Свойства и классификация элементарных частиц

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Сентября 2011 в 23:47, реферат

Описание работы

Понятие «элементарная частица» сформировалось в связи с установлением строения вещества на микроскопическом уровне. Обнаружение в начале 20-го века мельчайших носителей свойств вещества – атомов – позволило описать все известные вещества как комбинации конечного, хотя и достаточно большого, количества составляющих – атомов.

Содержание работы

Введение 3
Исторические сведения 4
Характеристика элементарных частиц 5
Классификация элементарных частиц 8
Свойства элементарных частиц 10
Заключение 13
Список использованной литературы 15

Файлы: 1 файл

Реферат.doc

— 89.00 Кб (Скачать файл)

     Эта теория на некоторое время  стала главным событием физики, но более точные расчёты показали, что испускание двух частиц происходит слишком редко, и образуемых ими связей недостаточно, чтобы скрепить ядро.

     Тем не менее, способ объяснить  внутриядерные силы «бадминтоном»  каких-то частиц выглядел очень  заманчивым. Молодой японский теоретик  Хидеки Юкава пошёл по этому пути и решил принять на веру то, что протоны и нейтроны обмениваются какой-то неизвестной доселе частицей, и установить её свойства. Вышло, что эта частица должна быть в 200-300 раз тяжелее электрона и частота испускания-поглощения её в тысячу раз больше, чем для фотона. Как будто вместо лёгкого воланчика-фотона игроки-нуклоны использовали в своём «бадминтоне» тяжёлый валун, к тому же перебрасываясь им с огромной скоростью.

     Частица, с массой в 200 раз  больше электронной, была обнаружена  в космических лучах и названа мезоном от греческого «мезо» - средний. Средний между электроном и протоном.

     Когда протон находится рядом  с другим протоном, они играют  в мезонный «бадминтон». Если  же протон одинок, то он «играет»  сам с собой – испускает  р-мезон и тут же поглощает его обратно и так далее – как жонглёр в цирке. Время акта испускания и поглощения очень мало, но из-за многократного повторения возникает размазка заряда и массы в пространстве. Образно говоря, нуклон мигает – вспыхнет «мезонным светом» и тут же погаснет, и так без конца. Испустив р+-мезон, протон становится нейтроном, а нейтрон при испускании р--мезона становится протоном. При испускании р0-мезона протон и нейтрон остаются сами собой. Во всех случаях р-мезон входит в состав нуклона.

     Сам р-мезон тоже окружает себя  «шубкой» из элементарных частиц. Он на короткое время испускает  пару р-мезонов. Почему именно  пару, а не один мезон – сложный  вопрос, связанный с особенностями  этой частицы. Главное, что  р-мезон состоит из частей, которые не отличаются от целого! Мезон состоит из мезонов! Всё равно, что если бы из гнезда вылетала не птица, а точно такое же гнездо! Более того, р-мезон может на короткое время превратиться в нуклон и антинуклон. Например, р+-мезон в протон и антинейтрон, а р0-мезон – в протон и антипротон.

          Все элементарные частицы одеты  в «шубу» из рождающихся и  быстро исчезающих частиц. Даже  фотоны и нейтрино имеют свои  «шубы» - вокруг них рождаются  электроны и позитроны, правда  это происходит весьма редко.

    

 

Заключение

 

Некоторые общие проблемы теории элементарных частиц. Новейшее развитие физики элементарные частицы явно выделяет из всех элементарных частиц группу частиц, которые существенным образом определяют специфику процессов микромира. Эти частицы - возможные кандидаты на роль истинно элементарных частиц. К их числу принадлежат: частицы со спином 1/2 - лептоны и кварки, а также частицы со спином 1 - глюоны, фотон, массивные промежуточные бозоны, осуществляющие разные виды взаимодействий частиц со спином 1/2. В эту группу скорее всего следует также включить частицу со спином 2 - гравитон; квант гравитационного поля, связывающий все Э. ч. В этой схеме многие вопросы, однако, требуют дальнейшего исследования. Неизвестно, каково полное число лептонов, кварков и различных векторных (с J = 1) частиц и существуют ли физические принципы, определяющие это число. Неясны причины деления частиц со спином 1/2 на 2 различные группы: лептоны и кварки. Неясно происхождение внутренних квантовых чисел лептонов и кварков (L, В, 1, Y, Ch) и такой характеристики кварков и глюонов, как "цвет". С какими степенями свободы связаны внутренние квантовые числа? С обычным четырёхмерным пространством-временем связаны только такие характеристики Э. ч., как J и Р. Какой механизм определяет массы истинно Э. ч.? Чем обусловлено наличие у Э. ч. различных классов взаимодействий с различными свойствами симметрии? Эти и другие вопросы предстоит решить будущей теории Э. ч.

Описание  взаимодействий Э. ч., как отмечалось, связано с калибровочными теориями поля. Эти теории имеют развитый математический аппарат, который позволяет  производить расчёты процессов  с Э. ч. (по крайней мере принципиально) на том же уровне строгости, как и в квантовой электродинамике. Но в настоящем своём виде калибровочные теории поля обладают одним серьёзным недостатком, общим с квантовой электродинамикой, - в них в процессе вычислений появляются бессмысленные бесконечно большие выражения. С помощью специального приёма переопределения наблюдаемых величин (массы и заряда) - перенормировки - удаётся устранить бесконечности из окончательных результатов вычислений. В наиболее хорошо изученной электродинамике это пока не сказывается на согласии предсказаний теории с экспериментом. Однако процедура перенормировки- чисто формальный обход трудности, существующей в аппарате теории, которая на каком-то уровне точности должна сказаться на степени согласия расчётов с измерениями.Появление бесконечностей в вычислениях связано с тем, что в лагранжианах взаимодействий поля разных частиц отнесены к одной точке х, т. е. предполагается, что частицы точечные, а четырёхмерное пространство-время остаётся плоским вплоть до самых малых расстояний. В действительности указанные предположения, по-видимому, неверны по нескольким причинам: а) истинно Э. ч., вероятнее всего, - материальные объекты конечной протяжённости; б) свойства пространства-времени в малом (в масштабах, определяемых т. н. фундаментальной длиной) скорее всего радикально отличны от его макроскопических свойств; в) на самых малых расстояниях (~10-33 см) сказывается изменение геометрических свойств пространства-времени за счёт гравитации. Возможно, эти причины тесно связаны между собой. Так, именно учёт гравитации наиболее естественно приводит к размерам истинно Э. ч. порядка 10-33 см, а фундамент, длина l0 может быть связана с гравитационной постоянной f: " 10-33 см. Любая из этих причин должна привести к модификации теории и устранению бесконечностей, хотя практическое выполнение этой модификации может быть весьма сложным.

 

Список использованной литературы

 
  1. Барашенков  В.С. «Вселенная в электроне», М.: Дет. Лит., 1988 г.
  2. Боголюбов Н. Н., Ширков Д. В., Введение в теорию квантованных полей, М., 1976 г.
  3. Любимов, Киш. Введение в физику элементарных частиц. 2001 г.
  4. «Музыка сфер», «Вокруг света» №1 (2772) январь 2005 г.
  5. Окунь. Л.Б. Физика элементарных частиц. 2-е изд. перераб. доп. 2002 г.
  6. P. Фейнман, С. Вайнберг. Элементарные частицы и законы физики. 2000 г. 
  7. Савельев И.В. «Курс общей физики», том 3.М.: Наука, 1987 г.
  8. Сивухин Д.В. «Общий курс физики», том V «Атомная и ядерная физика», М.:ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ, 2002 г.
  9. Трофимова Т.И. «Физика от А до Я», М.: Дрофа, 2002 г.

Информация о работе Свойства и классификация элементарных частиц