'

Мир элементарных частиц Ученые продолжают поиск ответа на вопрос: из каких частиц состоит вся материя? Путь «вглубь материи» не завершен…

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ


Слайд 1

Мир элементарных частиц Ученые продолжают поиск ответа на вопрос: из каких частиц состоит вся материя? Путь «вглубь материи» не завершен…


Слайд 2


Слайд 3

Как обнаружить элементарную частицу? Обычно изучают и анализируют следы (траектории или треки), оставленные частицами.


Слайд 4

Самый большой в мире детектор элементарных частиц


Слайд 5

Треки элементарных частиц в детекторе


Слайд 6

Все частицы делятся на два класса: Фермионы, которые составляют вещество; Бозоны, через которые осуществляется взаимодействие. Фермионы подразделяются на лептоны и кварки.


Слайд 7

Этапы в развитии физики элементарных частиц 1897 -1932г.г. От электрона до позитрона. 1932 – 1970г.г. От позитрона до кварков. От гипотезы о кварках (1964г) до «Великого объединения»,т.е. до наших дней


Слайд 8

Протон нейтрон элементарные частицы Электрон Фотон Элементарная частица – микрообъект, который невозможно разделить на части, но может иметь внутреннюю структуру.


Слайд 9

Элементарные частицы – «кирпичики мироздания», из которых состоит атом 1906г. Эрнест Резерфорд предложил планетарную модель атома. 1913г. Нильс Бор объяснил излучение и поглощение энергии атомом водорода. 1931г. П. Дирак предсказал существование позитрона и аннигиляции электрона и позитрона при их взаимодействии.


Слайд 10

Античастицы – частицы с одинаковой массой, но с противоположными знаками зарядов. При взаимодействии аннигилируют (исчезают)


Слайд 11

АНТИЧАСТИЦЫ – это элементарные частицы, отличающиеся от соответствующих им частиц знаком электрического, барионного и лептонного зарядов, а также некоторых других характеристик. Массы частицы и античастицы строго одинаковы. Античастица чаще всего обозначается тем же символом, что и частица, но с тильдой наверху, например: «n~» – антинейтрон, но антиэлектрон (позитрон) обозначается «е+».Существует несколько частиц, которые в точности совпадают со своими античастицами (например, фотон).


Слайд 12

Открытие первой античастицы – позитрона (1932г.) ПОЗИТРОН– элементарная частица с положительным зарядом, равным заряду электрона, с массой, равной массе электрона. Она является античастицей по отношению к электрону.


Слайд 13

Электрон – позитронная пара возникает при взаимодействии ?-кванта с веществом. ?> е- + е+


Слайд 14

Фотографируя траекторию частиц космических лучей в камере Вильсона, Андерсон обнаружил трек, принадлежащий частице с массой “e-” (а), в магнитном поле частица двигалась по окружности r=(me-v)/( e-B) (Fл=Fц); ее направление движения было неизвестно и зависело от знака заряда.


Слайд 15

Для определения движения частицы Андерсон разместил на ее пути свинцовую пластинку толщиной 6мм, тормозившую частицу, r уменьшился (V), движение снизу вверх и обладает (+), т.е. античастица электрона – позитрон е+ В + +


Слайд 16

АННИГИЛЯЦИЯ – это один из видов взаимопревращений элементарных частиц, в котором частица и соответствующая ей античастица превращаются в электромагнитное излучение.


Слайд 17

Аннигиляция – процесс взаимодействия элементарной частицы с ее античастицей, в результате которой они превращаются в ?-кванты (фотоны) или другие частицы. е- + е+> 2 ? Один ?-квант не образуется т.к. одновременно должны быть выполнены законы сохранения импульса и энергии.


Слайд 18

Все элементарные частицы превращаются друг в друга 1932г. Карл Андерсон «встретился» с позитроном Начиная с 1932 года было открыто более 400 элементарных частиц. Каждая элементарная частица имеет античастицу. 1969г.- В СССР получен антигелий


Слайд 19

Элементарные частицы существуют в 2х разновидностях: частицы и античастицы Античастицы(a) – элементарная частица имеющая (по отношению к а) равную массу покоя, одинаковый спин, время жизни и противоположный заряд. Первая античастица обноружена в 1932г. Американским физиком К. Андерсоном в космическом излучении.


Слайд 20

Открытие античастиц В 1947г. – антипион 1955г. - антипротон 1956г. – антинейтрон Получены атомы антидейтерия, антитрития, антигелия. Истинно нейтральной частицей является фотон, совпадающий со своей античастицей.


Слайд 21

Большинство элементарных частиц имеют сложную структуру 1963г. Мюррей Геллман и Джордж Цвейг предположили, что нуклоны состоят из кварков. 1969г. Кварки были обнаружены экспериментально


Слайд 22

Структура атома


Слайд 23

Кварковый состав протона и нейтрона


Слайд 24


Слайд 25

КВАРКИ – это точечные, бесструктурные образования, относящиеся к истинно элементарным частицам, которые были введены для систематизации многочисленных (более сотни) элементарных частиц, открытых в XX веке (электрон, протон, нейтрон и т.д.). Характерной особенностью кварков, не встречающейся у других частиц, является дробный электрический заряд, кратный 1/3 элементарного. Попытки обнаружить кварки в свободном состоянии к успеху не привели.


Слайд 26

Кварки имеют дробный электрический заряд u – кварк +2/3 е, d – кварк -1/3 е Протон uud, нейтрон udd При увеличении расстояния между ними сила притяжения неограниченно возрастает, при разрыве связи рождаются новые кварки и антикварки, которые могут объединиться в новые адроны.


Слайд 27

Кварки


Слайд 28

Кварки (цвет) Каждый аромат (тип) кварков может иметь три цветовых заряда: КРАСНЫЙ, ЗЕЛЕНЫЙ, СИНИЙ. Антикварки имеют антицвета, как бы нейтрализующие цвета: АНТИКРАСНЫЙ-ФИОЛЕТОВЫЙ, АНТИЗЕЛЕНЫЙ-КРАСНЫЙ, АНТИСИНИЙ-ЖЕЛТЫЙ. Цветные кварки образуют бесцветные комплексы


Слайд 29

Характеристики кварков Цветовой заряд (цвет): красный, зеленый, синий. Аромат кварков: s - странный, c - очаровательный, b - красивый, t - правдивый Существуют 6 кварков и 6 антикварков, каждый из которых может иметь три цвета. Свободные кварки не наблюдаемы.


Слайд 30

Гипотезы…


Слайд 31

Кварки (аромат)


Слайд 32


Слайд 33

С 1932г. Открыто более 400 элементарных частиц. Для классификации используют электрический заряд, спин (собственный момент количества движения), время жизни виды взаимодействия.


Слайд 34

СПИН – это собственный момент импульса элементарной частицы. Имеет квантовую природу и (в отличие от момента импульса обычных тел) не связан с движением частицы как целого.


Слайд 35

БОЗОНЫ Бозоны – частицы с целым спином 0, h, 2h …(фотон, мезон) Для бозонов принцип Паули не существует, поэтому в одном энергетическом состоянии может находится любое число бозонов.


Слайд 36

ФЕРМИОНЫ Фермионы – частицы с полуцелым спином: h/2, 3/2h … (е-, р, n, vе- - электронное нейтрино) Для фермионов справедлив принцип Паули: в одном и том же энергетическом состоянии могут находится не более 2х фермионов с противоположными спинами.


Слайд 37

Виды взаимодействий ГРАВИТАЦИОННОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ СИЛЬНОЕ СЛАБОЕ Теория, которая дает единое объяснение сильному, слабому и электромагнитному взаимодействию, называют «Великое объединение». Ученые работают над созданием единой теории взаимодействий


Слайд 38

Частицы летят навстречу друг другу…


Слайд 39

Фундаментальные взаимодействия Сильное - взаимодействие между кварками (глюоны). Электромагнитное- взаимодействие между электрически заряженными телами. Слабое – взаимодействие между лептонами , а также между лептона и кварками (бозоны). Гравитационное – взаимодействие между всеми частицами (гравитоны).


Слайд 40

Всего открыто более 364 элементарных частиц


Слайд 41

Гравитационное – взаимодействие между всеми частицами (гравитоны).


Слайд 42

НЕЙТРИНО – это легкая (возможно, безмассовая) электрически нейтральная частица, участвующая только в слабом и гравитационном взаимодействиях. Отличительное свойство нейтрино – огромная проникающая способность. Считается, что эти частицы заполняют все космическое пространство со средней плотностью около 300 нейтрино на 1 см2.


Слайд 43

Классификация элементарных частиц По отношению к сильному взаимодействию лептоны адроны (легкий) (большой) не участвуют участвуют 6 частиц, 6 античастиц 300 частиц


Слайд 44

Лептоны


Слайд 45

Адроны – элементарные частицы, участвующие в сильном взаимодействии. Лептоны – фундаментальная частица, не участвующая в сильном взаимодействии (12 частиц – 6 частиц и 6 античастиц). Все лептоны – фермионы – полуцелый спин. В реакциях слабого взаимодействия лептонов участвуют лептон – нейтринные дублеты. Нейтрино всегда возникает в реакции вместе с определенным лептоном. Для выделения класса лептонов вводят квантовое число – лептонный заряд L. L=1 – для лептонов L=-1 – для антилептонов L=0 – для адронов


Слайд 46

Структура адронов Адроны барионы мезоны кварки кварки и антикварки


Слайд 47

Адроны имеют сложную внутреннюю структуру, но разделить их на части невозможно. Ряд элементарных частиц являются бесструктурными (фундаментальные) частицами – это частицы, которые до настоящего момента времени не удалось описать как составные.


Слайд 48

К классу адронов относится около 300 элементарных частиц, участвующих в сильном взаимодействии Барионы – фермионы со спином h/2, 3/2h , участвующие в сильном взаимодействии. Мезоны – бозоны со спином 0, h участвующие в сильном взаимодействии. Барионы – фермионы со спином h/2, 3/2h, участвующие в сильном взаимодействии. Барионы – нуклоны, гипероны


Слайд 49

ПРОТОН Время жизни протона (1031 лет) – стабильная частица, все другие адроны распадаются. Американские физики-теоретики Геллман и Цвейг предположили, что адроны являются составными частицами (т.к. их “m” > чем “m” лептонов).


Слайд 50


Слайд 51

Нуклоны Нуклоны (p,n) состоят из 3х фундаментальных, электрически заряженных частиц, называемых кварками. Экспериментально подтверждено в 1969г. При рассеянии е- с энергией 20ГэВ на протонах и нейтронах. Было обнаружено пространственное распределение электрического заряда в нуклоне


Слайд 52

ГИПЕРОНЫ это элементарные частицы, относящиеся к классу барионов наряду с нуклонами (протон, нейтрон). Гипероны более массивны, чем нуклоны, и имеют отличную от нуля характеристику элементарных частиц, называемую странностью.


Слайд 53

Любое взаимодействие обусловлено обменом частиц. В 1956г. Американский физик Швингер предположил, что переносчиком слабого взаимодействия являются 2 заряженных промежуточных векторных бозона W+ и W-. В 1961г. – американский физик открыл Глэшоу отрицательный и нейтральный бозон. Бета – распад происходит с участием W-бозона. Сначала нейтрон распадается на протон и W-, затем промежуточный бозон W- распадается на е- и vе.


Слайд 54


Слайд 55

Фундаментальные частицы – кварки и лептоны. Кварки (в сильном взаимодействии), лептоны (не участвующие в сильном взаимодействии) образуют начальный уровень материи Вселенная состоит из 48 фундаментальных частиц


Слайд 56

Стандартная модель элементарных частиц


Слайд 57

Фундаментальные частицы 6лептонов и 6 антилептонов 18 кварков( 6 кварков 3 цветов) и 18 антикварков 13 переносчиков различных видов взаимодействий Многие физики еще «в пути»!


Слайд 58

Линейный ускоритель


Слайд 59

Большой линейчатый ускоритель


Слайд 60

Ускоритель элементарных частиц


Слайд 61

Элементарные частицы могут путешествовать во времени Исследования при помощи уникального прибора – Большого адронного коллайдера – позволят ученым отправлять элементарные частицы в прошлое. Это следует из теории, которую в ближайшее время планируют проверить на этом крупнейшем в мире ускорителе, находящемся на территории Женевы.


Слайд 62

Адронный коллайдер


Слайд 63

Создание огромного адронного коллайдера в России


Слайд 64

Ускоритель элементарных частиц


Слайд 65

Физикам впервые удалось в течение относительно длительного времени удерживать атомы антивещества в специальной ловушке. Антиматерия - это "двойник" обычной материи с той разницей, что все частицы антивещества имеют противоположный знак заряда. При взаимодействии частиц вещества и антивещества происходит их взаимное уничтожение.


Слайд 66

Американские физики, работающие с ускорителем частиц "Теватрон" в Национальной лаборатории им. Энрико Ферми, готовы объявить о сенсационном открытии. Возможно, им удалось обнаружить новую элементарную частицу или даже новый вид физического взаимодействия


×

HTML:





Ссылка: