Элементарные частицы

Первый этап
Второй этап
Третий этап
Этапы развития

Первый этап
1897
Открытие электрона
(Дж.Томсон)
1919
Открытие протона
(Э.Резерфорд)
1928
Поль Дирак предсказал существование е+
1932
Открытие нейтрона
(Дж. Чедвик)
1930
Паули предсказал существование нейтрино
1932
Андерсен обнаружил существование е+

Второй этап
1935
Открытие фотона
(Хидеки Юкава)
1937
Открытие мюона
(Андерсен Недермейер)
1947
Открытие π-мезона
(Пауэлл)
1962
Открытие мюонного нейтрино
(Университет Беркли, синхротрон на 300 МэВ)
1952
Открытие
Δ (1236)-резонансы
Энрико Ферми
К-мезоны,
Λ –гипероны – странные частицы
Дональд Глезер

1955
Синхротрон Беркли
США, 7ГэВ
1983
SppS – протон-антипротонный ускоритель коллайдер на встречных пучках 300ГэВ
TEVATRON – pp – коллайдер 1000 ГэВ
НИ лаборатория им. Ферми
США
УНК – неосуществленный проект на 3000 ГэВ
Серпухово, Россия
SSC – неосуществленный проект
на 20000 ГэВ
США
2008
На базе SppS (ЦЕРН)
Женева, 7000 ГэВ
Третий этап

Квантовые числа
Описывают состояние электронов в оболочке атома
Главное
Орбитальное
Магнитное
Спиновое

Главное квантовое число
В настоящее время считается, что состояние каждого электрона в атоме определяется с помощью четырех квантовых чисел. Первое из них называется главным квантовым числом. Оно обозначается буквой «n» и принимает значение простых целых чисел. Главное квантовое число определяет энергию электрона, степень удаленности от ядра, размеры электронной обитали.

Орбитальное квантовое число
Второе квантовое число называется орбитальным. Оно обозначается буквой «l » и принимает значения от 0 до n-1. Орбитальное квантовое число определяет орбитальный момент импульса электрона, а также пространственную форму электронной орбитали.

Магнитное квантовое число
Третье квантовое число называется магнитным. Оно обозначается M или Mz и принимает значения от-l до+l включая ноль. Магнитное квантовое число определяет значения проекции орбитального момента на одной из осей, а также пространственную ориентацию элементарных орбиталей и их максимальное число на электронном подуровне.

Спиновое квантовое число
Четвертое квантовое число называется спиновым квантовым числом. Оно обозначается ms или S и может принимать два значения +1/2 и –1/2. Наличие спинового квантового числа объясняется тем, что электрон обладает собственным моментом импульса(«спином»), не связанным с перемещением в пространстве вокруг ядра. Понятие спин не имеет классического аналога. Проще согласится, что он есть, нежели попытаться представить, что же это такое. Это далеко не последний парадокс квантовой механики.

Ядерное
Электромагнитное
Слабое
Гравитационное
Виды взаимодействий

Ядерное
Обуславливает связь нуклонов в ядре. Чрезвычайно огромные ограниченного радиуса (R=10-15 м) силы, действующие только между соседними нуклонами. Они обуславливают сильную связь нуклонов в ядре и превосходят гравитационные силы в 1040 раз.

Электромагнитное
Характерно для всех элементарных частиц за исключением нейтрино, антинейтрино, фотона
Переносчики взаимодействия – фотон
Радиус действия – ∞
Интенсивность (по сравнению с сильным) – 1/137
Характерное время – 10-20с

Слабое
Ответственно за взаимодействие частиц, происходящих с участием нейтрино или антинейтрино, а так же безнейтринные процессы с большим временем жизни (ф>10-10с)
Переносчики взаимодействия – промежуточные бозоны
Радиус действия – 10-18 м
Интенсивность (по сравнению с сильным) – 10-10
Характерное время - 10-13 с

Гравитационное
Присуще всем телам. Переносчики взаимодействия – гравитоны.
Радиус действия – ∞ Интенсивность (по сравнению с сильным) – 10-38

Магнитный момент
Спин
Элементарный заряд
Среднее время
Масса
Изоспин
Характеристики элементарных частиц

Прелестность. Очарованность
Центр зарядового мультиплета
Лептонное число
Странность
Барионное число

Масса
Масса атомного ядра определяется экспериментально. Она всегда меньше суммы массы составляющих его элементов
m0яд< Zm0р+ Nm0n
Z – число протонов
m0р – масса протона
N – число нейтронов
m0n – масса нейтрона

Среднее время жизни
Время в течение которого живет частица. Изменяется в пределах от ∞ до 10-24 секунды.
Для резонансов является мерой нестабильности
Мезоны – 10-13 с
Нуклоны – 10-2 лет
Мюоны – 10 –6 с
Электрон – ∞

Спин
Спин(J) – Собственный момент импульса частицы определяет
вид статистики, которой подчиняется частица: целый – бозоны (мезоны)
нецелый – фермеоны (барионы)
Измеряется в единицах h (от 0 до 9/2)

Элементарный заряд
Первым производит точное измерение элементарного заряда (в капле нефти) лауреат Нобелевской премии (1923) американский ученый Роберт Эндриус Милликен (1868 – 1953)
Российский ученый Абрам Федорович Иоффе усовершенствовал опыт Милликена по измерению элементарного заряда, используя пылинки фоточувствительного металла
е = -1,6 ·10-19Кл

Магнитный момент
Магнитный момент (μ) – максимальное значение проекции
вектора собственного магнитного момента pm частицы.
Измеряется в единицах μ0
Магнитный момент
μ0 =е ћ /2 m

Лептонное число
Лептонное число(L) – квантовое число, приписываемое
элементарным частицам,
относящихся к группе лептонов

Барионное число
Барионное число(В) – число, приписываемое адронам
В = 0 – мезоны (пионы, каоны, з-мезон)
В= +1 – барионы (нуклоны, гипероны)
В= 0 – лептоны,фотоны

Центр зарядового
мультиплета
Центр зарядового мультиплета гиперонов смещены относительно соответствующих центров нуклона
+1/2 – нуклоны
0 – р -мезоны

Странность
Странность (S) – квантовое число
определяемое удвоенной суммой
величины смещения центра
зарядового мультиплета
S= 0 для нуклонов и з-мезонов

Изоспин
Изоспин (изотопический спин) J – внутренняя
характеристика адронов,определяющая
число n частиц в изотопном мультиплете
Число частиц
n= 2J +1

Очарованность. Прелестность
Очарованность (С) – характеристика
очарованных частиц
Прелестность – характеристика
прелестных частиц