отличить мезоны от позитронов и электронов. Чтобы в камеру проходили из вне только нейтрино (и антинейтрино), имелась специально предусмотренная защита. Наблюдения велись 6 месяцев. За это время было обнаружено всего 50 случаев рождения частиц. И все они без исключения были мезонами. Ни одного электрона и позитрона. Это было новым поразительным сюрпризом. Существование двух разных типов нейтрона (и антинейтрино) –«электронного» и « мезонного» – было доказано. 40 лет изучают нейтрино – и как будто опять приходится начинать все с начало. Сейчас мы знаем об этой частице совсем не мало и о многом догадываемся.