Здесь можно найти образцы любых учебных материалов, т.е. получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Элементарные частицы и структура Вселенной

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 13.08.2012. Сдан: 2011. Страниц: 9. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


БРЯНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени академика  И.Г. Петровского
Факультет «Финансово-экономический»
Специальность «Финансы и кредит»  группа 16с. 
 
 
 

   
 
 

РЕФЕРАТ
Тема  «Элементарные частицы и структура  Вселенной»
Студент: Стёпина Елена Алексеевна    
Научный руководитель: профессор ПРОСЯННИКОВ  Е.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                        Брянск 2011
-2-
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ--------------------------------------------------------------------------- 3
    ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
      Определение элементарных частиц и их виды---------------- 4
      Свойства элементарных частиц----------------------------------- 13
      Взаимодействия элементарных частиц-------------------------- 16
      Практическое применение элементарных частиц------------  18
    СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ
      Определение вселенной-----------------------------------------------  19
      Расширяющаяся Вселенная------------------------------------------- 21
      Концепция «Большого взрыва»-------------------------------------  24
      Черные дыры------------------------------------------------------------  27
      Структурная организация Вселенной------------------------------  29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ---------------------------------------------------------------------  32
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ-------------------------------  34 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

-3-
ВВЕДЕНИЕ
        Представленная работа посвящена теме "Элементарные частицы и структура Вселенной".
        Проблема данного исследования носит актуальный характер в современных условиях. Об этом свидетельствует частое изучение поднятых вопросов.
         Тема "Элементарные частицы и структура Вселенной" изучается на стыке сразу нескольких взаимосвязанных дисциплин.
         Актуальность настоящей работы обусловлена, с одной стороны, большим интересом к теме "Элементарные частицы и структура Вселенной" в Теоретическое значение изучения проблемы "Элементарные частицы и структура Вселенной" заключается в том, что избранная для рассмотрения проблематика находится на стыке сразу нескольких научных дисциплин.
        Объектом данного исследования является анализ условий "Элементарные частицы и структура Вселенной".
         При этом предметом исследования является рассмотрение отдельных вопросов, сформулированных в качестве задач данного исследования.
         Целью исследования является изучение темы "Элементарные частицы и структура Вселенной" с точки зрения новейших отечественных и зарубежных исследований по сходной проблематике.
        В рамках достижения поставленной цели автором были поставлены и решения следующие задачи:
      1. Изучить теоретические аспекты  и выявить природу "Элементарные частицы и структура Вселенной";
      2. Сказать об актуальности проблемы "Элементарные частицы и структура  Вселенной" в современных условиях.  

    -4-
Таким образом, актуальность данной проблемы определила выбор темы работы "Элементарные частицы и структура Вселенной", круг вопросов и логическую схему ее построения.  

1. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ  ЧАСТИЦЫ
      Определение элементарных частиц и их виды
  К физике атомного ядра тесно прилегает физика элементарных частиц. Эта область  современной науки базируется на квантовых представлениях и в своем развитии всё дальше проникает в глубину материи, открывая загадочный мир ее первооснов. В физике элементарных частиц чрезвычайно велика роль теории. В силу невозможности прямого наблюдения таких материальных объектов их образы ассоциируются с математическими уравнениями, с наложенными на них запрещающими и разрешающими правилами.
  По определению  элементарные частицы – это первичные, неразложимые образования, из которых, по предположению, состоит вся материя. На самом же деле этот термин употребляется в более широком смысле – для обозначения обширной группы микрочастиц материи, структурно не объединенных в ядра и атомы. Большинство объектов исследования физики элементарных частиц не отвечают строгому определению элементарности, поскольку представляют собой составные системы. Поэтому частицы, удовлетворяющие этому требованию, принято называть истинно элементарными. (Вайнберг С. «Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной» – М.: Наука, 1981.)
  Первой  элементарной частицей, открытой в процессе изучения микромира еще в конце XIX в., был электрон. Следующим был открыт протон (1919), затем пришла очередь нейтрона, открытого в 1932 г.  

 -5-
 Существование позитрона теоретически было предсказано П. Дираком в 1931 г., и в 1932 г. этот положительно заряженный «двойник» электрона был обнаружен в космических лучах Карлом Андерсоном. Предположение о существовании в природе нейтрино было выдвинуто В. Паули в 1930 г., а экспериментально оно было обнаружено только в 1953 г. В составе космических лучей в 1936 г. были найдены мю-мезоны (мюоны) – частицы обоих знаков электрического заряда с массой около 200 масс электрона. Во всем остальном свойства мюонов очень близки к свойствам электрона и позитрона. Также в космических лучах в 1947 г. были открыты положительный и отрицательный пи-мезоны, существование которых было предсказано японским физиком Хидэки Юкавой в 1935 г. В дальнейшем выяснилось, что существует также нейтральный пи-мезон.
Рис.1. Схема классификации элементарных частиц.

     В настоящее время в основе современной классификации элементарных частиц лежит их  деление  на  два  класса :  сильно  взаимодействующих (адроны)  и  слабо взаимодействующих (лептоны)  частиц. Адроны 
-6-
делятся  также  на  мезоны  и  барионы,  а  последние, в свою очередь, на нуклоны (нейтроны и протоны) и гипероны (?, ?, ?, ?). Название «гипероны» происходит  от  греческого «гипер» -  выше,  так  как  они  тяжелее протона, «барионы» - от греческого «барис» тяжелый. К лептонам относятся электроны, мюоны  и  нейтрино.  Барионы (нуклоны,  гипероны,  барионные  резонансы - короткоживущие  частицы)  при  любых  реакциях могут  превращаться  в  протоны  или  из них получаться. Разность между числом барионов и антибарионов в системе называется барионным  числом.  В  теории  элементарных  частиц  существует  закон  сохранения барионного числа в любом процессе. Именно этим законом обусловлена невозможность аннигиляции протона и электрона в обычных условиях, потому что протон — это барион, а  электрон —  лептон.  Закон сохранения  барионных чисел обеспечивает  также стабильность протонов.  С точки зрения  квантовой статистики,  частицы с разными (целыми  и полуцелыми)  спинами могут также разделяться на  фермионы (статистика  Ферми)  с полуцелым спином (1/2):  электрон,  нейтрон,  мюон,  протон,  нейтрон,  гиперон),  бозоны (статистика  Бозе)  с  целым (0,1)  спином:  пион (?-мезон),  каон (K-мезон),  фотон Фермионы, все без исключения, возникают или аннигилируют парами.             С другой стороны бозоны могут рождаться или поглощаться по одному и группами по несколько частиц. ( Горбачев В.В. Концепции современного естествознания М., МГУП, ч1, 2003).
В начале 50-х  гг. была открыта большая группа частиц с весьма необычными свойствами, что побудило назвать их «странными». Первые частицы этой группы были обнаружены в космических лучах, это К-мезоны обоих знаков и L-гиперон (лямбда-гиперон). Отметим, что мезоны получили свое название от греч. «средний, промежуточный» в силу того, что массы первых открытых частиц этого типа (пи-мезоны, мю-мезоны) имеют массу, промежуточную
-7-
между массой нуклона  и электрона. Гипероны же ведут свое название от греч. «сверх, выше», поскольку  их массы превышают массу нуклона. Последующие открытия странных частиц делались уже на ускорителях заряженных частиц, которые стали основным инструментом изучения элементарных частиц.
   Так были открыты антипротон, антинейтрон и ряд гиперонов. В 60-е гг. было обнаружено значительное число частиц с крайне малым временем жизни, которые получили название резонансов. Как выяснилось, к резонансам относится большинство известных элементарных частиц. В середине 70-х гг. было открыто новое семейство элементарных частиц, получивших романтическое название «очарованных», а в начале 80-х – семейства «красивых» частиц и так называемых промежуточных векторных бозонов. Открытие этих частиц явилось блестящим подтверждением теории, основанной на кварковой модели элементарных частиц, которая предсказала существование новых частиц задолго до их обнаружения. . (Вайнберг С. «Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной» – М.: Наука, 1981.)
     В микромире каждой частице соответствует античастица. В некоторых случаях частица полностью тождественна со своей античастицей. В таком случае частицу называют истинно нейтральной. К ним относятся фотон ?, ?0-мезон, ?0-мезон, J? ?-мезон, ипсилон-частица. Если же частица и античастица не совпадают, то массы, спины, изотопические спины, времена жизни у частицы и античастицы одинаковы, а прочие характеристики одинаковы по абсолютной величине, но противоположны по знаку. Так, электрон и протон отличаются от позитрона и антипротона прежде всего знаком электрического заряда. Нейтрон и антинейтрон различаются знаком магнитного момента. Лептонные заряды у лептонов и атилептонов, барионные у барионов и антибарионов различаются по знаку. (В.С.Барашенков «Вселенная в электроне», М.: Дет. Лит., 1988).
-8-
    В зависимости от времени жизни элементарные частицы разделяют на стабильные, квазистабильные и нестабильные (резонансы).
   Стабильными частицами являются электрон (его время жизни ? > 1021 лет), протон (? > 1031 лет), нейтрино и фотон. Квазистабильными считаются частицы, распадающиеся за счет электромагнитного и слабого взаимодействий, их время жизни ? > 10–20 c. Резонансы – частицы, распадающиеся в результате сильного взаимодействия, их время жизни находится в интервале 10 – 22 ?10 – 24 с. (Горбачев В.В. Концепции современного естествознания М., МГУП, ч1, 2003).
    Кварки
    К настоящему времени установлено существование пяти ароматов кварков: u, d, s, c, b. Неоднократно поступали сообщения о об открытии t-кварка , но окончательно его существование не установлено. Массы кварков: mu = 5 МэВ, md = МэВ, ms = 150 МэВ, mc = 1,3 ГэВ, mb = 5 ГэВ, mt= > 22 ГэВ. Эти данные – оценочные и грубо ориентировочные, так как кварки в свободном состоянии не наблюдались и их нельзя было исследовать прямыми методами.
     Все кварки имеют спин 1/2 и барионный заряд ?. Кварки u, с, t, называют верхними, так как они имеют заряд +?, а остальные кварки u, s, b с электрическим зарядом -? – нижними. Кварк s является носителем странности, с – очарования, b – красоты (прелести). Странность была обнаружена в 1953 году при открытии К-мезонов и гиперонов. Они рождались за счёт сильных взаимодействий с характерным временем порядка 10-23 с, а времена жизни оказались порядка 10-8-10-10с. Было совершенно непонятно, почему они живут так долго, почему не распадаются за счёт сильного взаимодействия, в результате которого они возникают? Дальнейшие исследования показали, что странные частицы рождаются парами. Это навело на мысль, что сильные взаимодействия не могут играть роли в распаде частиц  

    -9-
из-за того, что  для их проявления необходимо присутствие  двух странных частиц. По той же причине  запрещено рождение
одиночных странных частиц. ( Барашенков В.С. Кварки, протоны  и Вселенная М. Знание 1987)
     В основе запрета какого-либо процесса лежит некоторый закон сохранения. Чтобы объяснить запрет одиночного рождения странных частиц, М.Гелл-Манн и К.Нишиджима ввели новое квантовое число S, суммарное значение которого должно, по их предположению, сохраняться при сильных взаимодействиях. Его и назвали странностью.
     Очарованный кварк – это кварк с квантовым числом С, которое у всех остальных равно нулю, равным единице. Частицы семейств ? и ? представляют собой различные уровни(состояния) системы сс~. Эта система названа чармонием, по аналогии с системой электрон – позитрон, названной позитронием. Поскольку очарование кварка и антикварка в чармонии в сумме даёт ноль, говорят, что эта система обладает скрытым очарованием. В 1976 году были предсказаны и открыты частицы с явным очарованием.
     Красота – это разность между числами b-кварков и антикварков b~. Красота сохраняется при сильных и электромагнитных взаимодействиях и может нарушаться при слабых.
       Цвет внутри нуклона от кварка к кварку переносят частички-глюоны. Они похожи на фотоны. У глюонов нет массы, они движутся со скоростью света. Однако в отличие от зарядово-нейтральных фотонов, глюоны просто «измазаны» зарядом. Фотон никакого нового электрического поля вокруг себя не создаёт. Глюон же своим собственным зарядом рождает новые глюоны и происходит лавинообразное саморазмножение. . (Горбачев В.В. Концепции современного естествознания М., МГУП, ч1, 2003).  

    -10-
     Каждый кварк утоплен в толстом комке глюонной «резины». Очищенными от глюонов они становятся лишь в центре нуклона. Зондирование центральных областей нуклона дало неожиданные результаты – чистые кварки – лёгкие объекты, они в 100 раз легче нуклона. Оказывается, нуклоны состоят в основном из глюонов.
     Опыты показали, что в центре элементарной частицы кварки почти не связаны взаимодействиями, и ведут себя как плавающие в воздухе надувные шарики. Если же кварки пытаются разойтись, то сразу возникают связывающие их силы. Сквозь стенки протона легко проникают пучки зондирующих электронов, их пронизывают фотоны и нейтрино. И в то же время оттуда не может вырваться ни один кварк. Понять, почему это происходит, можно на очень простой модели. Представим себе, что между кварками натянуто что-то вроде резиновых нитей. Когда кварки рядом друг с другом, нити провисают, и ничто не мешает им двигаться. Но как только они расходятся, нити натягиваются и утягивают кварки обратно. Если в один из кварков «выстрелить» быстрым электроном, то он получит большой импульс и отскочит. Но его движение будет продолжаться лишь до тех пор, пока натяжение «резиновой нити» не возрастёт настолько, что их энергии хватит на рождение новой пары кварков. «Нить» рвётся, в точке разрыва выделяется энергия и рождается пара кварк-антикварк. Антикварк и выбитый электроном
кварк «слипнутся»  в мезон, а оставшийся кварк займёт место выбитого кварка.
      Теперь должно быть понятно, почему не удаётся выбить кварк из нуклона: сколько по нему ни бей, из него будут вылетать целые частицы – адроны, а не их осколки – кварки и антикварки. ( Барашенков В.С. Кварки, протоны и Вселенная М. Знание 1987) 

                                                          Лептоны
   
    -11-
 Каждый лептон характеризуется лептонным зарядом, или лептонным числом. Следует различать мюонный, электронный и таонный заряды, обозначаемые соответственно через L?, Le, L?. Это различные величины, хотя
им условно  приписываются одинаковые числовые значения. Условились для всех отрицательно заряженных лептонов считать лептонные заряды равными +1. Лептонные заряды всех остальных частиц находятся из экспериментально установленного факта, согласно которому в замкнутой системе разность между числом лептонов и антилептонов остаётся постоянной. Для этого нужно придать этому факту форму закона сохранения лептонного заряда. При этом лептонные заряды всех остальных частиц принимаются равными нулю, так как у этих частиц свойства, связанные с существованием лептонного заряда, не обнаруживаются.
      В настоящее время существует гипотеза о родстве кварков и лептонов. Эту гипотезу выдвинули А.Салам и Дж.Пати. По их мнению,  кварки и лептоны очень похожи. Лептон является белым состоянием кварка. Электрические заряды лептонов 0 и 1, то есть 0/3 и 3/3, прекрасно укладываются в один ряд с зарядами кварков. Что же касается масс, то по их гипотезе, это результат влияния окружающего фона. Ведь вокруг всякой частицы образуется облако испущенных ею частиц, которые экранируют частицу и изменяют её свойства. Только такие заэкранированные, закутанные в облака частицы с изменёнными, или, как говорят физики, эффективными свойствами и наблюдаются на опытах. Внутри облака частица чувствует себя, как в ванне. А поскольку плотность и состав облака зависят от величины заряда и других характеристик частицы, вес членов кваркового мультиплета оказывается различным. ( Барашенков В.С. Кварки, протоны и Вселенная М. Знание 1987)
     Новая теория сократила список независимых элементарных частиц, сделала таблицу более стройной. Однако одного этого ещё недостаточно, чтобы физики поверили в гипотезу о тесной связи кварков с лептонами. Новая теория всего
    -12-
лишь заменила один непонятный факт – упрямство  лептонов, другим – их родством с  кварками. Это всё равно, что старую тайну объяснять с помощью новой загадки. Уильям Оккам, член Ордена нищенствующих монахов, выступавший с лекциями по богословию и логике, говорил:«Не следует с помощью большего делать то, чего можно достигнуть меньшей ценой» или более кратко:«Сущностей не следует умножать сверх необходимого». С тех пор этот принцип называют «бритвой Оккама».
     Она срезает все слабо обоснованные гипотезы, вылущивая зёрна истины. Это первый краеугольный камень научного исследования. Второй краеугольный камень – обязательная проверка экспериментом. Как ни стройна была бы теория, если она не проверена на опыте, то относится к разряду недоказанных гипотез. Аристотель, например, считал, что у женщин меньше зубов, чем у мужчин. Ему и в голову не приходило проверить это, хотя у него было две жены. Этот пример выглядит историческим анекдотом, но он полно передаёт пренебрежение науки того времени к эксперименту. Если же теория такова, что выводы её можно проверить лишь в далёком будущем, учёные подходят к ней с большой осторожностью. (Горбачев В.В. Концепции современного естествознания М., МГУП, ч1, 2003).
     В теориях, основанных на родстве кварков и лептонов, глюоны, перенося цвет, могут сделать кварк лептоном, и такая частица – например, протон – сразу же распадётся на составные части, поскольку частиц, состоящих из смеси кварков и лептонов в природе не существует. Подобной радиоактивности ни в одной другой теории нет, поэтому распад протона будет убедительным доказательством того, что кварки и лептоны – близкие родственники. Расчёт говорит, что протон распадается крайне редко. В теле человека от рождения до смерти распадается в среднем 1 протон. Пройдёт немало лет, прежде чем потери атомов в мире станут заметными.
    
    -13-
Как же обнаружить такое сверхредкое событие? Прежде всего, заметим, что протон имеет положительный заряд. Значит, при распаде через какое-то время образуется позитрон. Двигаясь в веществе, он встретится с электроном, и они аннигилируют в кванты света. Эти искорки света – сигналы о «протонных катастрофах» в веществе. Засечь их очень трудно, и поэтому физикам приходится наблюдать за большим объёмом вещества сразу. Пока ни одного распада протона зарегистрировать не удалось, но физики со всего мира ждут вестей с «протонного фронта». Если же ни один протон так и не распадётся, это послужит сигналом тому, что физики в чём-то крупно ошибаются, и тогда придётся искать новую дорогу в недра микромира. (И.В.Савельев «Курс общей физики», том 3.М.: Наука, 1987). 

       Свойства элементарных частиц
     Основными характеристиками элементарных частиц являются масса, электрический заряд, спин, среднее время жизни, магнитный момент, пространственная четность, барионный заряд и квантовые числа.
     Масса элементарных частиц — это масса покоя, поскольку она не зависит от состояния движения. Ее определяют по отношению к массе покоя электрона mе, самой маленькой из масс покоя. Нейтрон и протон тяжелее электрона почти в 2000 раз. Но есть и очень тяжелые частицы, например Z-частицы, получаемые на ускорителях, с массой покоя 2 000 000 те. Фотоны вообще не имеют массы покоя. По массе частицы делят на лептоны (электрон и нейтрино); мезоны (с массой от 1 до 1000 те); барионы (с массой более 1000 те). В состав барионов входят протоны, нейтроны, гипероны и др.
      Электрический заряд меняется от нуля до «+» или «-». Каждой частице, кроме фотона, нейтрино и двух мезонов, соответствует частица с противоположным зарядом, или античастица. В 1963 г. была высказана гипотеза о существовании частиц с дробным зарядом — кварков.
        
      -14-
 Спин — одна из важнейших характеристик элементарных частиц. Она определяется собственным моментом импульса частицы. Спин фотона равен 1; это означает, что частица примет тот же вид после полного оборота на
360°. Частица  со спином — 1/2 примет прежний  вид при обороте, в 2 раза большем, т. е. в 720°. Спин протона, нейтрона и электрона — 1/2.
     Существуют частицы со спином 3/2, 5/2 и т.д. Частица со спином, равным нулю, одинаково выглядит при любом угле поворота. В зависимости от значения спина все частицы делят на две группы: фермионы (название дано в честь Энрико Ферми) — с полуцелыми (1/2, 3/3, ...) спинами. Фермионы составляют вещество и, в свою очередь, делятся на два класса — лептоны (от греч. leptos — легкий) и кварки. Кварки входят в состав протонов, нейтронов и других подобных им частиц, называемых в совокупности адрона-ми (от греч. adros — сильный). Заряженные лептоны могут так же, как и электроны, вращаться вокруг ядер, образуя атомы. Лептоны, не имеющие заряда, могут, как и нейтрино, проходить сквозь всю Землю, ни с чем не взаимодействуя. У каждой частицы есть и античастица, отличающаяся только зарядом;
бозоны (названные  в честь индийского ученого Шатьендраната  Бозе, одного из создателей квантовой  статистики) — это частицы с  целыми спинами (0, 1, 2), бозоны переносят взаимодействие. Между частицами существуют четыре типа взаимодействий, каждое из которых переносится своим типом бозонов: фотон, квант света — электромагнитные взаимодействия, гравитон — силы тяготения, действующие между любыми телами, имеющими массу. Восемь глюонов переносят сильные ядерные взаимодействия, связывающие кварки. Промежуточные векторные бозоны переносят слабые взаимодействия, ответственные за некоторые распады частиц. Считается, что к этим четырем взаимодействиям сводятся все силы в природе. Одним из самых ярких достижений нашего века стало доказательство того, что при очень высоких
    -15-
температурах (или  энергиях) все четыре взаимодействия сливаются в одно. (Вайнберг С. Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной – М.: Наука, 1981.)
    При энергии 100 ГэВ (109 эВ) объединяются электромагнитное и слабое взаимодействия. Такая энергия соответствует температуре Вселенной через 10-10 с после Большого Взрыва, и в 4 триллиона раз выше комнатной. Это открытие позволило предположить, что при энергии порядка 1015 ГэВ можно достичь объединения с ними сильных взаимодействий, как это утверждается в Теориях Великого Объединения (ТВО), а при энергии 1019 ГэВ к взаимодействиям ТВО присоединится и гравитационное взаимодействие, «образуя» ТВС (Теорию Всего Сущего). Среди лептонов наиболее известен электрон, вероятно, он не состоит из других частиц, т. е. элементарен. Другой лептон — нейтрино. Это самый распространенный лептон во Вселенной и в то же время самый неуловимый. Нейтрино не участвует ни в сильном, ни в электромагнитном взаимодействиях. После предсказания нейтрино было обнаружено только через 30 лет на ускорителях. Нейтрино бывает трех видов — электронное, мюонное и тау-нейтрино. Мюон — тоже широко распространенный в природе лептон. Он был обнаружен в космических лучах в 1936 г.; это нестабильная частица, а в остальном он похож на электрон. За две миллионные доли секунды он распадается на электрон и два нейтрино. Фоновое космическое излучение в большей части состоит из мюонов. В конце 70-х гг. был обнаружен третий заряженный лептон (кроме электрона и мюона) — тау-лептон. Он ведет себя очень похоже на своих собратьев, но тяжелее электрона в 3500 раз. У каждого лептона есть и античастица, т.е. всего их 12. (Д.В.Сивухин «Общий курс физики», том V «Атомная и ядерная физика», М.:ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ, 2002)
       Адронов существует очень много, их сотни. Поэтому часто их считают не элементарными частицами, а составленными из других. Они бывают электрически  

    -16-
заряженными и  нейтральными. Все адроны участвуют  в сильном, слабом и гравитационном взаимодействиях. Среди них самые известные — протон и нейтрон. Остальные живут очень мало, распадаясь за 10-6 с за счет слабого взаимодействия или за 10-23 с — за счет сильного. Адроны рассортировали по массе,
заряду и спину. В этом помогла гипотеза кварков, или частиц, составляющих адроны.
      Кварки могут соединяться для этого тройками, составляя барионы, либо парами: кварк—антикварк, составляя мезоны (промежуточные частицы). (Вайнберг С. Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной – М.: Наука, 1981.).
      Взаимодействия элементарных частиц
     В настоящее время в природе известны четыре вида фундаментальных взаимодействий: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Сильное взаимодействие удерживает нуклоны в атомных ядрах и присуще также адронам. К электромагнитным взаимодействиям сводятся непосредственно воспринимаемые нами силы природы (за исключением тяготения): упругие, вязкие, молекулярные, химические и прочие. Слабые взаимодействия вызывают ?-распад радиоактивных ядер наряду с электромагнитными силами управляют поведением лептонов. Нейтральные лептоны не участвуют в электромагнитных взаимодействиях. Гравитационное взаимодействие присуще всем частицам. (В.С.Барашенков «Вселенная в электроне», М.: Дет. Лит., 1988)
     Сильные и слабые взаимодействия проявляются только на коротких расстояниях. Радиус действия сильных взаимодействий составляет 10-13 см, а слабых – 2 х 10-16 см. Электромагнитные силы, напротив, являются дальнодействующими. Они убывают пропорционально квадрату расстояния между частицами. По тому же закону убывают гравитационные силы. Поэтому
    -17-
отношение электромагнитных и гравитационных сил не зависит от расстояния между  взаимодействующими частицами. Таким образом, в области, где проявляются слабые силы, гравитационное взаимодействие частиц на много порядков меньше даже слабого. Поэтому гравитационное взаимодействие в физике микромира не учитывается.
      Классическая физика принимала, что взаимодействие между телами передаётся с конечной скоростью посредством силовых полей. Так, электрический заряд создаёт вокруг себя электрическое поле, которое в месте нахождения другого заряда действует на него с определённой силой. Так же, но уже посредством других силовых полей, осуществляются все взаимодействия в природе. Квантовая физика не изменила такие представления, но учла квантовые числа самого поля. Из-за корпускулярно-волнового дуализма всякому полю должна соответствовать определённая частица (квант поля), которая и является переносчиком взаимодействия. Одна из взаимодействующих частиц испускает квант поля, другая его поглощает. Электромагнитные взаимодействия переносятся фотонами, сильные – глюонами, слабые – промежуточными векторными  W+ – и Z0 бозонами, гравитационное – гипотетическими гравитонами. В настоящее время электромагнитное и слабое взаимодействия рассматриваются как разные проявления электрослабого взаимодействия. Слабые силы на малых расстояниях (порядка радиуса их действия) одного порядка с электромагнитными. (И.В.Савельев «Курс общей физики», том 3.М.: Наука, 1987).
     Сильное взаимодействие обеспечивает и самую сильную связь элементарных частиц. В частности, связь нуклонов в атомном ядре обусловлена сильным взаимодействием. Этим объясняется исключительная прочность атомных ядер, лежащая в основе стабильности вещества в земных условиях.
   
    -18-
 Слабое взаимодействие и процессы, связанные с ним, протекают крайне медленно по ядерному времени. Но его интенсивность растёт вместе с энергией.
    Гравитационное взаимодействие доминирует в случае больших масс объектов. Но в мире элементарных частиц на расстояниях порядка размера атомного ядра это взаимодействие ничтожно. Оно, возможно, становится
существенным  лишь на расстояниях порядка 10-33
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.