- •1. Векторные и скалярные величины в физике. Сложение и умножение векторов.
- •Сложение векторов
- •2. Галилей – основоположник научного подхода к изучению природы.
- •Первый закон Ньютона
- •Второй закон Ньютона
- •Третий закон Ньютона
- •4. Система отсчета. Принцип относительности Галилея. Преобразование Галилея.
- •Вид преобразований при коллинеарных осях[4]
- •Формула преобразования скоростей
- •5. Гравитационное поле. Напряжённость гравитационного поля.
- •6. Масса инертная и гравитационная.
- •Определение
- •8. Векторы моментов силы и момента импульса.
- •9. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса.
- •Оба эти условия не являются достаточными для покоя.
- •11. Иерархия научных законов. Законы сохранения в механике. Математическая формулировка законов сохранения. Закон Сохранения Импульса
- •Закон Сохранения Механической Энергии
- •12. История развития представлений о Вселенной. Законы Кеплера.
- •Средневековье Европа
- •Первый закон Кеплера (закон эллипсов)
- •Второй закон Кеплера (закон площадей)
- •Третий закон Кеплера (гармонический закон)
- •13. Взаимосвязь между свойствами Вселенной и возможностью появления в ней разумной жизни.
- •15. Понятие пространства. Измерение больших и малых расстояний.
- •16. Детерминизм Лапласа.
- •18. Распределение Максвелла.
- •19. Необратимые и обратимые процессы. Открытые, закрытые и изолированные системы.
- •20. Энтропия в изолированных и не изолированных системах.
- •21. Равновесие в системе, состоящей из большого числа частиц.
- •Для одноатомных газов
- •Для многоатомных газов
- •Для смесей газов
- •Для жидкостей
- •22. Второе начало термодинамики. Термодинамическое определение энтропии.
- •Термодинамическое определение энтропии
- •23. Статистическое определение энтропии, термодинамическая вероятность. Статистическое определение энтропии: принцип Больцмана
- •24. Стрела времени.
- •Ось времени в классической физике
- •Ось времени и теория относительности
- •25. Равновесные, слабо неравновесные и сильно неравновесные процессы.
- •26. Самоорганизация. Порядок через флуктуацию. Диссипативные системы.
- •27. Эффект Бернара как прототип явлений самоорганизации.
- •Основные характеристики
- •Принцип суперпозиции в электродинамике
- •30. Основные законы электростатики, закон Кулона, закон сохранения заряда.
- •Закон сохранения заряда в дифференциальной форме
- •31. Электрическое поле в диэлектриках и проводниках.
- •Основные уравнения и законы
- •Закон Фарадея
- •33. Магнитное поле в веществе. Магнитное поле в веществе
- •34. Движение частиц в электрическом и магнитном полях. Движение заряженных частиц
- •Однородном магнитном поле
- •Движение заряженных частиц
- •Неоднородном магнитном поле
- •Движение заряженных частиц
- •Однородном электрическом поле
- •Движение заряженных частиц
- •Неоднородном электрическом поле
- •35. Электромагнитная индукция. Токи смещения.
- •Закон Фарадея
- •Ток смещения в классической электродинамике
- •36. Теория электромагнитного поля. Уравнение Максвелла.
- •37. Электромагнитные волны.
- •38. Тепловое излучение. Квантовая гипотеза Планка.
- •Основные свойства теплового излучения
- •39. Фотоэффект.
- •Законы внешнего фотоэффекта
- •Внутренний фотоэффект
- •40. Принцип неопределённости.
- •Определение
- •41. Геометрическая оптика. Миражи.
- •Законы геометрической оптики
- •43. Когерентность. Способы получения когерентных пучков.
- •Виды когерентности
- •45. Применение явления интерференции.
- •Физические принципы
- •Источники света
- •Регистрирующие среды
- •47. Давление света.
- •48. Противоречия электродинамики и принципа относительности Галилея.
- •50. Основные постулаты специальной теории относительности.
- •Постулаты Специальной Теории Относительности (сто)
- •2 Рисунок 7.1.2.
- •51. Преобразования Лоренца.
- •Относительность промежутков времени
- •53. Сокращение длины и замедление времени.
- •55. Пространственно-временные графики и понятия «прошлое, настоящее и будущее». Пространственно-временные диаграммы
- •56. Экспериментальные подтверждения кривизны пространства и замедления времени.
- •57. Эквивалентность массы и энергии.
- •Масса покоя как вид энергии
- •Понятие релятивистской массы
- •58. Строение атома. Опыты Резерфорда.
- •Квантовые числа электронов
- •60. Корпускулярно-волновой дуализм.
- •Корпускулярно-волновая двойственность света
- •61. Роль прибора при исследовании микрообъектов.
- •62. Уравнение Шредингера.
- •Общий случай
- •63. Частица в потенциальном «ящике».
- •64. Квантовые числа и периодическая система элементов.
- •65. Радиоактивность. Период полураспада.
- •Виды лучей радиоактивного распада
- •Альфа-распад
- •Бета-распад
- •Гамма-распад (изомерный переход)
- •66. Альфа, бета и гамма распад.
- •67. Открытие нейтрона. Основные свойства нейтронов и протонов:масса, спин и магнитный момент.
- •69. Ядерные силы.
- •70. Ядерные реакции. Типы и классификация.
- •Термоядерный синтез
- •Фотоядерная реакция
- •71. Ядерные реакции под действием нейтронов.
- •По величине спина
- •По видам взаимодействий
- •Составные частицы
- •Фундаментальные (бесструктурные) частицы
- •75. Классификация элементарных частиц.
- •77. Лептоны. Закон сохранения лептонного числа.
- •Свойства
- •Лептонное число
77. Лептоны. Закон сохранения лептонного числа.
Лепто́ны (греч. λεπτός — лёгкий) — фундаментальные частицы с полуцелым спином, не участвующие в сильном взаимодействии.
Свойства
Все лептоны являются фермионами, то есть их спин равен 1/2. Лептоны вместе с кварками (которые участвуют во всех четырёхвзаимодействиях, включая сильное) составляют класс фундаментальных фермионов — частиц, из которых состоит вещество и у которых, насколько это известно, отсутствует внутренняя структура.
Несмотря на то, что до сих пор никаких экспериментальных указаний на неточечную структуру лептонов не обнаружено, делаются попытки построить теории, в которых лептоны (и другая группа фундаментальных фермионов — кварки) были бы составными объектами. Рабочее название для гипотетических частиц, составляющих кварки и лептоны, — преоны.
Лептонное число
Каждому заряженному лептону (электрон, мюон, тау-лептон) соответствует лёгкий нейтральный лептон — нейтрино. Ранее считалось, что каждое поколение лептонов обладает своим (так называемым флейворным — от англ. flavor) лептонным зарядом, — иными словами, лептон может возникнуть только вместе с антилептоном из своего поколения, так, чтобы разность количества лептонов и антилептонов каждого поколения в замкнутой системе была постоянной. Эта разность называется электронным, мюонным или тау-лептонным числом, в зависимости от рассматриваемого поколения. Лептонное число лептона равно +1, антилептона — −1.
С открытием осцилляций нейтрино обнаружено, что это правило нарушается: электронное нейтрино может превратиться в мюонное или тау-нейтрино и т. д. Таким образом, флейворное лептонное число не сохраняется. Однако процессов, в которых не сохранялось бы общее лептонное число (не зависящее от поколения), пока не обнаружено. Лептонное число иногда называют лептонным зарядом, хотя с ним, в отличие от электрического заряда, не связано какое-либо калибровочное поле. Закон сохранения лептонного числаявляется экспериментальным фактом и пока не имеет общепринятого теоретического обоснования. В современных расширенияхСтандартной модели, объединяющих сильное и электрослабое взаимодействия, предсказываются процессы, не сохраняющие лептонное число. Их низкоэнергетическими проявлениями могут быть пока не открытые нейтрино-антинейтринные осцилляции ибезнейтринный двойной бета-распад, изменяющие лептонное число на две единицы.
78. Гипотеза кварков.
Станда́ртная моде́ль — теоретическая конструкция в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействиевсех элементарных частиц. Стандартная модель не включает в себягравитацию.
Стандартная модель состоит из следующих положений:
Всё вещество состоит из 12 фундаментальных частиц-фермионов: 6 лептонов(электрон, мюон, тау-лептон, электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино) и 6 кварков (u, d, s, c, b, t), которые можно объединить в три поколения фермионов.
Кварки участвуют в сильных, слабых и электромагнитных взаимодействиях; заряжённые лептоны (электрон, мюон, тау-лептон) — в слабых и электромагнитных; нейтрино — только в слабых взаимодействиях.
Все три типа взаимодействий возникают как следствие постулата, что наш мир симметричен относительно трёх типов калибровочных преобразований. Частицами-переносчиками взаимодействий являются:
8 глюонов для сильного взаимодействия (группа симметрии SU(3));
3 тяжёлых калибровочных бозона (W+, W−, Z0) для слабого взаимодействия (группа симметрии SU(2));
один фотон для электромагнитного взаимодействия (группа симметрии U(1)).
В отличие от электромагнитного и сильного, слабое взаимодействие может смешивать фермионы из разных поколений, что приводит к нестабильности всех частиц, за исключением легчайших, и к таким эффектам, как нарушение CP-инвариантности инейтринные осцилляции.
Ква́рк — фундаментальная частица в Стандартной модели, обладающая электрическим зарядом, кратным e/3, и не наблюдающаяся в свободном состоянии. Кварки являются точечными частицами вплоть до масштаба примерно 0,5×10−19 м, что примерно в 20 тысяч раз меньше размера протона. Из кварков состоят адроны, в частности, протон и нейтрон. В настоящее время известно 6 разных «сортов» (чаще говорят — «ароматов») кварков, свойства которых даны в таблице. Кроме того, длякалибровочного описания сильного взаимодействия постулируется, что кварки обладают и дополнительной внутренней характеристикой, называемой «цвет». Каждому кварку соответствует антикварк с противоположными квантовыми числами.
Кварки это элементарные частицы, то есть частицы, которые не имеют своей внутренней структуры (по крайней мере так считается).
К настоящему времени было открыто 6 кварков и новых кварков не предвидится (почему -- это тема для другого вопроса).
Из кварков, в частности, состоят протоны (2u+d) и нейтроны (2d+u).
Каждый из шести кварков имеет свое собственное имя и за каждым из них стоит годы попыток его обнаружить - можно написать не один детективный роман на эту тему.
Кроме кварков существуют и другие элементарные частицы: лептоны (электрон, мюон и t-лептон) и нейтрино (электронное, мюонное и тау-лептонное, соответственно) В первой половине и в середине 20-го века всем казалось, что существует три типа элементарных частиц -- электрон, нейтрино (электронное нейтрино -- существование доказано из b распада) и все остальные -- адроны (сейчас ясно, что адроны не являются элементарными, а состоят из кварков).
Гипотеза о том, что адроны построены из специфических субъединиц -- кварков, была впервые выдвинута М. Гелл-Манном (M. Gell-Mann) и, независимо от него Дж. Цвейгом (G. Zweig) в 1964 для того, чтобы хоть как-то упорядочить имеющийся на тот момент зоопарк частиц. С тех пор она получила многочисленные косвенные экспериментальные подтверждения (рассеяние на протоне идет так, как будто протон состоит из трех бесконечно малых центров, на которых идет рассеяние -- партонов, кроме того гипотеза о существовании кварков сильно упростила классификацию теперь уже не истинно элементарных частиц).
Название кварк было введено М. Гелл-Маном. Оно не имеет прямого смыслового значения и было заимствовано из романа Дж. Джойс "Поминки по Финнегану", герою которого во снах часто слышались слова о таинственных трех кварках.