Содержание
-
Многообразие и единство мира
-
Структурная иерархия материального мира
-
-
Элементарные частицы
Это первичные, неделимые частицы, из которых состоит вся материя. XIX-XX вв – молекулы и атомы 30-е гг.XX в. – протон, нейтрон, электрон и фотон. Современный каталог эл-х частиц содержит более 300 наименование
-
В ядерной физике под термином «элементарные частицы» понимается общее название для всех субатомных частиц, отличных от атомов и атомных ядер. Они обладают способностью к рождению и взаимопревращению.
-
Например распад нейтрона: n → p + ē+ т.е. нейтрон превращается в протон, электрон и нейтрино. Продукты распада нейтрона возникают только в самом этом процессе! До распада их не было совсем и они не входили в состав нейтрона!
-
// Открытие нейтрино — частицы, почти не взаимодействующей с веществом, ведёт своё начало от теоретической догадки В. Паули (1930), позволившей за счёт предположения о рождении такой частицы устранить трудности с законом сохранения энергии в процессах бета-распада радиоактивных ядер. Экспериментально существование нейтрино было подтверждено лишь в 1953 (Ф. Райнес и К Коуэн, США).//
-
Все элементарные частицы являются объектами исключительно малых масс и размеров. У большинства из них массы имеют порядок величины массы протона, равной 1,6× 10-24г (заметно меньше лишь масса электрона: 9× 10-28 г. Определённые из опыта размеры протона, нейтрона, p-мезона по порядку величины равны 10-13см. Размеры электрона и мюона определить не удалось, известно лишь, что они меньше 10-15см.
-
Характеристики частиц
Масса частиц – от 0 (фотон) до 90 Гэв (Z-бозон); Время жизни - , в зависимости от делятся на стабильные (электрон, протон) и нестабильные (π-мезон); Спин – может принимать значения равное 0, полуцелое и целое значение; Электрический заряд – является величиной кратной заряду электрона; Внутренняя чётность – характеризует свойство симметрии волновой функции; «Аромат» и «цвет» – для описания 6-ти типов кварков.
-
-
Основой классификации элементарных частиц является деление их на два больших класса- адронов и лептонов. Адроны - это элементарные частицы, принимающие участие в сильных взаимодействиях, в то время как лептоны участвуют в слабых и электромагнитных взаимодействиях (о взаимодействиях см. ниже в этом разделе). Класс адронов в свою очередь делится на два семейства (барионы и мезоны). Барионы - это такие адроны, которые в реакциях между элементарными частицами могут превращаться в протоны или получаться из них. К семейству барионов относятся протон и нейтрон- основа атомного ядра. Протоны и нейтроны часто объединяют одним названием - нуклоны (от лат. nucleus- ядро).
-
-
Атом состоит из электронов (по классификации это лептоны) и ядра, состоящего из протонов и нейтронов (по классификации - это адроны, точнее барионы, а еще точнее нуклоны).
-
В масштабах микромира фактически теряется разница между частицами вещества и частицами (квантами) поля, поэтому в соответствии с общепринятой в настоящее время стандартной моделью все известные на сегодняшний день элементарные частицы делятся на два больших класса: частицы - источники взаимодействий и частицы - переносчики взаимодействий.
-
-
Калибровочные бозоны - частицы, посредством обмена которыми осуществляются взаимодействия:
фотон – переносчик э/магнитного взаимодействия; восемь глюонов - переносчики сильного взаимодействия; три промежуточных векторных бозона - переносчики слабого взаимодействия; гравитон – гипотетическая частица переносчик гравитационного взаимодействия (существование пока не доказано)
-
Каждая элементарная частица, наряду со спецификой присущих ей взаимодействий, описывается набором дискретных значений определённых физических величин, или своими характеристиками. В ряде случаев эти дискретные значения выражаются через целые или дробные числа и некоторый общий множитель — единицу измерения; об этих числах говорят как о квантовых числах. Примером может служить спин.
-
По величине спина все элементарные частицы делятся на 2 класса:
фермионы – частицы с полуцелым спином (электрон, протон, нейтрон, нейтрино); бозоны – частицы с целым спином (фотон, глюон, мезон).
-
-
По видам взаимодействия элементарные частицы делятся на
составные частицы Фундаментальные (бесструктурные) частицы
-
Составные частицы
адроны (от греческого hadros — большой, сильный) - участники всех видов фундаментальных взаимодействий, они состоят из кварков и подразделяются, в свою очередь, на мезоны (бозоны) и барионы (фермионы, протоны, нейтроны).
-
Фундаментальные (бесструктурные) частицы
лептоны (от греческого leptos — мелкий, тонкий, лёгкий ) – фермионы, которые имеют вид точечных частиц порядка 10-18, не участвуют в сильных взаимодействиях, участие в электромагнитных взаимодействиях наблюдалось только для заряженных лептонов (электроны, мюоны, тау-лептоны), не наблюдалось для нейтрино. Известны 6 типов лептонов.
-
-
Кварки – дробнозаряженные частицы, входящие в состав адронов;
в свободном состоянии не наблюдались; как и лептоны делятся на 6 типов и являются бесструктурными, участвуют в сильном взаимодействии. барионы состоят из 3 кварков; мезоны из кварка и антикварка.
-
В современном представлении атомное ядро - это уже не набор протонов и нейтронов. Атомное ядро - это совокупность соответствующего числа кварков, связанных между собой. Скажем, ядро гелия (2 протона и 2 нейтрона) - это совокупность шести u-кварков и шести d-кварков.
-
Квантово-механическая модель атома
Современная модель атома является развитием планетарной модели Бора-Резерфорда. Согласно современной модели, ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов и окружено отрицательно заряженными электронами. Однако представления квантовой механики не позволяют считать, что электроны движутся вокруг ядра по сколько-нибудь определённым траекториям (неопределённость координаты электрона в атоме может быть сравнима с размерами самого атома).
-
Химические свойства атомов определяются конфигурацией электронной оболочки и описываются квантовой механикой. Положение атома в таблице Менделеева определяется электрическим зарядом его ядра (то есть количеством протонов), в то время как количество нейтронов принципиально не влияет на химические свойства; при этом нейтронов в ядре, как правило, больше, чем протонов (см.: атомное ядро). Если атом находится в нейтральном состоянии, то количество электронов в нём равно количеству протонов. Основная масса атома сосредоточена в ядре, а массовая доля электронов в общей массе атома незначительна (несколько сотых процента массы ядра).
-
Вопросы теста
-
Чем меньше масса элементарной частицы, тем, как правило, …
больше ее время жизни меньше ее время жизни больше шансов, что она состоит из других частиц меньше ее электрический заряд
-
Закон сохранения энергии запрещает такие способы распада нестабильной частицы, при которых суммарная масса продуктов распада превышает ее массу. Поэтому чем больше масса частицы, тем больше разрешенных для нее способов распада и тем быстрее, вообще говоря, она распадается. И наоборот, чем меньше масса частицы, тем медленнее она распадается, тем больше ее время жизни. Самые легкие в своих классах частицы, как правило, вообще являются стабильными, например электрон в классе заряженных лептонов, протон в классе барионов. Кроме того, самые легкие элементарные частицы – обычно фундаментальные, не составные (фотон, нейтрино, электрон). Систематической же связи между массой частицы и величиной ее электрического заряда нет.
-
Установите соответствие между критериями классификации элементарных частиц и парами частиц, различающихся только по данному критерию из трех приведенных.
электрический заряд участвует в сильном взаимодействии спин 1 электрон и антипротон 2 протон и антипротон 3 фотон и нейтрино электрон и нейтрон
-
Распад свободного нейтрона на электрон и антипротон запрещен законом …
сохранения электрического заряда единства и борьбы противоположностей сохранения энергии сохранения массы Ответ: Антипротон имеет электрический заряд, противоположный заряду протона, поэтому такой распад нарушал бы, как минимум, закон сохранения электрического заряда.
-
Электрический заряд электрона такой же, как у антипротона, то есть –1. Свободный электрон, так же как свободный протон (и, следовательно, антипротон) устойчив, то есть живет бесконечно долго. А вот в сильном взаимодействии электрон, в отличие от протона (и, следовательно, антипротона), участия не принимает. Протон и антипротон являются античастицами по отношению друг к другу. Это означает, что все их заряды имеют противоположные знаки, если это возможно. Поскольку электрический заряд протона равен +1, то у антипротона он должен быть –1. В остальном античастицы идентичны друг другу: время жизни, масса и способность антипротона принимать участие в любом взаимодействии должны быть такими же, как у протона. Фотон и нейтрино не участвуют в сильном взаимодействии, оба не имеют электрического заряда, а различаются только спином: фотон относится к бозонам с целочисленным спином, а нейтрино из группы фермионов с полуцелым спином. Электрон и нейтрон являются фермионами, то есть имеют полуцелый спин, а различаются и электрическим зарядом, и способностью участвовать в сильном взаимодействии.
-
Установите соответствие между классом элементарных частиц и общим свойством всех частиц, принадлежащих к этому классу.
частицы-переносчики Адроны Лептоны 1являются бозонами, то есть имеют целочисленный спин 2 состоят из кварков 3 являются фермионами, то есть имеют полуцелый спин имеют ненулевой электрический заряд
-
ответ
Среди всех трех указанных классов имеются частицы, как электрически заряженные, так и нейтральные. Таким образом, суждение о ненулевом электрическом заряде является лишним неверным ответом. Все частицы-переносчики взаимодействий являются бозонами, то есть имеют целочисленный спин. Адроны состоят из кварков. Лептоны являются фермионами, то есть имеют полуцелый спин.
-
Мегамир, макромир, микромир – это …
три независимые друг от друга системы материальных тел одна и та же природная система – Вселенная разные иерархические уровни материального мира не являющиеся системами совокупности объектов примерно одинакового размера умозрительные понятия, не имеющие отношения к вопросу о системности Вселенной
-
Установите соответствие между масштабными уровнями организации материи и объектами, которые к ним принадлежат.
Микромир Макромир Мегамир планеты и звезды атомы и молекулы сосны и атомные ядра люди и айсберги
-
Изотопы уран-232 и уран-238 имеют одинаковое … (2)
число протонов зарядовое число число нуклонов число нейтронов
-
Установите соответствие между частицей и ее свойством.
Гравитон Кварк Фотон не способен существовать поодиночке, в свободном виде гипотетическая частица, пока не обнаруженная в экспериментах является составной частицей переносит электромагнитное взаимодействие
-
При реакции аннигиляции медленного электрона со своей античастицей – позитроном (тоже медленным) чаще всего возникают два фотона. Учитывая, что энергия покоя электрона равна 0,51 МэВ, …
суммарная энергия этих фотонов не превышает 1,02 МэВ суммарная энергия этих фотонов не может быть меньше 1,02 МэВ энергии этих фотонов должны быть абсолютно одинаковы и равны 0,51 МэВ суммарная энергия этих фотонов должна быть меньше 1,02 МэВ Ответ: «Медленный» в данном случае означает, что кинетическая энергия электрона очень мала по сравнению с его энергией покоя. Поскольку позитрон – античастица электрона, он обладает точно такой же массой и энергией покоя. Таким образом, полная энергия системы до аннигиляции составляет 0,51 + 0,51 = 1,02 (МэВ). Закон сохранения энергии требует, чтобы полная энергия системы (то есть, суммарная энергия двух образовавшихся фотонов) и после реакции оставалась такой же. А вот распределяться между фотонами она может как угодно, это дело случая.
-
Очень существенно, в десятки и сотни тысяч раз, различаются размеры …
атомов и атомных ядер атомов и неорганических молекул разных неорганических молекул атомных ядер и протонов Атомное ядро представляет собой образование из нескольких сотен (максимум) вплотную прилегающих друг к другу протонов и нейтронов. Поэтому его размеры не более чем в несколько раз превышают размеры отдельного протона или нейтрона. По аналогичным соображениям невелико различие размеров атомов и неорганических молекул: ведь в состав последних входит небольшое число тесно прилегающих друг к другу атомов. Понятно, что различие размеров между разными неорганическими молекулами еще меньше. А вот размеры атома, определяемые радиусом его электронных оболочек, действительно, на много порядков больше размеров атомного ядра.
-
Снимается фантастический боевик, по сценарию которого враждебно настроенные пришельцы выкрадывают наше Солнце. Учитывая, что расстояние от Земли до Солнца составляет около 8 световых минут, для согласования фильма с современными представлениями о взаимодействии следует показать, что после того как пришельцы туннелируют Солнце в свою систему, наша Земля …(2)
еще 8 минут будет оставаться освещенной солнечным светом еще 8 минут будет испытывать силу тяготения Солнца, заставляющую ее двигаться по эллиптической орбите сразу перестанет притягиваться к Солнцу и полетит по прямолинейной траектории сразу погрузится во тьму
-
Установите соответствие между классами элементарных частиц и критерием, по которому эти классы различаются.
1 спин 2 способность участвовать в сильном взаимодействии 3 время жизни размер и форма
Нет комментариев для данной презентации
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.