Презентация по физике "Элементарные частицы"

Элементарными частицами называют мельчайшие частицы материи, не являющиеся атомами или атомными ядрами за исключением протона.

(протон является одновременно и элементарной частицей и ядром атома водорода)

К настоящему времени обнаружено более 400 элементарных частиц и их число продолжает увеличиваться.

Все элементарные частицы чрезвычайно малы, поэтому их поведение определяется законами квантовой физики.

Аннигиляция- один из видов превращений элементарных частиц, происходящий при встрече частицы с античастицей.

Все элементарные частицы способны превращаться друг в друга.

При разных энергиях одни и те же частицы способны испытывать различные превращения.

При этом всегда выполняются законы сохранения: энергии, массы, заряда, импульса.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ

11 КЛАСС

Автор: учитель физики 1 категории Матвеева Татьяна Юрьевна

Элементарными частицами называют мельчайшие частицы материи, не являющиеся атомами или атомными ядрами за исключением протона.

(протон является одновременно и элементарной частицей и ядром атома водорода)

ЭЛЕКТРОН

ПРОТОН

1897

1919

НЕЙТРОН

Томсон

1932

ПОЗИТРОН

Англия

Резерфорд

ФОТОН

1932

Чедвиг

Англия

Англия

МЕЗОН

1900

Андерсон

НЕЙТРИНО

1935

1915

Америка

Планк

1953

Германия

Милликен

Юкава

Америка

Иваненко

Япония

Райенс

Россия

Коуэн

Америка

Тамм

К настоящему времени обнаружено более 400 элементарных частиц и их число продолжает увеличиваться.

Все элементарные частицы чрезвычайно малы, поэтому их поведение определяется законами квантовой физики.

Классификация частиц по массе

Категория

Группа частиц

-

-

ЛЕГКИЕ

Частицы

ЛЕПТОНЫ

СРЕДНИЕ

АДРОНЫ

ТЯЖЕЛЫЕ

фотон

МЕЗОНЫ

электрон

мюон

БАРИОНЫ

Каоны

Нуклоны

нейтрино

Пионы

- нейтроны

- протоны

Гипероны

Каждая элементарная частица имеет свои характеристики.

-масса

-электрический заряд

-спин

-время жизни

МАССЫ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

ЧАСТИЦЫ

МАССА,

ФОТОН

ЛЕПТОНЫ

КГ

МАССА ЧАСТИЦЫ, ВЫРАЖЕННАЯ ЧЕРЕЗ МАССУ ЭЛЕКТРОНА

НЕЙТРИНО

0

МЕЗОНЫ

10 -32

0

0

0

0 - 200 m e

БАРИОНЫ

270 m e - 1000 m e

10 -25

2500 m e

СПИН- количественная характеристика вращательного движения частиц.

ЗАРЯД ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

За единицу спина

q= 0

принята величина

q= + - e

ħ=1,05х10 -34 Дж *с

q= + - 2e

Спин может быть целым (0,1) и полуцелым (1/2).

е - элементарный заряд

Фотон - 1

e = 1,6 х 10 -19 Кл

Мезоны- 0

Лептоны, барионы- 1/2

Могут существовать, не вступая во взаимодействия, неограниченно долго

Могут существовать, не вступая во взаимодействия, неограниченно долго

Могут существовать, не вступая во взаимодействия, неограниченно долго

Время жизни

Время жизни

Время жизни

Время жизни

Время жизни

Время жизни

Время жизни элементарных частиц

Квазистабильные

Стабильные

Квазистабильные

Нестабильные

Нестабильные

Стабильные

Электрон, протон, нейтрино фотон

Электрон, протон, нейтрино фотон

Электрон, протон, нейтрино фотон

Нейтроны, мезоны

Нейтроны, мезоны

Нейтроны, мезоны

Некоторые

Некоторые

Некоторые

Главное свойство всех элементарных частиц - их взаимопревращаемость.

0 1 n 1 1 p + -1 0 e + 0 0 υ

1 1 p 0 1 n + +1 0 e + 0 0 υ

γ = -1 0 e + +1 0 e

-1 0 e + +1 0 e = 2γ - аннигиляция

электрона и позитрона с рождением двух гамма-квантов.

Аннигиляция- один из видов превращений элементарных частиц, происходящий при встрече частицы с античастицей.

• Все элементарные частицы способны

превращаться друг в друга.

• При разных энергиях одни и те же

частицы способны испытывать различные

превращения.

• При этом всегда выполняются законы сохранения : энергии, массы, заряда, импульса.

Справедливость законов сохранения при взаимодействиях элементарных частиц подтверждает неуничтожимость материи и взаимопревращаемость её форм.

Присуще всем элементарным частицам, кроме фотона .

Присуще всем элементарным частицам, кроме фотона .

Свойственно тяжелым частицам-адронам

Свойственно тяжелым частицам-адронам

Все взаимодействия элементарных частиц подразделяются на 4 вида:

Подвержены все электрически заряженные частицы и фотон

Подвержены все электрически заряженные частицы и фотон

В нем участвуют все частицы без исключения.

В нем участвуют все частицы без исключения.

античастицы

В 1932 году американский физик Андерсон обнаружил частицу, обратную электрону по знаку заряда при исследовании космических лучей в камере Вильсона. Трек электрона и трек, симметричный ему образовывали «вилку», когда камеру помещали в магнитное поле. Частицу назвали позитрон. Причиной появления электрона и позитрона служило столкновение 2-х гамма - квантов высоких энергий, порожденных космическим излучением.

Таким образом, Андерсон первым наблюдал превращение электромагнитных волн в частицы вещества.

-

+

АНТИВЕЩЕСТВО

Субчастицы

Фотоны

Кварки

Субчастицы

Фотоны

Кварки

кварки

• Из кварков состоят тяжелые частицы адроны.
• Кварки имеют дробный заряд

(+ 2/3 е, -1/3 е)

• Кварки реально существуют, их число равно 6, но в свободном состоянии они не обнаружены.
• Кварки обнаружены внутри протонов и нейтронов, но разделить нуклон на отдельные кварки не удалось, т.к. сила их взаимодействия с увеличением расстояния тоже увеличивается.

Примерные вопросы к устному зачету по теме «ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ»

1.Типы элементарных частиц?

2. Какие частицы являются стабильными?

3. Какие частицы относятся к тяжелым частицам? Легким ?

4. Какие частицы обладают единичным спином? Нулевым?

5. Виды взаимодействий между частицами?

6.Чем отличается античастица от собственно частицы?

7. Что такое аннигиляция?

8. Как называются частицы со средним временем жизни 10 -23 с ? Сколько их известно?

9. Что такое «кварки»?

10.Почему не удается разделить нуклоны на отдельные кварки?