Школа №625 11 класс Н.М.Турлакова

§114-115. Элементарные частицы. Античастицы.
План урока
1. Презентация «Элементарные частицы».
2. Новый материал.
3. Закрепление знаний.
4. Л.Р. .

Опрос учащихся
1. Какие элементарные частицы вы знаете?
2. Что означает термин «элементарный»?
3. Существуют ли другие элементарные частицы?
4. Чем они могут отличаться?
5. Как это можно узнать?

Элементарные частицы
Известно, что …
протон и нейтрон взаимно превращаются.
существует более 350 элементарных частиц.
Они отличаются массой, знаком и величиной заряда, временем жизни.
Большинство – короткоживущие.
Карл Дейвид Андерсон (1932 г.) обнаружил позитрон.
Поль Дирак – предсказал его существование и процесс аннигиляции. (см.учебник, 1933 г. Подтверждено рпытом).
1955 г. Обнаружен антипротон и антинейтрон. Возникла идея антивещества.
1969 г. Серпухов. Ядра атомов антигелия.
Адроны – взаимодействуют посредством ядерных сил (Свойства?)
1964 г. Гипотеза о кварках. (См. учебник.)
Лептоны не взаимодействуют посредством ядерных сил.

Три этапа

Этап 1. От электрона к позитрону:
1897-1932 г.
Позитроон
Электрон

Этап 2. От позитрона к кваркам

Элементарные частицы

Фундаментальные взаимодействия

Частицы и античастицы
γ
hν=2mc2
Электрон
Позитрон

Частицы и античастицы

Этап 3. От гипотезы о кварках до наших дней
Почти вся масса любого атома сосредоточена в ядре, которое меньше атома в сто тысяч раз. Ядро сложено из протонов и нейтронов, которые состоят из кварков.
(Рис. с сайта www.star.bnl.gov)

Строение адронов

Глюоны
Глюонные силы, связывающие кварки в протоне, не ослабевают при удалении одного кварка от другого. В результате при попытке «вырвать» кварк из протона глюонное поле порождает дополнительную кварк-антикварковую пару, и от протона уже отделяется не кварк, а пи-мезон. Пи-мезон уже может улететь сколь угодно далеко от протона, потому что силы между адронами ослабевают с расстоянием. (Рис. с сайта www.nature.com)

Чем дальше кварки удаляются друг от друга, тем сильнее становятся связывающие их силы
(рис. с сайта nobelprize.org)

Симметрия элементарных частиц
современной теории элементарных частиц концепция симметрии законов относительно некоторых преобразований является ведущей. Симметрия рассматривается как фактор, определяющий существование различных групп и семейств элементарных частиц.

Так выглядит типичное «интересное» событие в детекторе CDF на Тэватроне. Показан вид детектора с торца. Пучки сталкиваются в направлении, перпендикулярном рисунку, а рожденные частицы разлетаются в разные стороны, отклоняясь в магнитном поле. Чем больше импульс частицы, тем слабее она отклоняется. Гистограмма на краях показывает энерговыделение частиц. (Рис. с сайта www-cdf.fnal.gov)

«Физическая» работа
Этот рисунок иллюстрирует ту порой скучную и даже черную работу, которую должны выполнить физики, чтобы выделить редкие события из всей статистики. На самом деле зачастую вообще невозможно достоверно сказать, родилась или нет интересующая нас частица в каждом конкретном событии. Осмысленную информацию можно извлечь только из всей статистики в целом. (Artwork: CERN. Рис. с сайта www.exploratorium.edu)
)