Адроны - реферат

Пермский военный институт ВВ МВД РФ

Кафедра общенаучных дисциплин

Курсовая работа по физике

Тема: Адроны

Выполнил:

Прошлый старший педагог ПВИ ВВ МВД РФ подполковник в отставке Овечкин Алексадр Васильевич для курсанта N

Научный управляющий:

Дата защиты « » апреля 2003 г.

Оценка

(подпись науч. руков.)

Пермь – 2003 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

· Виды взаимодействий.

· Систематизация простых частиц Адроны - реферат.

· Адроны.

· Характеристики простых частиц ( масса, заряд, спин, барионный заряд, изотопический спин, гиперзаряд, чётность, комбинированная чётность, странность, очарование, и т.д.).

· Законы сохранения.

· Несохранение чётности в слабеньких взаимодействиях.

· Систематика адронов.

· Теория унитарной симметрии.

· Кварки.

Вступление

Обнаружение на рубеже 19-20 вв. мелких носителей параметров вещества - молекул и атомов - и установление того факта, что молекулы Адроны - реферат построены из атомов, в первый раз позволило обрисовать все известные вещества как композиции конечного, хотя и огромного, числа структурных составляющих - атомов. Выявление в предстоящем наличия составных слагающих атомов - электронов и ядер, установление сложной природы ядер, оказавшихся построенными всего из 2-ух типов частиц (протонов и нейтронов), значительно уменьшило количество дискретных частей Адроны - реферат, формирующих характеристики вещества, и отдало основание полагать, что цепочка составных частей материи заканчивается дискретными бесструктурными образованиями - простыми частичками. Такое предположение, вообщем говоря, является экстраполяцией узнаваемых фактов и сколько-либо строго обусловлено быть не может.

Нельзя с уверенностью утверждать, что частички, простые в смысле приведённого определения, есть. Протоны Адроны - реферат и нейтроны, к примеру, долгое время считавшиеся простыми частичками, как выяснилось, имеют сложное строение. Не исключена возможность того, что последовательность структурных составляющих материи принципно нескончаема. Возможно окажется также, что утверждение "состоит из..." на некий ступени исследования материи окажется лишённым содержания.

Основная часть

Виды взаимодействий

Главные, фундаментальные взаимодействия в физике Адроны - реферат делятся на:

· гравитационные

· электрические

· слабенькие

· сильные

Гравитационные взаимодействия, отлично известные по своим макроскопическим проявлениям, в случае Э. ч. на соответствующих расстояниях ~10-13 см дают очень малые эффекты из-за малости масс простых частиц.

Электрические взаимодействия характеризуются как взаимодействия, в базе которых лежит связь с электрическим полем. Процессы, обусловленные ими, наименее интенсивны, чем процессы сильных Адроны - реферат взаимодействий, а порождаемая ими связь Э. ч. приметно слабее. Электрические взаимодействия, а именно, несут ответственность за связь атомных электронов с ядрами и связь атомов в молекулах.

Слабенькое взаимодействие, одно из базовых взаимодействий, в каком участвуют все простые частички (не считая фотона). Слабенькое взаимодействие еще слабее не только лишь Адроны - реферат сильного, да и электрического взаимодействия, но неизмеримо посильнее гравитационного. Ожидаемый радиус деяния слабенького взаимодействия порядка 2·10-16 см. Слабенькое взаимодействие обусловливает большая часть распадов простых частиц, взаимодействия нейтрино с веществом и др. Для слабенького взаимодействия типично нарушение четности, странности, «очарования» и др. В кон. 60-х гг. сотворена единая теория слабенького и электрического взаимодействий Адроны - реферат (так называемое электрослабое взаимодействие).

С ильные взаимодействия, самое сильное из базовых взаимодействий простых частиц. В сильном содействии участвуют адроны. Сильное взаимодействие превосходит электрическое взаимодействие приблизительно в 100 раз, его радиус деяния ок. 10-13 см. Личный случай сильного взаимодействия — ядерные силы.

Свойственное время, за которое происходят простые процессы, вызываемые Адроны - реферат сильными взаимодействиями, составляет 10-23 —10-24 сек . С ильные взаимодействия владеют высочайшей степенью симметрии; они симметричны относительно пространственной инверсии, зарядового сопряжения, воззвания времени. Специфичным для сильных взаимодействийявляется наличие внутренних симметрий адронов: изотопической инвариантности, симметрии по отношению к фазовому преобразованию, приводящей к существованию особенного сохраняющегося квантового числа — странности, также SU (3)-симметрии.

Важная особенность сильных взаимодействий — их Адроны - реферат короткодействующий нрав; они приметно появляются только на расстояниях порядка 10-13 см меж взаимодействующими адронами, т. е. их радиус деяния приблизительно в 100 000 раз меньше размеров атомов. На таких расстояниях С. в. в 100—1000 раз превосходят электрические силы, действующие меж заряженными частичками. С повышением расстояния сильные взаимодействия стремительно убывают, так Адроны - реферат что на расстоянии несколько радиусов деяния они становятся сопоставимыми с электрическими взаимодействиями, а на ещё огромных расстояниях фактически исчезают. С короткодействующим нравом сильных взаимодействий связан тот факт, что они, невзирая на их гигантскую роль в природе, были экспериментально обнаружены исключительно в 20 в., в то время как более слабенькие дальнодействующие электрические Адроны - реферат и гравитационные силы были обнаружены и исследованы еще ранее (вследствие дальнодействующего нрава электрических и гравитационных сил происходит сложение сил, действующих со стороны огромного числа частиц, и таким макаром появляется взаимодействие меж макроскопическими телами).

Для разъяснения малого радиуса деяния ядерных сил была выдвинута догадка, согласно которой сильные взаимодействия меж нуклонами (N Адроны - реферат) получается благодаря тому, что они обмениваются вместе некой частичкой, обладающей массой, аналогично тому, как электрическое взаимодействие меж заряженными частичками, согласно квантовой электродинамике, осуществляется средством обмена «частицами света» — фотонами. При всем этом предполагалось, что существует специфичное взаимодействие, приводящее к испусканию и поглощению промежной частички — переносчика ядерных сил, который окрестили сильными взаимодействиями Адроны - реферат.

Согласно квантовой механике, время наблюдения системы Dt и неопределённость в её энергии DE связаны неопределённостей соотношением: DE Dt ~ , где — неизменная Планка. Потому, если свободный нуклон испускает частичку с массой m (т. е. энергия системы изменяется согласно формуле теории относительности на величину DE = mc2 , где с — скорость света), то это Адроны - реферат может происходить только на время Dt ~ /mc2 . За этот период времени частичка, передвигающаяся со скоростью, приближающейся к максимально вероятной скорости света с , может пройти расстояние порядка /mc . Как следует, чтоб взаимодействие меж 2-мя частичками производилось оковём обмена частичкой массы т , расстояние меж этими частичками должно быть порядка Адроны - реферат (либо меньше) /mc , т. е. радиус деяния сил, переносимых частичкой с массой m , должен составлять величину /mc . При радиусе деяния ~10-13 см масса переносчика ядерных сил должна быть около 300 me (где me — масса электрона), либо примерно в 6 раз меньше массы нуклона. Такая частичка была найдена в 1947 и названа пи-мезоном (пионом Адроны - реферат, p).

Зависимо от роли в тех либо других видах взаимодействий все изученные Э. ч., кроме фотона, разбиваются на две главные группы: адроны (от греческого hadros - большой, сильный) и лептоны (от греческого leptos - маленький, узкий, лёгкий).

Простые частички

Простые частички, мелкие известные частички физической материи. Представления об простых частичках Адроны - реферат отражают ту степень в зании строения материи, которая достигнута современной наукой. Соответствующая особенность простых частиц — способность к обоюдным превращениям; это не позволяет рассматривать простые частички как простые, постоянные «кирпичики мироздания», подобные атомам Демокрита. Число частиц, именуемых в современной теории простыми частичками, очень велико. Любая простая частичка (кроме полностью нейтральных Адроны - реферат частиц) имеет свою античастицу. Всего совместно с античастицами открыто (на 1978) более 350 простых частиц. Из их размеренны фотон, электрическое и мюонное нейтрино, электрон, протон и их античастицы; другие простые частички самопроизвольно распадаются за время от 103 с для свободного нейтрона до 10-22 — 10-24 с для резонансов. Но нельзя считать, что нестабильные простые Адроны - реферат частички «состоят» из размеренных хотя бы поэтому, что одна и та же частичка может распадаться несколькими методами на разные простые частички.

Систематизация простых частиц

Систематизация простых частиц делается по типам базовых взаимодействий, в каких они участвуют, и на базе законов сохранения ряда физических величин. Отдельную «группу» составляет фотон. Частички со Адроны - реферат спином 1/2, не участвующие в сильном содействии и владеющие сохраняющейся внутренней чертой — лептонным зарядом, образуют группу лептонов.

Простые частички, участвующие во всех базовых взаимодействиях, включая сильное, именуются адронами. Соответствующим для адронов сильным взаимодействиям характерно наибольшее число сохраняющихся величин (законов сохранения), в т. ч. специфичного для их — барионного заряда, странности, изотопического спина Адроны - реферат, «очарования».

Адроны делятся на барионы и мезоны. По современным представлениям, адроны имеют сложную внутреннюю структуру: барионы состоят из 3 кварков, мезоны — из кварка и антикварка. При столкновениях простых частиц происходят различные перевоплощения их друг в друга (включая рождение многих дополнительных частиц), не запрещаемые законами сохранения.

Поочередная теория простых частиц, которая предвещала Адроны - реферат бы вероятные значения масс простых частиц и другие их внутренние свойства, еще не сотворена.

Адроны – ( термин происходитот греч. hadros - большой, сильный; термин предложен Л. Б. Окунем в 1967).

Частички, участвующие в сильном содействии. К адронам относятся все барионы (в т. ч. нуклоны - протон и нейтрон) и мезоны. Адроны Адроны - реферат владеют сохраняющимися в процессах сильного взаимодействия квантовыми числами: странностью, очарованием, красотой и др. Близкие по массе адроны, имеющие однообразные значения обозначенных квантовых чисел, также барионного числа и спина могут быть объединены в изотопические мультиплеты, включающие в себя адроны с разными электронными зарядами. Изотопические мультиплеты, отличающиеся только значением странности Адроны - реферат, могут быть, в свою очередь, объединены в более необъятные группы частиц - супермультиплеты группы SU (3).

Адроны с В = +1 образуют подгруппу барионов (сюда входят протон, нейтрон, гипероны, барионные резонансы), а адроны с В = 0 - подгруппу мезонов (p- и К-мезоны, бозонные резонансы). Заглавие подгрупп адронов происходит от греческих слов barýs - тяжёлый и Адроны - реферат mésos - средний, что на исходном шаге исследовательских работ Э. ч. отражало сравнительные величины масс узнаваемых тогда барионов и мезонов. Более поздние данные проявили, что массы барионов и мезонов сравнимы. Для лептонов В = 0. Для фотона В = 0 и L = 0.

Барионы и мезоны разделяются на уже упоминавшиеся совокупы:

обыденных (нестранных) частиц (протон Адроны - реферат, нейтрон, p-мезоны), странноватых частиц (гипероны, К-мезоны) и

очарованных частиц. Этому разделению отвечает наличие у адронов особенных квантовых чисел: странности S и очарования (английское charm) Ch с допустимыми значениями: 151 = 0, 1, 2, 3 и |Ch| = 0, 1, 2, 3. Для обыденных частиц S = 0 и Ch = 0, для странноватых частиц |S| ¹ 0, Ch = 0, для очарованных частиц |Ch Адроны - реферат| ¹ 0, а |S| = 0, 1, 2. Заместо странности нередко употребляется квантовое число гиперзаряд Y = S + В, имеющее, по-видимому, более базовое значение.

Характеристики простых частиц. Классы взаимодействий.

Свойства простых частиц.

Более принципиальное квантовое свойство все простых частиц. - их способность рождаться и уничтожаться (испускаться и поглощаться) при содействии с другими частичками.

Свойства Адроны - реферат простых частиц.

Любая простых частиц, наряду со специфичностью присущих ей взаимодействий, описывается набором дискретных значений определённых физических величин, либо своими чертами

Общими чертами всех простых частиц являются масса (m), время жизни (t), спин (J) и электронный заряд (Q). Пока нет достаточного осознания того, по какому закону распределены массы простых частиц Адроны - реферат и существует ли для их какая-то единица измерения.

Масса, одна из главных физических черт материи, определяющая ее инертные и гравитационные характеристики.

Все простые частички являются объектами только малых масс и размеров. Практически у всех из их массы имеют порядок величины массы протона, равной 1,6×10-24 г (приметно меньше только масса электрона: 9×10-28 г). Определённые Адроны - реферат из опыта размеры протона, нейтрона, p-мезона по порядку величины равны 10-13 см. Размеры электрона и мюона найти не удалось, понятно только, что они меньше 10-15 см.

Зависимо от времени жизни простые частички делятся на постоянные, квазистабильные и нестабильные (резонансы).

Размеренными, в границах точности современных измерений, являются электрон (t Адроны - реферат > 5×1021 лет), протон (t > 2×1030 лет), фотон и нейтрино.

К квазистабильным относят частички, распадающиеся за счёт электрических и слабеньких взаимодействий. Их времена жизни > 10-20 сек (для свободного нейтрона даже ~ 1000 сек). Резонансами именуются простые частички, распадающиеся за счёт сильных взаимодействий. Их соответствующие времена жизни 10-23 -10-24 сек. В неких случаях распад тяжёлых резонансов (с Адроны - реферат массой ³ 3 Гэв) за счёт сильных взаимодействий оказывается подавленным и время жизни возрастает до значений - ~10-20 сек.

Спин (англ. spin, букв. — вращение), фактически момент количества движения наночастицы, имеющий квантовую природу и не связанный с движением частички как целого; измеряется в единицах Планка неизменной ћ и может быть целым (0, 1, 2,...) либо полуцелым (1/2, 3/2,...).

Спин p Адроны - реферат- и К-мезонов равен 0, у протона, нейтрона и электрона J= 1/2, у фотона J = 1

Барионный заряд (барионное число) (B), одна из внутренних черт барионов. У всех барионов B = +1, а у их античастиц B = -1 (у других простых частиц B = 0). Алгебраическая сумма барионных зарядов, входящих в систему частиц, сохраняется при всех взаимодействиях Адроны - реферат.

Изотопический спин (изоспин, I ), внутренняя черта адронов и атомных ядер, определяющая число ( n ) частиц в одном изотопическом мультиплете: n = 2 I+ 1. В процессах сильного взаимодействия изотопический спин сохраняется.

Четность- квантовое число, характеризующее симметрию волновой функции физической системы либо простой частички при неких дискретных преобразованиях: если при таком преобразовании не Адроны - реферат меняет знака, то четность положительна, если меняет, то четность отрицательна. Для полностью нейтральных частиц (либо систем), которые тождественны своим античастицам, не считая четности пространственной, можно ввести понятия зарядовой четности и комбинированной четности (для других частиц подмена их античастицами меняет саму волновую функцию).

Принципиальной чертой адронов является также внутренняя чётность Р, связанная Адроны - реферат с операцией пространств, инверсии: Р воспринимает значения =1.

, изотопический спин, гиперзаряд, чётность, комбинированная чётность, странность, очарование, и т.д.).

Странность (S), целое (нулевое, положительное либо отрицательное) квантовое число, характеризующее адроны. Странность частиц и античастиц обратны по знаку. Адроны с S0 именуются необычными. Странность сохраняется в сильном и электрическом взаимодействиях, но нарушается Адроны - реферат (на 1) в слабеньком содействии.

«Красота» («прелесть»), квантовое число, характеризующее адроны; сохраняется в сильном и электрическом взаимодействиях и не сохраняется в слабеньком. Носителем «красоты» является b-кварк. Адроны с ненулевым значением «красоты» именуются «красивыми» («прелестными»), обнаружены на опыте.

«Очарование» (чарм, шарм), квантовое число, характеризующее адроны (либо кварки); сохраняется Адроны - реферат в сильном и электрическом взаимодействиях, но нарушается слабеньким взаимодействием. Частички с ненулевым значением «очарование» именуются «очарованными» частичками.

Цвет, квантовое число, характеризующее кварки и глюоны. Для каждого типа кварка воспринимает одно из 3-х вероятных значений. В квантовой хромодинамике с «цветом» связан специфичный «цветовой заряд», определяющий взаимодействие «цветных» частиц.

DМ=Zmp Адроны - реферат+Nmn-M(Z,N)=Eсв/c2, где M — масса ядра, имеющего Z протонов и N нейтронов; mp, mn — массы протона и нейтрона. Для атомов, молекул, кристаллов величина недостатка массы пренебрежимо мала.

Сохранения законы, законы, согласно которым численные значения неких физических величин не меняются со временем при разных процессах Адроны - реферат. Важные законы сохранения — законы сохранения энергии, импульса, момента количества движения, электронного заряда. Не считая этих серьезных законов сохранения есть приближенные законы сохранения, которые справедливы только для определенного круга процессов; напр., сохранение четности нарушается только слабенькими взаимодействиями.

Теория унитарной симметрии SU (3).

Открытие огромного числа резонансов и установление их квантовых чисел показало, что Адроны - реферат адроны, входящие в различные изотопические мультиплеты, могут быть объединены в более широкие группы частиц с схожими спинами, чётностью и барионным зарядом, но с различными гиперзарядами — т. н. супермультиплеты. К примеру, 8 барионов со спином 1 /2 и положит. чётностью: нуклоны N (протон и нейтрон) с изотопическим спином I = 1 /2 и гиперзарядом Y = 1, S-гипероны Адроны - реферат (S+ ,S0 ,S- ) c I = 1, Y = 0, L-гиперон с I = 0, Y = 0, X-гипероны (X0 , X- ) с I = 1 /2 , Y = - 1 могут быть объединены в единый супермультиплет — октет барионов. В супермультиплет (декаплет) соединяются воединыжды также барионы со спином 3 /2 и положительной чётностью; этот мультиплет включает резонансы D (D++ , D+ , D Адроны - реферат0 , D- ) с I = 3 /2 , Y = 1, резонансы S* (S+ *, S0 *, S- *) c l = 1, Y = 0, резонансы X* (X0 *, X- *) с I = 1 /2 , Y = - 1 и W- = гиперон с I = 0, Y = - 2. Аналогичным образом в супермультиплеты соединяются воединыжды и мезоны. К примеру, p-мезоны (p+ , p0 , p- ) с I = 1, Y = 0, K-мезоны (K+ , K0 , K- , K0 ) с Адроны - реферат I = 1 /2 , Y = ± 1 и h-мезон c I = 0, Y = 0 соединяются воединыжды в октет мезонов со спином 0 и отрицательной чётностью. Так как, но, массы частиц, входящих в один и тот же супермультиплет, приметно отличаются друг от друга, ясно, что симметрия С. в., вследствие которой есть группы «похожих» частиц, является не четкой, а приближенной Адроны - реферат симметрией. Можно считать, что С. в. складывается из владеющего высочайшей степенью симметрии т. н. «сверхсильного» взаимодействия и нарушающего симметрию «умеренно сильного» взаимодействия.

Кварки

Кварки - гипотетичные фундаментальные частички, из которых по современным представлениям, состоят все адроны (барионы — из 3-х кварков, мезоны — из кварка и антикварка). Кварки владеют спином 1/2, барионным Адроны - реферат зарядом 1/3, электронными зарядами -2/3 и +1/3 заряда протона, также специфичным квантовым числом «цвет». Экспериментально (косвенно) обнаружены 6 типов («ароматов») кварков: u , d , s , c , b , t . В свободном состоянии не наблюдались.

Гипотетичные электрически нейтральные частички с нулевой массой и спином 1, осуществляющие взаимодействие меж кварками именуются глюонами,. Подобно кваркам, глюоны владеют квантовой чертой «цвет Адроны - реферат».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование структуры разных простых частиц, и сначала протона и нейтрона, находится на самом фронтальном крае фронта исследовательских работ в физике простых частиц. Протон и нейтрон – это окончательные главные состояния всех барионов. Из обеих этих частиц построены все атомные ядра, находящиеся в собственных главных состояниях.

Систематизация адронов Адроны - реферат оказалась очень удачной, при всем этом удалось малость заглянуть в структуру адронов, представить их состоящими из кварков. Но почти все еще предстоит узнать.

Не так издавна появилась новенькая теория простых частиц, нареченная «теорией зашнуровки» . Согласно ей ни одна из частиц не является более базовой и простой, чем другие. Любая Адроны - реферат простая частичка существует поэтому, что есть все другие частички.

Перечень ЛИТЕРАТУРЫ:

В.Акоста, К.Кован, Б.Грэм « Базы современной физики», М. Просвещение, 1981;

И.Розенталь «Элементарные частички и структура Вселенной», М. Наука, 1984;

К.Мухин «Занимательная ядерная физика», М. Энергоатомиздат, 1985

Боголюбов Н. Н., Медведев Б. В., Поливанов М. К., Вопросы теории дисперсионных соотношений Адроны - реферат, М., 1958;

Логунов А. А, Главные тенденции в развитии теории сильных взаимодействий, «Физика простых частиц, и атомного ядра (ЭЧАЯ)», 1974, т. 5, в. 3;


adresa-pedagogicheskogo-opita-sovremennaya-selskaya-shkola-problemi-resheniya-i-perspektivi.html
adresa-servisnih-centrov.html
adresa-veb-sajtov-akademii-i-filialov-zakona-rossijskoj-federacii-ot-10-07-1992-3266-1-ob-obrazovanii-s.html