Взаимодействия элементарных частиц.
Элементарные частицы.
Из истории…
К концу прошлого века было ясно, что Вселенная состоит из атомов, одинаковых для каждого хим. элемента. Понимать структуру атомов физики началив1897 году, когда Дж. Томсон экспериментально открыл электрон. Последующие исследования показали, что электрон можно «выделить «практически из всех атомов хим. элементов. Также выяснилось, что масса электрона значительно меньше массы самого легкого в мире атома водорода. Первые работы с электронами привели ученых к пониманию следующих принципов:
1. Существуют единственные в своем роде так называемые элементарные частицы, которые по размерам меньше атомов хим. элементов и являются их составными частями.
2. Каждой такой частице можно приписать вполне определенное значение некоторых физических величин (заряд, масса), что позволяет достаточно точно различать эти частицы в экспериментах.
Знаменитый «Год чудес»
В 1932году появляется сообщение Чэдвика об открытии нейтрона, затем Андерсон обнаруживает в космическом пространстве позитрон- античастицу по отношению к электрону. В этом же году начинаются исследования свойств нейтрона, прежде всего его нестабильность. Оказалось, что свободный нейтрон превращается не в две, а в три частицы.
В этом же году стало ясно, что мир нельзя «уместить», в привычные рамки электромагнитной модели, т.е. наряду с электромагнитными и гравитационными в природе существуют еще два типа взаимодействий: ядерные (сильные) и слабые.
|
|
|
Правилом в мире элементарных частиц является взаимоотношения частиц, как самопроизвольные, так и происходящие при взаимных столкновениях частиц.
В 1936 Андерсон обнаружил в космическом пространстве новую частицу. Она была названа мюон. Сначала мюон считали самой малой частицей, которая является переносчиком ядерного взаимодействия, но выяснилось, что мюон очень слабо взаимодействует с веществом. Нужно отметить, что ученые до сих пор не знают, какую роль в природе играет мюон.
В начале50-х годов бала открыта целая группа новых частиц со сходными свойствами. Они рождались парами, затем распадались поодиночке. Эти частицы получили название «странных».
Частицы и античастицы.
Не только электрон и позитрон образуют пару противоположных частиц, имеются и другие подобные пары. Поэтому оказалось необходимым и полезным разделить известные элементарные частицы на 2 большие группы: на частицы и античастицы. Для каждой частицы существует своя античастица.
Законы сохранения при взаимодействии элементарных частиц.
Элементарные частицы могут превращаться друг в друга при взаимодействиях, могут рождаться, поглощаться и распадаться. Однако эти процессы осуществляются лишь при определенных условиях, в строгом соответствии с законами сохранения.
|
|
|
1) закон сохранения электрического заряда - один из фундаментальных законов природы, утверждающий, что алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы остается неизменной, т.е. совершенно строго в каждой реакции с участием элементарных частиц суммарный электрический заряд частиц, вступающих в реакцию, всегда равняется суммарному заряду частиц- продуктов реакции.
2) Закон сохранения энергии (импульса). Многочисленные опыты показывают, что процессы рождения частиц имеют место только в том случае, если энергия сталкивающихся частиц больше некоторой величины, называемой порогом реакции. Это обусловлено действием закона сохранения импульса.
3) Закон сохранения момента количества движения. Или закон сохранения спина. Выражает сохранение вращательной формы движения материальных объектов.
4) Закон сохранения четности. Состояние квантовой системы называется четным, если соответствующая ему волновая функция не меняет своего знака при изменении знаков всех координат частиц системы, и нечетным в случае противоположного поведения волновой функции. Система частиц может описываться либо только четной, либо только нечетной функцией. Во всех процессах, вызванных электромагнитными и ядерными взаимодействиями, в изолированной системе четность состояния не меняется с течением времени.
|
|
|
Элементарные частицы могут превращаться друг в друга также в соответствии и с другими законами сохранения такими как: закон сохранения ядерного заряда, лептонного заряда, изотопического спина, странности.
Взаимодействия элементарных частиц.
Все элементарные частицы при сближении на достаточно близкое расстояние вступают во взаимодействие друг с другом. Это взаимодействия можно разделить на 4 группы.
1) Сильные взаимодействия (ядерные). Это взаимодействия, обусловленные связями нуклонов в ядре (поэтому и ядерные). Характеризуется законами сохранения электрического заряда, ядерного заряда, энергии, импульса, спина, изотопического спина, странности и четности.
2) Электромагнитные взаимодействия. По своей интенсивности в 1000 раз слабее сильных взаимодействий и наблюдаются между электрически заряженными частицами, ими обусловлены кулоновские силы. При электромагнитном взаимодействии справедливы все законы сохранения, закона сохранения изотопического спина.
3) Слабые взаимодействия считаются ответственными за β – распад ядер, за спонтанный распад всех элементарных частиц. При слабых взаимодействиях справедливы все законы сохранения, кроме законов странности и изотопического спина.
4) Сверхслабые, или гравитационные, взаимодействия (процессы Ньютона). Из-за малости этого взаимодействия оно, как правило, не принимается во внимание.
Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 76; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!