17 (982802)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Семестр 4. Лекция 17.Лекция 17. Элементарные частицы.Основные характеристики. Типы взаимодействий. Классификация частиц.Лептоны и адроны. Кварковая структура адронов. Симметрия и законы сохранения в мире элементарных частиц.Элементарная частица - собирательный термин, относящийся к микрообъектам всубъядерном масштабе, которые невозможно расщепить на составные части.

В современнойфизике термин «элементарные частицы» используют в более широком смысле: так называютмельчайшие частицы материи, подчиненные условию, что они не являются атомнымиядрами и атомами (исключение составляет протон); иногда по этой причине элементарные частицы называют субъядерными частицами. Некоторые элементарные частицы (электрон, фотон, кварки и т.

д) на данный момент считаются бесструктурными и рассматриваютсякак первичные фундаментальные частицы. Другие элементарные частицы (так называемые составные частицы - протон, нейтрон и т.д.) имеют сложную внутреннюю структуру, но, тем неменее, по современным представлениям, разделить их на части невозможно. Строение и поведение элементарных частиц изучается физикой элементарных частиц.Наиболее важное квантовое свойство всех элементарных частиц - их способностьрождаться и уничтожаться (испускаться и поглощаться) при взаимодействии с др. частицами. В этом отношении они полностью аналогичны фотонам. Элементарные частицы —это специфические кванты материи, более точно - кванты соответствующих физических полей.Все процессы с элементарными частицами протекают через последовательность актов их поглощения и испускания.Распад нестабильных элементарных частиц на более лёгкие частицы, сопровождаемыйвыделением энергии, отвечает той же закономерности и является процессом, в котором продукты распада рождаются в момент самого распада и до этого момента не существуют.

В этом отношении распад элементарных частиц подобен переходу возбуждённого атома в основное состояние с испусканием фотона.На сегодня достоверно известно существование четырех фундаментальных взаимодействий: гравитационного, электромагнитного, сильного, слабого. При этом электромагнитное и слабое взаимодействия являются проявлениями единого электрослабого взаимодействия.Различные процессы с элементарными частицами заметно отличаются по интенсивностипротекания.

В соответствии с этим взаимодействия элементарных частиц можно феноменологически разделить на несколько классов: сильные, электромагнитные и слабые взаимодействия.Все элементарные частицы обладают, кроме того, гравитационным взаимодействием.Сильные взаимодействия выделяются как взаимодействия, которые порождают процессы, протекающие с наибольшей интенсивностью среди всех остальных процессов. Они приводят и к самой сильной связи элементарных частиц. Именно сильные взаимодействия обусловливают связь протонов и нейтронов в ядрах атомов и обеспечивают исключительную прочностьэтих образований, лежащую в основе стабильности вещества в земных условияхЭлектромагнитные взаимодействия характеризуются как взаимодействия, в основекоторых лежит связь с электромагнитным полем.

Процессы, обусловленные ими, менее интенсивны, чем процессы сильных взаимодействий, а порождаемая ими связь элементарных частицзаметно слабее. Электромагнитные взаимодействия, в частности, ответственны за связь атомных электронов с ядрами и связь атомов в молекулах.Слабые взаимодействия, как показывает само название, вызывают очень медленно протекающие процессы с элементарными частицами. Иллюстрацией их малой интенсивности может служить тот факт, что нейтрино, обладающие только слабыми взаимодействиями, беспрепятственно пронизывают, например, толщу Земли и Солнца. Слабые взаимодействия обусловливают также медленные распады так называемых квазистабильных элементарных частиц.1Семестр 4.

Лекция 17.Времена жизни этих частиц лежат в диапазоне 10-8-10-10 сек, тогда как типичные времена длясильных взаимодействий элементарных частиц составляют 10-23-10-24 сек.Гравитационные взаимодействия, хорошо известные по своим макроскопическимпроявлениям, в случае элементарных частиц на характерных расстояниях ~10-13 см дают чрезвычайно малые эффекты из-за малости масс элементарных частиц.Ведутся поиски других типов фундаментальных взаимодействий, как в явлениях микромира, так и в космических масштабах, однако пока существование какого-либо другого типафундаментального взаимодействия не обнаружено.Классификация элементарных частиц.По величине спина все элементарные частицы делятся на два класса: фермионы частицы с полуцелым спином (например, электрон, протон, нейтрон, нейтрино); бозоны - частицы с целым спином (например, фотон, глюон, мезоны).По видам взаимодействий элементарные частицы делятся на основные группы.Первую составляют переносчики взаимодействий - калибровочные бозоны - частицы, посредством обмена которыми осуществляются взаимодействия.

Сюда относится фотон,или квант электромагнитного излучения,- частица, переносящая электромагнитное взаимодействие.Переносчики электрослабого взаимодействия - три промежуточных векторных бозона W+, W− иZ0, а также восемь глюонов - частиц, переносящих сильное взаимодействие. Сюда также следовало бы отнести гравитон - гипотетическую частицу, переносящую гравитационное взаимодействие. Однако существование гравитонов пока не доказано экспериментально.Вторая группа элементарных частиц - лептоны (др.-греч.  - лёгкий), участвующие только в электромагнитных и слабых взаимодействиях. Известно 6 лептонов: электрон, электронное нейтрино, мюон, мюонное нейтрино, тяжелый τ-лептон (тау-лептон) и соответствующее -нейтрино.Электрон считается материальным носителем наименьшей массы в природе me, равной9,110-31 кг (в энергетических единицах ≈0,511 МэВ) и наименьшего отрицательного электрического заряда e = 1,610-19 Кл.

Мюоны (μ) - частицы с массой около 207 масс электрона (105,7МэВ) и отрицательным электрическим зарядом, равным заряду электрона; тяжелый τ-лептонимеет массу около 1,8 ГэВ. Соответствующие этим частицам три типа нейтрино - электронное(νe), мюонное (νμ) и τ-нейтрино (ντ) - легкие электрически нейтральные частицы. Все лептоныимеют спин ½ћ, т.е.

являются фермионами.Каждому из лептонов соответствует античастица, имеющая те же значения массы, спинаи других характеристик, но отличающаяся знаком электрического заряда. Существуют позитрон (e+) - античастица по отношению к электрону, положительно заряженный мюон (μ+) и тритипа антинейтрино (  e ,   ,   ), которым приписывают противоположный знак особого квантового числа, называемого лептонным зарядом.Третья группа элементарных частиц - адроны, они участвуют в сильном, слабом иэлектромагнитном взаимодействиях. Адроны и лептоны образуют вещество.Адроны представляют собой «тяжелые» частицы с массой, значительно превышающеймассу электрона.

Это наиболее многочисленная группа элементарных частиц. Адроны делятсяна барионы - частицы со спином ½ћ, мезоны - частицы с целочисленным спином (0 или 1); атакже так называемые резонансы - короткоживущие возбуждённые состояния адронов.К барионам (от греч. βαρύς - тяжёлый) относят протон и нейтрон. Из протонов инейтронов построены все атомные ядра, именно сильное взаимодействие обусловливает связьэтих частиц между собой. В сильном взаимодействии протон и нейтрон имеют одинаковыесвойства и рассматриваются как два квантовых состояния одной частицы - нуклона с изотопическим спином ½ћ. Барионы включают и гипероны - элементарные частицы с массой большенуклонной: Λ-гиперон имеет массу 1116 МэВ, Σ-гиперон - 1190 МэВ, Θ-гиперон - 1320 МэВ, Ωгиперон - 1670 МэВ.2Семестр 4.

Лекция 17.Мезоны (от др. греч. μέσος - средний) имеют массы, промежуточные между массамипротона и электрона (π-мезон, K-мезон). Существуют мезоны нейтральные и заряженные (с положительным и отрицательным элементарным электрическим зарядом). Все мезоны по своимстатистическим свойствам относятся к бозонам.Резонансы (резонансные частицы) - короткоживущие возбуждённые состояния сильновзаимодействующих адронов.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций