Раздел 4.10 Физика элементарных частиц

4.10.1 Энергия быстрых мезонов в космических лучах равна приблизительно 3 ГэВ; энергия покоя мезона 100 МэВ. Какое расстояние в атмосфере сможет пройти мезон за время его жизни по лабораторным часам. Собственное время жизни мезона 2·10^-6с. (ℓ = 18 км)

4.10.2Заряженная частица влетает в однородное магнитное поле, индукция которого равна 0,5 Тл, и движется по окружности радиусом 10 см. Скорость частицы равна 2,4·10⁶м/с. Найти для этой частицы отношение ее заряда к массе. (е/т =4,8·10⁷Кл/кг)

4.10.3 Найти пороговую энергию антинейтрино в реакции. (Е =1,8 МэВ)

4.10.4 Покоившаяся нейтральная частица распалась на протон с кинетической энергией 5,3 МэВ и^--мезон. Найти массу этой частицы. Как она называется. (т =12 нг;)

4.10.5 Неподвижный нейтральный-мезон, распадаясь, превращается в два одинаковых фотона. Найти энергию каждого фотона. Масса покоя-мезонаm = 264,2m₀, гдеm₀– масса покоя электрона. (Е =67,5 МэВ)

4.10.6 Найти пороговою энергию-кванта, необходимую для образования пары мезонов^-⁺в поле покоящегося протона. (Е =320 МэВ)

4.10.7Протоны с кинетической энергией налетают на неподвижную водородную мишень. Найти пороговое значение энергии для реакции. (Е =5,6 ГэВ)

4.10.8 Выполняется ли закон сохранения лептонного заряда в реакции распада? (выполняется)

4.10.9 Позитрон и электрон соединяются, образуя два фотона. Найти энергию каждого из возникших фотонов, если считать, что кинетическая энергия электрона и позитрона до их столкновения была ничтожно мала. (Е =0,51 МэВ)

4.10.10 Выполняется ли закон сохранения лептонного заряда в реакции? (выполняется)

4.10.11 Протоны с кинетической энергией налетают на неподвижную водородную мишень. Найти пороговое значение энергии в реакции. (Е =0,28 ГэВ)

4.10.12 Найти пороговою энергию-кванта, необходимую для образования пары электрон-позитрон в поле покоящегося электрона. (Е =2,04 МэВ)

4.10.13 Найти в лабораторной системе отчета среднее время жизни мюонов, образующихся при распаде остановившихся К-мезонов по схеме. ( =5,4 мкс)

4.10.14 Найти средний путь, проходимый-мезоном с кинетической энергией, которая в= 1,2 раза превышает их энергию покоя. Среднее время жизни очень медленных-мезоновф₀= 25,5 нс. (ℓ =15 м)

4.10.15 Протоны с кинетической энергией 4 ГэВ возбуждают реакцию. Считая мишень неподвижной, найти, какое наибольшее числоN -мезонов может возникнуть в результате реакции. (N = 10)

4.10.16 Остановившийся⁺-мезон распался на мюон и нейтрино. Найти кинетическую энергию мюона и энергию нейтрино. (Е_ =4,1 МэВ; Е= 29,8 МэВ)

4.10.17 Позитрон и электрон соединяются, образуя два фотона. Найти длину волны этих фотонов. ( =2,4 пм)

4.10.18 Отрицательные-мезоны с кинетической энергией 100 МэВ пролетают от места рождения до распада в среднем расстояние 11 м. Найти собственное время жизни этих мезонов. (₀ =26 нс)

4.10.19 Вычислить кинетические энергии протонов, импульсы которых равны 0,1; 1 и 10 ГэВ/с, гдес– скорость света. (Е₁ =0,05 ГэВ; Е₂ = 0,4 ГэВ, Е₃ = 9 ГэВ)

4.10.20 Остановившийся положительный мюон распался на два позитрона и два нейтрино. Найти максимально возможную кинетическую энергию позитрона. (Е =52,5 МэВ)

4.10.21 Выполняется ли закон сохранения лептонного заряда в реакции ? (не выполняется)

4.10.22 Известно, что распад нейтрального короткоживущего каона происходит по схеме . Принимая, что до момента распада каон покоился и его масса покоя составляет 974m_e, определить массу покоя образовавшихся заряженных π – мезонов, если известно, что масса каждого образовавшегося пиона в 1,783 раза больше его массы покоя. (273,1 m_e)

4.10.23 Электрон и позитрон образуются фотоном с энергией 2,62 МэВ. Какова была в момент возникновения полная кинетическая энергия позитрона и электрона? (1,6 МэВ)

4.10.24 Электрон и позитрон, образованные фотоном с энергией 5,7 МэВ, дают в камере Вильсона, помещенной в магнитное поле, траектории с радиусом кривизны 3 см. Найти магнитную индукцию поля. (0,31 Тл)

4.10.25 Выполняется ли закон сохранения лептонного заряда в реакции? (не выполняется)

4.10.26 π⁰ – мезон распадается в состоянии покоя на два γ – кванта. Принимая массу покоя пиона равной 264,1m_e, определите энергию каждого из возникших γ – квантов. (67,7 МэВ)

4.10.27 Позитрон и электрон соединяются, образуя два фотона. Найти энергию каждого из фотонов, считая, что начальная энергия частиц ничтожно мала. Какова длина волны этих фотонов? (0,51МэВ, 2,4210^-12 м)

4.10.28Выполняется ли закон сохранения лептонного заряда в реакции? (выполняется)

4.10.29 Мезон космических лучей имеет энергию 3ГэВ. Энергия покоя мезона 100МэВ. Какое расстояние в атмосфере сможет пройти мезон за время его жизни по лабораторным часам? Собственное время жизни мезона 2 мкс. (18 км)

4.10.30Выполняется ли закон сохранения лептонного заряда в реакции? (не выполняется)

Список рекомендуемой литературы

1. Трофимова, Т.И. Курс физики: учеб. пособие для вузов. - 11-е изд., стер. / Т.И. Трофимова. – М.: Изд. центр «Академия», 2006. – 558 с.

2. Детлаф, А.А. Курс физики: учеб. пособие для студ. втузов. - 6-е изд., стер. / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. - М.: Изд. центр «Академия», 2007. – 719 с.

3. Яворский, Б.М. Справочник по физике / Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. – 3-е изд., испр. – М.: Наука, 1990. – 624 с.

4. Волькенштейн, В.С. Сборник задач по общему курсу физики: для втузов / В. С. Волькенштейн. – 3-е изд., испр. и доп. – СПб.: Кн. мир, 2007. – 327 с.

5. Трофимова, Т.И. Сборник задач по курсу физики с решениями: учеб. пособие для вузов / Т. И. Трофимова, З. Г. Павлова. – 7-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2006. – 591 с.

Матанцева Вера Анатольевна

Плескачёва Ольга Юрьевна

Симохин Сергей Петрович

ФИЗИКА

Задания к расчетно-графическим работам №3 и №4