Студопедия
Новини освіти і науки:
МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах


РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання


ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ"


ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ


Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків


Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні


Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах


Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами


ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ


ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів



Контакти
 


Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция






Загальні відомості про елементарні частинки

Елементарними називають частинки, які у взаємодіях поводять себе як єдине ціле. Це не означає, що елементарна частинка не має внутрішньої будови. Річ у тім, що на сьогодні даний розділ науки не в змозі вивчити будову елементарної частинки. Індивідуальність елементарної частинки зумовлюється тим, що енергія взаємодії її з іншими матеріальними об'єктами значно менша від її власної релятивістської енергії.

Першою елементарною частинкою, яку відкрив Дж.Дж.Томсон у 1897 p., був електрон. У 1919 p. E.Резерфорд виявив частинку, яка входить до складу ядер атомів – протон. У 1932 р. Д.Чедвік відкрив другу складову частинку ядра – нейтрон. У 1905 р. А.Ейнштейн увів у науковий обіг поняття про складову частинку світла – фотон. У 1956 р. вже було відомо 30 елементарних частинок; тепер їх налі­чується понад 350.

Елементарні частинки виступають у двох видах – частинок і ан­тичастинок: одні з них відрізняються знаком електричного заряду, наприклад, електрон і позитрон; інші, електрично-нейтральні, відріз­няються протилежною орієнтацією механічних і магнітних моментів, наприклад, нейтрон і антинейтрон. Є й такі частинки, які тотожні своїм античастинкам, наприклад, фотони, p°-мезони, - і - мезони; такі частинки називають справжньонейтральними.

Характерною властивістю частинок і античастинок є їх здатність утворюватися й анігілюватися парами. Анігіляція пари частинок зводиться до перетворення їх в інші частинки або кванти поля з виділенням відповідної енергії. Наприклад, позитрон і електрон, стикаючись, перетворюються в два або більше фотонів за схемою:

;

при взаємодії g- фотона з важкими ядрами атомів може народжуватися пара таких самих частинок:

.

Зауважимо, що виняток становлять раніше згадані справжньонейтральні частинки, які не здатні до анігіляції.

В усіх перетвореннях елементарних частинок виконуються закони збереження маси й енергії, імпульсу, моменту імпульсу, електричного заряду тощо.

У найближчому навколишньому світі існує переважаюча концентрація звичних для нас стабільних частинок – електронів, протонів і нейтронів. У вакуумі можуть бути стабільними також античастинки – позитрони, антипротони і антинейтрони. Тому поділ на частинки і античастинки умовний. Сучасна наука допускає можливість існування в галактичних системах антиречовини, що складається з антиатомів; останні є утворенням з антипротонів, антинейтронів і позитронів.

Основними характеристиками всіх елементарних частинок є маса т, час життя t, спін s, електричний заряд q.

Усі елементарні частинки мають дуже малі маси і розміри. У більшості з них маса близька до маси протона, в інших – вона значно менша.

Розміри протона, нейтрона, p- мезона і подібних до них частинок близько м, електронів і мюонів – ще менші.

За часом життя t елементарні частинки поділяються на стабільні, квазістабільні і нестабільні (резонанси). До стабільних належать електрон ( ), протон ( ), фотон і нейтрино; квазістабільними називають частинки, які розпадаються в результаті електромагнітних і слабких взаємодій, їхній час життя ; частинки, які називають резонансами, розпадаються в результаті сильних взаємодій, їхній час життя .

Спіни елементарних частинок визначають цілим або півцілим кратним сталої Планка h. Спіни p- і К- мезонів дорівнюють нулю; спіни електрона, протона і нейтрона ,фотона .

Електричні заряди елементарних частинок – цілі, кратні елементарному заряду ; вони можуть дорівнювати де n – натуральне число.

Елементарним частинкам притаманні корпускулярно-хвильові властивості, їхня поведінка описується квантовою механікою; вони додатково наділяються рядом квантових величин, які регламентують процеси їх перетворень і взаємодій. Наприклад, запроектований на основі згаданих вище законів збереження процес перетворення протона:

, (3.2)

якби він був можливим, привів би до анігіляції атомів речовини. Баріонний заряд − квантове число, що характеризує збереження числа баріонів (спільна назва нуклонів та гіперонів). Якщо прийняти, що баріонний заряд усіх баріонів дорівнює , то для антибаріонів він становить , а для решти елементарних частинок дорівнює . Тобто закон збереження баріонного заряду можна сформулювати так: баріонний заряд будь-якої ізольованої системи є сталою величиною. Звідси слідує, наприклад, процес (3.2), протон не може перетворитися в позитрон і фотон, хоча таке перетворення не суперечить ні законові збереження електричного заряду, ні закону збереження імпульсу, ні іншим відомим законам збереження, але порушує закон збереження баріонного заряду; останній закон зумовлює стабільність найлегшого з баріонів – протона.

Аналогічно для регламентування процесів за участю електронів і споріднених частинок (лептонів і антилептонів) вводиться лептонний заряд. Лептонний заряд характерний длячастинок лептонної групи (позитивний та негативний мюони, електрон і позитрон, нейтрино та антинейтрино); для інших частинок лептонний заряд . За цих умов у всіх процесах необхідно керуватися законом збереження лептонного заряду: алгебраїчна сума лептонних зарядів частинок до перетворення дорівнює алгебраїчній сумі лептонних зарядів частинок, що виникли в результаті перетворення. За цим законом, наприклад, легко визначити, що в розпад (3.3) має бути введене антинейтрино:

. (3.3)

Серед різних елементарних частинок, які беруть участь у сильних взаємодіях – їх умовились називати адронами, можна виділити групи таких «подібних» частинок, що мають приблизно рівні маси і однакові квантові характеристики, але різняться електричними зарядами.

Одну з таких груп утворюють нуклони (протон з нейтроном), другу – піони ( ), третю – сігма-гіперони ( ) і ін. Поряд з цим зарядова незалежність у сильних взаємодіях дає підставу зробити висновок, що в кожній із згаданих зарядових груп ідеться про одну й ту саму частинку, але в різних її станах.

Зарядові групи частинок наділяють певними числами так званого ізотопічного спіну, а розрізняють між собою в групах проекціями ізотопічного спіну І на певний напрям z в уявному просторі спінів; зокрема, для протона , для нейтрона тощо. Ці відмінності між частинками пояснюються впливами додаткових взаємодій, наприклад, електромагнітної природи.

У таблиці 3.1 подано найбільш вивчені елементарні частинки і їх квантові числа

Таблиця 3.1

Назва частинки та античастинки Символ Маса спокою Спін ћ Електричний заряд Лептонний заряд Баріонний заряд Час життя (середній) у секундах
фотон γ стабільний
Лептони
Нейтрино:
електронні стабільний
мюонні стабільний
електрони:
електрон -1 +1 стабільний
позитрон +1 -1 стабільний
мюони:
-мезон +1 +1
-мезон -1 -1
Мезони
піони:
-мезон +1
-мезон -1
-мезон
каони:
-мезон +1
-мезон -1
-мезон
анти- -мезон
Баріони
нуклони:
протон +1 +1 стабільний
антипротон -1 -1
нейтрон +1
антинейтрон -1 -активний
гіперони:
лямбда +1 -1
сігма-плюс +1 -1 +1 -1
сігма-мінус -1 +1 +1 -1
сігма-нуль +1 -1 <
ксі-нуль +1 -1
ксі-мінус -1 +1 +1 -1
омега-мінус -1 +1 +1 -1
                       

 



Читайте також:

  1. I. Загальні збори АТ
  2. I. ЗАГАЛЬНІ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
  3. II. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ.
  4. IX. Відомості про військовий облік
  5. IX. Відомості про військовий облік
  6. V Практично всі психічні процеси роблять свій внесок в специфіку організації свідомості та самосвідомості.
  7. А) загальні критерії
  8. Білковий обмін: загальні відомості
  9. Біографічні відомості
  10. Боротьба з проявами національної самосвідомості
  11. Вальниці ковзання. Загальні відомості
  12. Види правосвідомості




Переглядів: 2612

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
Термоядерні реакції | Типи фундаментальних взаємодій

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.005 сек.