1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Лекция 35 мин

3. ответы на вопросы 5 мин

4. Задание на дом 2-3 мин

ІІ. Физика элементарных частиц дает нам ключ к пониманию законов, которые управляют Вселенной.

Четыре элемента (Аристотель) → молекула → атом → сложное строение атома → электрон → уровни энергии атома → фотон → состав ядра атома → протоны и нейтроны → - мезоны (переносчики сильного взаимодействия) → бета-рас­пад n→ p + е^- + (около 5% энергии Солнца и звезд уносят нейтрино).

Три типа нейтрино: ν_μ + n → p + μ^-, ν_e + n → p + e^-, .

У нейтрино вектор спина направлен против вектора импульса, а у антинейтрино – в том же направлении.

Предсказание существования "положительных" электронов (Дирак) и их обнаружение в космических лучах (Андерсон). Взаимодействие γ - квантов с веществом и рождение электронно-позитронных пар. Аннигиляция пар: е⁺ + е^- → 2γ. Античастицы и их свойства.

Другие элементарные частицы (справочник по физике, ст. 218, Табл.273). В настоящее время известно около 350 частиц, хотя для объяснения строения вещества достаточно 5 частиц (протон, электрон, нейтрон, фотон, антинейтрино, пионы). Какова роль остальных частиц?

Элементарной можно назвать такую частицу, которая не имеет внутрен­ней структуры и не может быть разделена на более мелкие частицы. Попытки расщепить протон: γ + р → р + π⁰, γ + р → р + π⁺ + π^-, γ + p → p + p + .

"Мы тогда уверены в познании всякой вещи, когда узнаем ее первые причины, первые начала и разложим ее вплоть до элементов".

Аристотель

Этот пример показывает, что благодаря взаимо­превращениям частиц оказываются бесплодными попытки разделить одни частицы, обстреливая их другими. Новые частицы рождаются за счет энергии взаимодействующих частиц.

И стинно элементарные частицы - фотон и лептоны (13 частиц). Размеры лептонов меньше 10^-16 см. Размеры тяжелых частиц (протон, нейтрон и т.д.) порядка 10^-13 см. Тяжелые частицы - адроны (мезоны и барионы). Адрон (от греческого "хадрос^и - массивный, сильный). Классификация адронов.

Наиболее важное свойство всех элементарных частиц - способность рождаться и уничтожаться при взаимодействии с другими частицами. В этом отношении они полностью эквивалентны фотонам. Примеры: р + р → р + n + п⁺, р + р → р + + К⁺, р + р → р + + К⁰, р ₊ р → n + + К⁺ + п⁺, p + p → р + + K⁺ + K⁰, р + р → р + р + р + .

Взаимные превращения частиц и подчинение этих превращений законам сохранения импульса, момента импульса, энергии, электрического заря­да, барионов (всем нуклонам и гиперонам приписывается барионное чис­ло + 1 , а их античастицам – 1), лептонов (всем лептонам приписывает­ся лептонное число +1, а их античастицам – 1). Под зарядовой симметрией понимается сохранение суммарных зарядов, каждого по отдельности – электрического, барионного и лептонного, в процессах взаимодействия объектов между собой.

Получение антиводорода. Свойства водорода и антиводорода должны оказаться одинаковыми, поскольку эти элементы представляют собой взаимные зеркальные отражения.

Взаимодействие элементарных частиц.

Взаимодействие	Относительная интенсивность	Радиус действия	Переносчики	Источники
Сильное	1	10-13 см	-мезоны, глюоны	Адроны (кварки)
Электромагнитное	10-2		Фотоны	Заряд
Слабое	10-14	2·10-16 см	Промежуточные векторные бозоны, W±,Z0	Лептоны, кварки
Гравитационное	10-44		Гравитоны	Масса

Переносчики ядерного взаимодействия имеют массу около 140 МэВ/с², переносчики слабого порядка 100 ГэВ/с² (обнаружены в 1983 году во время опытов на ускорителе в Женеве).

Сильное взаимодействие приводит к наиболее прочной связи протонов и нейтронов в атомных ядрах.

Электромагнитное взаимодействие ответственно за связь атомных электронов с ядрами и осуществляется посредством электромагнитного поля.

Слабое взаимодействие проявляется в сравнительно медленно протекающих процессах распада элементарных частиц, например, в процессе распада нейтрона на протон. Электрон и электронное антинейтрино.

Все частицы участвуют в гравитационном взаимодействии, которое на расстоянии менее 10^-13 см не играет практически никакой роли.

ІІІ. Задачи:

1. При аннигиляции медленно движущихся электрона и позитрона обра­зуются два γ -кванта. Под каким углом друг к другу они разлетаются? Какова частота возникающего излучения?

2. Остановившийся π - мезон распался на мюон и нейтри­но. Найти кинетическую энергию мюона и энергию мюонного нейтрино.

ІV. §§ 105-108

1. Вообразите мир без одного из фундаментальных взаимодействий. Чем еще интересен этот мир?

2. Может ли свободный электрон поглотить фотон? Может ли покоящийся свободный электрон поглотить фотон?

3. Заполните таблицу:

Частица	Масса покоя	Электрический заряд	Время жизни
Кварк
Протон
Электрон
Пион
Нейтрино

"Семь красок и двенадцать звуков, Творят бессмертные искусства.

И три десятка знаков – букв

Объемлют знания и чувства...

А сколько надо кирпичей

Для сотворения вещей?

английский художник Д. Филипп, 1887 г.

Урок 34. КВАРКОВАЯ МОДЕЛЬ АДРОНОВ

ЦЕЛЬ УРОКА: Развить представления учащихся об элементарных частицах.

ТИП УРОКА: комбинированный. ОБОРУДОВАНИЕ: диапозитивы "Электрон неисчерпаем", кододиапозитив.

ПЛАН УРОКА: