МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ

РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

БЛАГОВІЩЕНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ

ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Фізико-математичний факультет

Кафедра загальної фізики

Кваркова модель будови елементарних частинок

Курсова робота

Виконав студент

3 курсу відділення

«Фізика - інформатика»

групи «Д»

Дегтярьов Н.С.

Науковий керівник: доцент, кандидат

фізико-математичних наук

Є.П. Данько

Робота захищена «__»_________________ 2007р.

Оцінка _____________________________________

Перевірив ___________________________________

Благовєщенськ 2007

ЗМІСТ

ВСТУП

1. Елементарні частинки та їх КЛАСИФІКАЦІЯ

1.1 Лептон

1.2 Адрон

2. ГІПОТЕЗА Про існування кварк

2.1 СУПЕРМУЛЬТІПЛЕТИ

2.2 Кваркові ГІПОТЕЗА

2.2.1 ВІДКРИТТЯ З - кварк

2.2.2 ВІДКРИТТЯ В - кварк

3. КВАНТОВА ХРОМОДИНАМІКА

3.1 Глюон

3.2 АСИМПТОТИЧНА СВОБОДА

ВИСНОВОК

ДОДАТКИ

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

ВСТУП

Ця курсова робота присвячується вивченню кваркової моделі, яка пояснює не тільки систематику, а й динаміку адронів. Вона призводить до маси виправдовуються передбачень і в даний час вважається загальновизнаною.

Актуальність даної проблематики обумовлена ​​прагненням людини зрозуміти устрій світу і пояснити навколишні його явища. В даний час створена теорія, так звана квантова хромодинаміка, що описує поведінку кваркових систем.

Метою роботи є вивчення кваркової моделі будови елементарних частинок, що передбачає вирішення наступних завдань:

• познайомитися з класифікацією елементарних частинок;

• розглянути кваркової моделі будови частинок;

• дізнатися основні положення квантової хромодинаміки.

Матеріалом для роботи послужили дані, отримані при роботі з літературою і Internet.

Курсова робота складається з вступу, трьох розділів, висновків, додатків та списку літератури, викладеного на 33 сторінці.

У вступі обумовлюється актуальність роботи, формулюються основні цілі і завдання, а також використовуваний матеріал.

У першому розділі розглядаються види елементарних частинок і їх класифікація.

У другому розділі розповідається про створення кваркової теорії та відкритті кварків.

У третьому розділі наводяться основні положення квантової хромодинаміки і дається поняття про глюонів та асимптотичної свободи.

У висновку в узагальненому вигляді підбиваються підсумки роботи.

У додатку наводяться таблиці і графіки.

1. Елементарні частинки та їх класифікація

Поняття «елементарна частинка» у фізиці виникло у зв'язку з ідеєю відшукання таких неподільних далі частинок, з яких складається вся матерія. Неподільність спочатку приписувалася атомам, потім - ядра, потім - нуклона.

Вперше про елементарні частки як про складові частини будь-якого атома стали говорити наприкінці XIX - початку XX століття. Саме в цей час було показано, що атоми можуть перетворюватися один в одного при радіоактивних перетвореннях. У ці ж роки були відкриті катодне і рентгенівське випромінювання, випускання яких різними атомами свідчило про подібному будові всіх атомів.

Наступними етапами в пізнанні будови атома було відкриття атомного ядра (1911 р.) і його складових частин: протона (1919 р.) і нейтрона (1932 р.).

Елементарними частинками сучасна фізика умовно називає велику групу найдрібніших мікрочастинок, які не є атомами чи атомними ядрами (за винятком протона, який є ядром атома водню). В даний час до «істинно» елементарних прийнято відносити такі частинки (і їх античастинки):

1) лептони (е, μ, τ і відповідні їм нейтрино);

2) кварки;

3) фотони і проміжні бозони W ^±, Z ^0.

В даний час відкрито і досліджено так багато елементарних частинок, що для їх позначення вже використані всі вільні літери грецького алфавіту і багато літер латинського алфавіту. Причому існують ізотопічних (зарядові) мультиплет часток, всі члени яких позначаються однаковими буквами (наприклад, Σ ^+, Σ ^-, Σ ^про тощо). Крім того, для позначення частинок використовуються букви зі штрихами, з зірочками і з цифрами. Взагалі, кількість елементарних частинок (включаючи нестабільні частки - резонанси) разом з античастинками в кілька разів перевищує число елементів періодичної системи Менделєєва, тому стає досить безглуздим вважати їх елементарними:

Всі частинки (у тому числі і неелементарному частинки і квазічастинки) поділяються на бозони і ферміони. Бозони (або бозе-частинками) називаються частки або квазічастинки, що володіють нульовим або цілочисловим спіном. Бозони підкоряються статистиці Бозе-Ейнштейна (звідси і їхня назва). До бозонів належать: гіпотетичний гравітон (спін 2), фотон (спін 1), проміжні векторні бозони (спін 1), глюони (спін 1), мезони і мезонні резонанси, а також античастинки всіх перерахованих частинок. Частинки або квазічастинки з напівцілим спіном називаються ферміонами (або фермі-частинками). Для них справедливий принцип Паулі, і вони підкоряються статистиці Фермі-Дірака (звідси і їхня назва). До ферміонами відносяться: лептони, всі баріони та баріонів резонанси, кварки (спін 1 / 2), а також відповідні античастинки.

За часом життя τ розрізняють стабільні, квазістабільні і резонансні частинки. Останні для стислості називають просто резонансами. Резонансними називають частинки, які розпадаються за рахунок сильної взаємодії з часом життя 10 ^-23 с. Нестабільні частинки, час життя яких перевищує 10 ^-20 с, розпадаються за рахунок електромагнітного або слабкого, але не за рахунок сильної взаємодії. Ці частинки відносять до квазістаціонарним. Час 10 ^-20 с, нікчемне у повсякденних масштабах, має вважатися великим, якщо його порівнювати з ядерним часом. Ядерне час є час, потрібний світлу на проходження діаметра ядра (10 ^-13 см). Навіть за час 10 ^-20 з світло встигає пробігти відстань у 10 ³ -10 ⁴ нуклони діаметрів. За цей час може відбутися ще багато внутрінуклонних процесів. Ось чому частинки, названі нами квазістабільному, в довідниках називають просто стабільними. Втім, абсолютно стабільними частками є, мабуть, тільки фотон γ, електрон е ^-, протон р, електронне ν _е, мюонне ν _μ і таонное ν _τ нейтрино та їх античастинки - розпад всіх цих частинок на досвіді не зареєстрований.

Розпади можуть відбуватися по сильному, електромагнітної і слабкої взаємодій. Найбільш швидко відбуваються розпади по сильному взаємодії - такі розпади резонансів. Квазістабільні частки розпадаються за рахунок слабкої або електромагнітної взаємодії. Вони стали б абсолютно стійкими, якщо б можна було подумки «вимкнути» ці взаємодії, залишивши тільки сильне. Найбільш стабільними резонансами є частинки J / ψ і ү, для яких τ ≈ 10 ^-20 с. Вони відносяться до резонансів тому, що у них є канали розпаду, зумовлені сильним взаємодією, але ці розпади пригнічені законами збереження чарівності і краси при сильних взаємодіях.

У силу малості часу життя τ, резонанси не володіють певною масою. Це видно зі співвідношення невизначеностей Δ * Τ ≈ h. Резонанси описуються безперервним спектром мас. Положення максимуму цього спектру і називається масою резонансу. Ширина спектра Г визначається звичайним співвідношенням Г ≈ ħ / τ. При дуже малих часи життя вона буває порівнянна зі значенням самої маси резонансу. Саме ширина Г (а не τ) зазвичай і наводиться в таблицях в якості запобіжного нестабільності резонансу. Так, при τ ≈ 10 ^-23 з отримуємо Г ≈ 100 МеВ. Тому резонансами можна назвати частинки з великою шириною спектру мас Г ≈ 100 МеВ.

Особливу групу елементарних часток становлять фотони, які є переносниками електромагнітної взаємодії, і споріднені з ними W ^±, Z ^{o-бозони,} які є переносниками слабкої взаємодії. Ці чотири частинки утворюють групу так званих переносників взаємодії. До переносникам взаємодії відносяться і глюони, а також гіпотетичні Гравітон. Всі інші частинки поділяються на лептони і адрони.