Реферати

Реферат: Адрони

Облік і аналіз руху коштів. Складання прогнозного звіту про прибутки і збитки підприємства ОАО "Татнефть" НГДУ "Прикамнефть": історія виникнення і сфера діяльності; динаміка основних техніко-економічних показників; формування фінансових результатів, їхній аналіз і оцінка.

Аналіз фінансових результатів діяльності підприємства від реалізації продукції рослинництва на прикладі ЗАТ "Племзавод-Юбилейний Ишимского району". Методика факторного аналізу, експрес-аналізу фінансового стану, оцінки резервів підвищення ефективності фінансових результатів від реалізації продукції рослинництва. Діагностика імовірності банкрутства підприємства й імітаційне моделювання.

Європейська валютна система. Ознайомлення з механізмом роботи Європейської валютної системи. Поетапний опис історичного процесу створення Європейського Союзу; його значення у світовій економіці. Визначення передумов виникнення і введення в звертання єдиної валюти країн ЕС.

Емоції в навчальній діяльності школяра. Емоції як психічне відображення у формі упередженого переживання життєвого змісту явищ. Значення проблеми щиросердечних хвилювань у житті людини, фізіологія і загальні закономірності почуттів. Особливості розвитку емоцій у навчальній діяльності школяра.

Книга "Государ. Міркування про першу декаду Тита Лівія" Никколо Макиавелли. Людина, чиї слова і думки йдуть у розріз із загальнолюдськими. Коротка біографія Никколо Макиавелли. "Государ" - геніальний добуток, чудовий підручник правителя. Вузьке коло читачів. Особливості "Государя". Основні якості правителя.

Пермський військовий інститут ВВ МВС РФ

Кафедра загальнонауковий дисциплін

Курсова робота по фізиці

Тема: Адрони

Виконав:

Колишній старший викладач ПВИ ВВ МВС РФ підполковник у відставці Овечкин Алексадр Васильович для курсантаN

Науковий керівник:

Дата захисту « » квітня 2003 р.

Оцінка

(підпис науч. руков.)

Пермь - 2003 р.

ЗМІСТ

· Види взаємодій.

· Класифікація елементарних частинок.

· Адрони.

· Властивості елементарних частинок (маса, заряд, спин, баріонний заряд, ізотопічний спін, гіперзаряд, парність, комбінована парність, дивність, чарівність, і т. д.).

· Закони збереження.

· Незбереження парності в слабких взаємодіях.

· Систематика адронів.

· Теорія унітарної симетрії.

· Кварки.

Вступ

Виявлення на рубежі 19-20 вв. найдрібніших носіїв властивостей речовини - молекул і атомів - і встановлення того факту, що молекули побудовані з атомів, уперше дозволило описати всі відомі речовини як комбінації кінцевого, хоч і великого, числа структурних складових - атомів. Виявлення надалі наявності складових складаючих атомів - електронів і ядер, встановлення складної природи ядер, що виявилися побудованими усього з двох типів частинок (протонів і нейтронів), істотно зменшило кількість дискретних елементів, що формують властивості речовини, і дало основу передбачати, що ланцюжок складових частин матерії завершується дискретними бесструктурними освітами - елементарними частинками. Таке припущення, взагалі говорячи, є екстраполяцією відомих фактів і скільки-небудь суворе обгрунтовано бути не може.

Не можна з упевненістю затверджувати, що частинки, елементарні в значенні приведеного визначення, існують. Протони і нейтрони, наприклад, тривалий час що вважалися елементарними частинками, як з'ясувалося, мають складну будову. Не виключена можливість того, що послідовність структурних складових матерії принципово нескінченна. Може виявитися також, що твердження "складається з..." на якомусь рівні вивчення матерії виявиться позбавленим змісту.

Основна частина

Види взаємодій

Основні, фундаментальні взаємодії в фізиці діляться на:

· гравітаційні

· електромагнітні

· слабкі

· сильні

Гравітаційні взаємодії, добре відомі по своїх макроскопічних виявах, у випадку Е. ч. на характерних відстанях ~10-13см дають надзвичайно малі ефекти через малість маси елементарних частинок.

Електромагнітні взаємодії характеризуються як взаємодії, в основі яких лежить зв'язок з електромагнітним полем. Процеси, зумовлені ними, менш інтенсивні, ніж процеси сильних взаємодій, а зв'язок, що породжується ними Е. ч. помітно слабіше. Електромагнітні взаємодії, зокрема, відповідальні за зв'язок атомних електронів з ядрами і зв'язок атомів в молекулах.

Слабка взаємодія, одна з фундаментальних взаємодій, в якій беруть участь всі елементарні частинки (крім фотона). Слабка взаємодія набагато слабіше не тільки сильної, але і електромагнітної взаємодії, але незмірно сильніше гравітаційного. Очікуваний радіус дії слабкої взаємодії порядку 2·10-16 див. Слабка взаємодія зумовлює більшість розпадів елементарних частинок, взаємодії нейтрино з речовиною і інш. Для слабкої взаємодії характерне порушення парності, дивності, «чарівності» і інш. У кон. 60-х рр. створена єдина теорія слабких і електромагнітних взаємодій (так звана електрослабое взаємодія).

Сильні взаємодії, саме сильне з фундаментальних взаємодій елементарних частинок. У сильній взаємодії беруть участь адрони. Сильна взаємодія перевершує електромагнітна взаємодія приблизно в 100 раз, його радіус дії ок. 10-13 див. Окремий випадок сильної взаємодії - ядерні сили.

Характерний час, за який відбуваються елементарні процеси, що викликаються сильними взаємодіями, становить 10-23-10-24сек. Сильні взаємодії володіють високою мірою симетрії; вони симетричні відносно просторової інверсії, зарядового сполучення, звертання часу. Специфічним для сильних взаимодействийявляется наявність внутрішніх симетрій адронів: ізотопічної інваріантності, симетрії по відношенню до фазового перетворення, що приводить до існування особливого квантового числа, що зберігається - дивацтва, а такжеSU(3)-симетрії.

Найважливіша особливість сильних взаємодій - їх короткодействующий характер; вони помітно виявляються лише на відстанях порядку 10-13сммежду взаємодіючими адронами, т. е. їх радіус дії приблизно в 100 000 раз менше розмірів атомів. На таких відстанях С. в. в 100-1000 раз перевищують електромагнітні сили, діючі між зарядженими частинками. З збільшенням відстані сильні взаємодії швидко убувають, так що на відстані декілька радіусів дії вони стають порівнянними з електромагнітними взаємодіями, а на ще більших відстанях практично зникають. З короткодействующим характером сильних взаємодій пов'язаний той факт, що вони, незважаючи на їх величезну роль в природі, були експериментально виявлені тільки в 20 у., в той час як більш слабі дальнодействующие електромагнітні і гравітаційні сили були виявлені і вивчені набагато раніше (внаслідок дальнодействующего характеру електромагнітних і гравітаційних сил відбувається складання сил, діючих з боку великого числа частинок, і таким чином виникає взаємодія між макроскопічними тілами).

Для пояснення малого радіуса дії ядерних сил була висунена гіпотеза, згідно з якою сильні взаємодії між нуклонами (N) відбувається завдяки тому, що вони обмінюються один з одним деякою частинкою, що володіє масою, аналогічно тому, як електромагнітна взаємодія між зарядженими частинками, згідно з квантовою електродинамікою, здійснюється за допомогою обміну «частинками світла» - фотонами. При цьому передбачається, що існує специфічна взаємодія, що приводить до випущення і поглинання проміжної частинки - переносчика ядерних сил, якого назвали сильними взаємодіями.

Згідно з квантовою механікою, час спостереження системи Dtи невизначеність в її енергії DEсвязани невизначеностей співвідношенням: DEDt~, де- постійна Планка. Тому, якщо вільний нуклон випускає частинку з массойm(т. е. енергія системи міняється згідно з формулою теорії відносності на величину DE=mc2, гдес- швидкість світла), то це може відбуватися лише на час Dt~/mc2. За цей час частинка, рухома з швидкістю, що наближається до гранично можливої швидкості светас, може пройти відстань порядку/mc. Отже, щоб взаємодія між двома частинками здійснювалася шляхом обміну частинкою массит, відстань між цими частинками повинна бути порядку (або менше)/mc, т. е. радіус дії сил, переносимих частинкою з массойm, повинен складати величину/mc. При радіусі дії ~10-13сммасса переносчика ядерних сил повинна бути біля 300me(гдеme- маса електрона), або приблизно в 6 раз менше маси нуклона. Така частинка була виявлена в 1947 і названа пі-мезоном (пионом, р).

У залежності від участі в тих або інакших видах взаємодій все вивчені Е. ч., за винятком фотона, розбиваються на дві основні групи: адрони (від грецького hadros - великий, сильний) і лептони (від грецького leptos - дрібний, тонкий, легкий).

Елементарні частинки

Елементарні частинки, найдрібніші відомі частинки фізичної матерії. Уявлення про елементарні частинки відображають ту міру в пізнанні будови матерії, яка досягнута сучасною наукою. Характерна особливість елементарних частинок - здібність до взаємних перетворень; це не дозволяє розглядати елементарні частинки як найпростішу, незмінну «кирпичики світобудови», подібні атомам Демокріта. Число частинок, званих в сучасній теорії елементарними частинками, дуже велике. Кожна елементарна частинка (за винятком абсолютно нейтральних частинок) має свою античастинку. Усього разом з античастинками відкрито (на 1978) більше за 350 елементарних частинок. З них стабільні фотон, електронне і мюонне нейтрино, електрон, протон і їх античастинки; інші елементарні частинки мимовільно розпадаються за час від 103 з для вільного нейтрона до 10-22 - 10-24 з для резонансів. Однак не можна вважати, що нестабільні елементарні частинки «складаються» з стабільних хоч би тому, що одна і та ж частинка може розпадатися декількома способами на різні елементарні частинки.

Класифікація елементарних частинок

Класифікація елементарних частинок проводиться по типах фундаментальних взаємодій, в яких вони беруть участь, і на основі законів збереження ряду фізичних величин. Окрему «групу» складає фотон. Частинки зі спіном 1/2, що не беруть участь в сильній взаємодії і що володіють внутрішньою характеристикою, що зберігається - лептонним зарядом, утворять групу лептонів.

Елементарні частинки, що беруть участь у всіх фундаментальних взаємодіях, включаючи сильне, називаються адронами. Характерним для адронів сильним взаємодіям властиве максимальне число величин (законів збереження), що зберігаються, в т. ч. специфічного для них - баріонного заряду, дивності, ізотопічного спіна, «чарівності».

Адрони діляться на баріони і мезони. По сучасних уявленнях, адрони мають складну внутрішню структуру: баріони складаються з 3 кварків, мезони - з кварка і антикварка. При зіткненнях елементарних частинок відбуваються всілякі перетворення їх один в одну (включаючи народження багатьох додаткових частинок), що не забороняються законами збереження.

Послідовна теорія елементарних частинок, яка передбачала б можливі значення маси елементарних частинок і інші їх внутрішні характеристики, ще не створена.

Адрони- (термін происходитот греч. hadros - великий, сильний; термін запропонований Л. Б. Окунем в 1967).

Частинки, що беруть участь в сильній взаємодії. До адронів відносяться всі баріони (в т. ч. нуклони - протон і нейтрон) і мезони. Адрони володіють що зберігаються в процесах сильної взаємодії квантовими числами: дивністю, чарівністю, красою і інш. Близькі по масі адрони, що мають однакові значення вказаних квантових чисел, а також баріонного числа і спина можуть бути об'єднані в ізотопічні мультиплети, що включають в себе адрони з різними електричними зарядами. Ізотопічні мультиплети, відмінні тільки значенням дивності, можливо, в свою чергу, об'єднані в більш обширні групи частинок - супермультиплети группиSU(3).

Адрони з В = +1 утворять підгрупу баріонів (сюди входять протон, нейтрон, гіперони, баріонні резонанси), а адрони з В = 0 - підгрупу мезонів (р- і До-мезони, бозонние резонанси). Назва підгруп адронів відбувається від грецьких слів barýs - важкий і mésos - середній, що на початковому етапі досліджень Е. ч. відображало порівняльні величини маси відомої тоді баріонів і мезонів. Більш пізні дані показали, що маса баріонів і мезонів порівнянна. Для лептонів В = 0. Для фотона В = 0 і L = 0.

Баріони і мезони поділяються на вже згадувані сукупності:

звичайних (недивних) частинок (протон, нейтрон, р-мезони), дивних частинок (гіперони, До-мезони) і

зачарованих частинок. Цьому розділенню відповідає наявність у адронів особливих квантових чисел: дивацтва S і чарівність (англійське charm) Ch з допустимими значеннями: 151 = 0, 1, 2, 3 і ¦Ch¦ = 0, 1, 2, 3. Для звичайних частинок S = 0 і Ch = 0, для дивних частинок ¦S¦ ¹ 0, Ch = 0, для зачарованих частинок ¦Ch¦ ¹ 0, а ¦S¦ = 0, 1, 2. Замість дивності часто використовується квантове число гіперзаряд Y = S + В, що має, мабуть, більш фундаментальне значення.

Властивості елементарних частинок. Класи взаємодій.

Характеристики елементарних частинок.

Найбільш важлива квантова властивість вся елементарних частинок. - їх здатність народжуватися і знищуватися (випускатися і поглинатися) при взаємодії з іншими частинками.

Характеристики елементарних частинок.

Кожна елементарних частинок, поряд зі специфікою властивих їй взаємодій, описується набором дискретних значень певних фізичних величин, або своїми характеристиками

Загальними характеристиками всіх елементарних частинок є маса (m), час життя (t), спин (J) і електричний заряд (Q). Поки немає достатнього розуміння того, згідно з яким законом розподілена маса елементарних частинок і чи існує для них якась одиниця вимірювання.

Маса, одна з основних фізичних характеристик матерії, що визначає її інертні і гравітаційні властивості.

Всі елементарні частинки є об'єктами виключно малої маси і розмірів. У більшості з них маса має порядок величини маси протона, рівну 1,6×10-24г (помітно менше лише маса електрона: 9×10-28г). Певні з досвіду розміри протона, нейтрона, р-мезона по порядку величини рівні 10-13см. Розміри електрона і мюон визначити не вдалося, відомо лише, що вони менше 10-15см.

У залежності від часу життя елементарні частинки діляться на стабільні, квазистабильние і нестабільні (резонанси).

Стабільними, в межах точності сучасних вимірювань, є електрон (t > 5×1021лет), протон (t > 2×1030лет), фотон і нейтрино.

До квазистабильним відносять частинки, що розпадаються за рахунок електромагнітних і слабких взаємодій. Їх часи життя > 10-20сек (для вільного нейтрона навіть ~ 1000 сік). Резонансами називаються елементарні частинки, що розпадаються за рахунок сильних взаємодій. Їх характерні часи життя 10-23-10-24сек. У деяких випадках розпад важких резонансів (з масою ³ 3 Гев) за рахунок сильних взаємодій виявляється пригніченим і час життя збільшується до значень - ~10-20сек.

Спин (англ. spin, букв. - обертання), власне момент кількості руху микрочастици, що має квантову природу і не пов'язаний з рухом частинки як цілого; вимірюється в одиницях Планка постійної ћ і може бути цілим (0, 1, 2,...) або полуцелим (1/2, 3/2,...).

Спин р- і До-мезонів рівний 0, у протона, нейтрона і електрона J= 1/2, у фотона J = 1

Баріонний заряд (баріонне число) (В), одна з внутрішніх характеристик баріонів. У всіх баріонів В = +1, а у їх античастинок В = -1 (у інших елементарних частинок В = 0). Алгебраїчна сума баріонних зарядів, вхідних в систему частинок, зберігається при всіх взаємодіях.

Ізотопічний спін (ізоспін, I), внутрішня характеристика адронів і атомних ядер, що визначає число (n) частинок в одному ізотопічному мультиплеті:n =2I+1. У процесах сильної взаємодії ізотопічний спін зберігається.

Парність- квантове число, що характеризує симетрію хвильової функції фізичної системи або елементарної частинки при деяких дискретних перетвореннях: якщо при такому перетворенні не міняє знака, то парність позитивна, якщо міняє, то парність негативна. Для абсолютно нейтральних частинок (або систем), які тотожні своїм античастинкам, крім парності просторової, можна ввести поняття зарядової парності і комбінованої парності (для інших частинок заміна їх античастинками міняє саму хвильову функцію).

Важливою характеристикою адронів є також внутрішня парність Р, пов'язана з операцією просторів, інверсії: Р приймає значення =1.,

ізотопічний спін, гіперзаряд, парність, комбінована парність, дивність, чарівність, і т. д.).

Дивність (S), ціле (нульове, позитивне або негативне) квантове число, що характеризує адрони. Дивність частинок і античастинок протилежні по знаку. Адрони з S0  називаються дивними. Дивність зберігається в сильній і електромагнітній взаємодіях, але порушується (на 1) в слабкій взаємодії.

«Краса» («чарівність»), квантове число, що характеризує адрони; зберігається в сильній і електромагнітній взаємодіях і не зберігається в слабому. Носієм «краси» є b-кварк. Адрони з ненульовим значенням «краси» називаються «красивими» («чарівними»), виявлені на досвіді.

«Чарівність» (чарм, шарм), квантове число, що характеризує адрони (або кварки); зберігається в сильній і електромагнітній взаємодіях, але порушується слабкою взаємодією. Частинки з ненульовим значенням «чарівність» називаються «зачарованими» частинками.

Колір, квантове число, що характеризує кварки і глюони. Для кожного типу кварка приймає одне з трьох можливих значень. У квантової хромодинамике з «кольором» пов'язаний специфічний «колірний заряд», що визначає взаємодію «кольорових» частинок.

DМ=Zmp+Nmn-M(Z, N)=Есв/c2, де M - маса ядра, що має Z протонів і N нейтронів; mp, mn - маса протона і нейтрона. Для атомів, молекул, кристалів величина дефекту маси пренебрежимо мала.

Збереження закони, закони, згідно яким чисельні значення деяких фізичних величин не змінюються з течією часу при різних процесах. Найважливіші закони збереження - закони збереження енергії, імпульсу, моменту кількості руху, електричного заряду. Крім цих суворих законів збереження існують наближені закони збереження, які справедливі лише для певного кола процесів; напр., збереження парності порушується лише слабкими взаємодіями.

Теорія унітарної симетрії SU (3).

Відкриття великого числа резонансів і встановлення їх квантових чисел показало, що адрони, вхідні в різні ізотопічні мультиплети, можуть бути об'єднані в більш широкі групи частинок з однаковими спинами, парністю і баріонним зарядом, але з різними гіперзарядами - т. н. супермультиплети. Наприклад, 8 баріонів зі спином1/2и покладе. парністю: нуклони N (протон і нейтрон) з ізотопічним спиномI=1/2и гиперзарядомY= 1, S-гіперони (S+, S0, S-) cI= 1, Y= 0, L-гіперон сI= 0, Y= 0, X-гіперони (X0, X-) сI=1/2, Y= - 1 можуть бути об'єднані в єдиний супермультиплет - октет баріонів.)( В супермультиплет (декаплет) об'єднуються також баріони зі спином3/2и позитивною парністю;)( цей мультиплет включає резонанси D (D++, D+, D0, D-) сI=3/2, Y= 1, резонанси S* (S+*, S0*, S-*) cl= 1, Y= 0, резонанси X* (X0*, X-*) сI=1/2, Y= - 1 і W-= гіперон сI= 0, Y= - 2.)( Аналогічним образом в супермультиплети об'єднуються і мезони.)( Наприклад, р-мезони (р+, p0, р-) сI= 1, Y= 0, K-мезони (K+, K0, K-, K0) сI=1/2, Y= ± 1 і h-мезон cI= 0, Y= 0 об'єднуються в октет мезонів зі спіном 0 і негативною парністю.)( Оскільки, однак, маса частинок, вхідних в один і той же супермультиплет, помітно відрізняється один від одного, ясно, що симетрія С. у., внаслідок якої існують групи «схожих» частинок, є не точною, а наближеною симетрією.)( Можна вважати, що С. в.)( складається з того, що володіє високою мірою симетрії т.)( н.)( «сверхсильного» взаємодії і порушуючої симетрію «помірно сильної» взаємодії.)(

Кварки

Кварки - гіпотетичні фундаментальні частинки, з яких по сучасних уявленнях, складаються всі адрони (баріони - з трьох кварків, мезони - з кварка і антикварка).)( Кварки володіють спіном 1/2, баріонним зарядом 1/3, електричними зарядами -2/3 і +1/3 заряди протона, а також специфічним квантовим числом «колір».)( Експериментально (непрямо) виявлені 6 типів («ароматів») кварків:)(u, d, s, з, b, t.)( В вільному стані не спостерігалися.)(

Гіпотетичні електрично нейтральні частинки з нульовою масою і спіном 1, що здійснюють взаємодію між кварками називаються глюонами,.)( Подібно кваркам, глюони володіють квантовою характеристикою «колір».)(

ВИСНОВОК

Вивчення структури різних елементарних частинок, і насамперед протона і нейтрона, знаходиться на самому передньому краї фронту досліджень в фізиці елементарних частинок.)( Протон і нейтрон - це остаточні основні стану всіх баріонів.)( З обох цих частинок побудовані всі атомні ядра, що знаходяться в своїх основних станах.)(

Класифікація адронів виявилася дуже успішною, при цьому вдалося трохи заглянути в) структуру адронів, представити їх такими, що складаються з кварків.)( Але багато що ще має бути з'ясувати.)(

Не так давно з'явилася нова теорія елементарних частинок, названа«теорією зашнуровки».)( Згідно з нею жодна з частинок не є більш фундаментальною і елементарною, чим інші.)( Кожна елементарна частинка існує тому, що існують всі інші частинки.)(

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ:)(

В. Акоста, К. Кован, Б. Грем « Основи сучасної фізики», М. Просвещеніє, 1981;)(

І. Розенталь «Елементарні частинки і структура Всесвіту», М. Наука, 1984;)(

К. Мухин «Цікава ядерна фізика», М. Енергоатоміздат, 1985

Боголюбов Н. Н., Медведев Б. В., Поліванов М. К., Питання теорії дисперсійних співвідношень, М., 1958;)(

Логунов А. А, Основні тенденції в розвитку теорії сильних взаємодій, «Фізика елементарних частинок, і атомного ядра (ЕЧАЯ)», 1974, т.)( 5, в.)( 3;)(

)))