ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ, И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ 7
1.1 Основные свойства элементарных частиц 7
1.2 Частицы и античастицы 18
1.3 Законы сохранения при взаимодействии элементарных частиц 23
1.4 Взаимодействия элементарных частиц 29
1.5 Изотопический спин и классификация элементарных частиц 33
Выводы 39
ГЛАВА 2 СТРУКТУРА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ. РАЗВИТИЕ
ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ 41
2.1 Исследование структуры нуклонов 41
2.2 Элементарные частицы и строение материи 46
2.3 Антибарионы и антивещество 51
2.4 Некоторые проблемы теории элементарных частиц 55
ВЫВОДЫ 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ: 66
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 67
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Актуальность: данной работы заключается в выявлении современного представления об элементарных частицах, которая играет важную роль в жизни науки.
Методы и исследования: научно-теоретический анализ физической и учебной литературы.
Практическая значимость: данная работа заключается в том, что рассмотренный в данном аспекте материал способствует более углублённому изучению и формированию физических знаний.
Цель работы: изучение современного представления об элементарных частицах.
Исходя из поставленной цели, можно сформировать следующие задачи работы:
Изучить учебную литературу по теме «Физика элементарных частиц».
Определить понятие «Элементарная частица».
Структура и основное содержание работы: работа состоит из введения, двух глав, выводов, заключения и списка литературы.
В середине и второй половине XIX века в тех разделах физики, которые заняты изучением фундаментальной структуры материи, были получены поистине удивительные результаты. Прежде всего, это проявилось в открытии целого множества новых субатомных частиц. Их обычно называют элементарными частицами, но далеко не все из них действительно элементарны. Многие из них в свою очередь состоят из ещё более элементарных частичек.
Открытие элементарных частиц явилось закономерным результатом общих успехов в изучении строения вещества, достигнутых физикой в конце XIX в. Оно было подготовлено всесторонними исследованиями оптических спектров атомов, изучением электрических явлении в жидкостях и газах, открытием фотоэлектричества, рентгеновских лучей, естественной радиоактивности, свидетельствовавших о существовании сложной структуры материи. [5, 143 c.]
Мир субатомных частиц поистине многообразен. К ним относятся протоны и нейтроны, составляющие атомные ядра, а также обращающиеся вокруг ядер электроны. Но есть и такие частицы, которые в окружающем нас веществе практически не встречаются. Время их жизни чрезвычайно мало, оно составляет мельчайшие доли секунды. По истечении этого чрезвычайно короткого времени они распадаются на обычные частицы. Таких нестабильных короткоживущих частиц поразительно много: их известно уже несколько сотен.
В 60-70-е годы физики были совершенно сбиты с толку многочисленностью, разнообразием и необычностью вновь открытых субатомных частиц. Казалось, им не будет конца. Совершенно непонятно, для чего столько частиц. Являются ли эти элементарные частицы хаотическими и случайными осколками материи? Или, возможно, они таят в себе ключ к познанию структуры Вселенной? Развитие физики в последующие десятилетия показало, что в существовании такой структуры нет никаких сомнений. В конце 20 в. Физика начинает понимать, каково значение каждой из элементарных частиц.
Миру субатомных частиц присущ глубокий и рациональный порядок. В основе этого порядка - фундаментальные физические взаимодействия.
Элементарные частицы в точном значении этого термина - первичные, далее неразложимые частицы, из которых, по предположению, состоит вся материя. В понятии «Элементарные частицы» в современной физике находит выражение идея о первообразных сущностях, определяющих все известные свойства материального мира, идея, зародившаяся на ранних этапах становления естествознания и всегда игравшая важную роль в его развитии.
Понятие «Элементарные частицы» сформировалось в тесной связи с установлением дискретного характера строения вещества на микроскопическом уровне. Обнаружение на рубеже XIX-XX вв. мельчайших носителей свойств вещества - молекул и атомов - и установление того факта, что молекулы построены из атомов, впервые позволило описать все известные вещества как комбинации конечного, хотя и большого, числа структурных составляющих - атомов. Выявление в дальнейшем наличия составных слагающих атомов - электронов и ядер, установление сложной природы ядер, оказавшихся построенными всего из двух типов частиц (протонов и нейтронов), существенно уменьшило количество дискретных элементов, формирующих свойства вещества, и дало основание предполагать, что цепочка составных частей материи завершается дискретными бесструктурными образованиями - элементарными частицами. Такое предположение, вообще говоря, является экстраполяцией известных фактов и сколько-нибудь строго обосновано быть не может. Нельзя с уверенностью утверждать, что частицы, элементарные в смысле приведённого определения, существуют. Протоны и нейтроны, например, длительное время считавшиеся элементарными частицами, как выяснилось, имеют сложное строение. Не исключена возможность того, что последовательность структурных составляющих материи принципиально бесконечна. Может оказаться также, что утверждение «состоит из...» на какой-то ступени изучения материи окажется лишённым содержания. От данного выше определения «элементарности» в этом случае придётся отказаться. Существование элементарных частиц - это своего рода постулат, и проверка его справедливости - одна из важнейших задач физики. [6, 65 c.]
Исследования на больших ускорителях сильно расширили наши представления об элементарных частицах. Прежде всего это касается самого многочисленного семейства частиц - адронов, т.е. частиц, участвующих в сильных взаимодействиях. В настоящее время известно несколько сотен таких адронов - барионов (частиц с барионным зарядом B=+1), антибарионов (B=-1) и мезонов, у которых барионный заряд равен нулю. Большинство этих частиц распадается на другие адроны из-за сильных взаимодействий. Они имеют малые времена жизни, характерные для ядерных процессов (& 10 23с). Столь короткие временные интервалы не могут быть измерены непосредственно и определяются из косвенных данных. Однако есть адроны и с временами жизни 10 8 10 13с. Распады этих долгоживущих (по ядерным масштабам) частиц обусловлены слабыми взаимодействиями. Пока элементарных частиц было известно немного, они считались «кирпичиками» мироздания: из них строилось все многообразие атомов. Теперь же число элементарных частиц превышает число химических элементов, и само понятие «элементарная частица» для адронов явно утратило своё первоначальное значение.
В физике элементарных частиц нет сейчас законченной теории, которая позволила бы объяснить все основные явления, выявить главнейшие закономерности и достигнуть той же степени понимания, которая существует в классической механике или электродинамике. В подобной ситуации особое значение приобретают попытки феноменологического анализа и классификации физических явлений, основанные на определённых законах сохранения. Эти законы позволяют ориентироваться в том, какие процессы могут, а какие не могут происходить в природе.
5. Колпаков П.Е. Основы ядерной физики / П.Е. Колпаков.- M.: Просвещение, 1969.
7. Наумов А.И. Физика атомного ядра и элементарных частиц / А. И. Наумов. - М: Просвещение, 1984.
9. Рипол М., Справочник для школьников и абитуриентов: математика, физика, химия. -1996.
10. Савельев И.В. Курс общей физики / И.В. Савельев. - М.: Наука, 1982.-Т3.
11. Соросовский образовательный журнал, № 5, 1997 г.