Descărcați lecția pentru conversia particulelor elementare. Trei etape în dezvoltarea fizicii elementare a particulelor - hipermarket de cunoștințe. Introducere în lecția tematică
\u003e\u003e Trei etape în dezvoltarea fizicii elementare a particulelor
Capitolul 14. Particulele elementare
În acest capitol, va fi de particule care nu pot fi împărțite și, din care se construiește toată materia.
§ 114. Trei etape în dezvoltarea fizicii elementare a particulelor
Sunteți deja mai mult sau mai puțin familiarizat cu electron, fotomon, proton și neutron. Dar care este particula elementară?
Prima etapă. De la electron la positron: 1897-1932. (Particule elementare - Atomii "Democritoms" la un nivel mai profund.)
Atunci când fizicianul grec, demitea a numit cele mai simple particule neinteligibile de atomi (cuvântul atom, ne amintim, înseamnă "indivizibil"), atunci probabil că este prezentat în principiu nu foarte dificil. Diferite obiecte, plante, animale constau din particule indivizibile, neschimbate. Transformările observate în lume sunt o rearanjare simplă a atomilor. Totul în lume curge, totul se schimbă, cu excepția atomilor înșiși, care rămân neschimbate.
Dar la sfârșitul secolului al XIX-lea. O structură complexă de atomi a fost deschisă și un electron a fost izolat ca o parte integrantă a atomului. Apoi, deja în secolul XX, protonul și neutronul au fost descoperite - particule, inclusiv nucleul atomic. La început, ei s-au uitat la toate aceste particule, exact așa cum a privit-o pe Atoms: au fost considerate entități inițiale indivizibile și neschimbate, principalele cărămizi ale universului.
Etapa a doua. De la Positron la Quarks: 1932-1964(Toate particulele elementare se transformă unul în celălalt.) Situația unei clarități atractive nu a durat mult timp. Totul sa dovedit a fi mult mai complicat: așa cum sa dovedit, nu există deloc particule constante. În Cuvânt, elementar este un sens dual. Pe de o parte, este acordat elementar, precum și lacrimile. Pe de altă parte, sub elementar înseamnă ceva fucidativ, subiacente (este în acest sens că particulele subatomice sunt numite acum elementare).
Particulele elementare cunoscute acum, următorii atomi neschimbați ai demitei sunt împiedicați de următorul fapt simplu. Niciuna dintre particule nu este nemuritoare. Majoritatea particulelor, numite acum elementare, nu pot trăi mai mult de două milioane de secunde, chiar și în absența oricărei expuneri din exterior. Neutron gratuit (neutron, situat în afara nucleului atomic) trăiește în medie 15 min.
Numai particulele fotonice, electron, proton și neutrino își păstrează imutabilitatea, dacă fiecare dintre ei era unul în întreaga lume (neutrinul este lipsit de o încărcătură electrică, iar greutatea sa de pace, aparent, este zero).
Dar electronii și protonii au cele mai periculoase colegi și antiprotonii, când se ciocnesc cu care apare distrugerea reciprocă a acestor particule și formarea de noi.
Fotonul emis cu o lampă de birou trăiește nu mai mult de 10 -8 s. Acesta este momentul în care trebuie să ajungă la pagina cărții și să absoarbă hârtia.
Numai neutrinii sunt aproape nemuritori, deoarece sunt extrem de slab interacționați cu alte particule. Cu toate acestea, neutrinii mor într-o coliziune cu alte particule, deși astfel de ciocniri se întâmplă extrem de rar.
Deci, în urmărirea veșnică de a găsi neschimbarea în lumea noastră volatilă, oamenii de știință nu au fost pe "baza de granit", ci la "nisipul privat".
Toate particulele elementare se transformă unul în celălalt, iar aceste transformări reciproce sunt principalul fapt al existenței lor.
Conversia oamenilor de știință a particulelor elementare a fost observată în coliziuni de particule de mare energie. Ideile despre invarianța particulelor elementare au fost insolvabile. Dar ideea de a lor a fost păstrată. Particulele elementare sunt în continuare indivizibile, dar sunt inepuizonice în proprietățile lor. Asta face ceea ce face să creadă așa.
Să avem o dorință naturală de a explora dacă, de exemplu, un electron din orice alte particule sub-elementare. Ce trebuie făcut pentru a încerca să risipiți electronul? Puteți veni cu o singură cale. Acesta este același mod la care copilul recurge dacă vrea să știe ce este în interiorul jucăriei din plastic, - o lovitură puternică.
Desigur, este imposibil să loviți electronul de un ciocan. Pentru a face acest lucru, puteți utiliza un alt electron care zboară la o viteză uriașă sau orice altă particulă elementară se mișcă la viteză mare.
Acceleratoarele moderne sunt raportate la particule de viteză percepute, foarte aproape de viteza luminii.
Ce se întâmplă atunci când o coliziune a particulelor de energie ultrahigh? Ei nu reușesc pe ceva ce ar fi posibil să le numim componente. Nu, ele dau naștere unor particule noi din rândul celor care sunt deja prezentate în lista particulelor elementare. Cu cât este mai mare energia particulelor de ciocnire, cu atât se naște numărul de particule. În acest caz, apariția particulelor cu o masă mai mare decât particulele întâlnite. Principalul lucru este că trebuie remarcat faptul că legea conservării energiei este întotdeauna efectuată.
În figura 14.1, vedeți rezultatul coliziunii kernelului de carbon, care a avut o energie de 60 miliarde EV (linia superioară uleioasă), cu un nucleu de argint al fotoemulsiei. Miezul se împarte în fragmente, zboară în direcții diferite. În același timp, s-au născut multe particule elementare noi - bujori. Astfel de reacții în coliziunile nucleelor \u200b\u200brelativiste, obținute în accelerator, pentru prima dată în Lumea au fost implementate în Laboratorul de Energie ridicată a Institutului comun de Cercetare Nucleară din Dubna, sub conducerea academicianului A. M. Baldin. Kernelul lipsit de cochilii electronice a fost obținut prin atomi de carbon ionizați cu un fascicul laser.
Poate că, bineînțeles, că în coliziunile particulelor cu un timp inaccesibil pentru noi se vor naște și se vor naște unele particule noi, încă necunoscute. Dar esența problemei nu se va schimba. Particulele noi născute în coliziuni nu pot fi considerate ca componente ale particulelor - "părinți". La urma urmei, particulele "filialelor", dacă le accelerează, pot, fără a-și schimba natura, generează, la rândul lor, în coliziuni sunt imediat la fel în acuratețea particulelor, care erau "părinți" și există și acolo multe alte particule.
Deci, conform ideilor moderne, particulele elementare sunt particule primare, dispărute, din care se construiește toată materia. Cu toate acestea, indivizibilitatea particulelor elementare nu înseamnă că nu au o structură internă.
Etapa a treia. Din ipoteza Quarks (1964) până în prezent. (Cele mai multe particule elementare au o structură complexă.) În anii '60. Au fost îndoieli că toate particulele s-au numit acum elementare, justifică pe deplin acest nume. Baza de îndoială este simplă: există o mulțime de particule.
Deschiderea noii particule elementare a fost întotdeauna și acum constituie un triumf restant al științei. Dar pentru o lungă perioadă de timp pentru fiecare triumf, partea de îngrijorare a început să se amestece. Triums au început să urmeze literalmente după celuilalt.
A fost deschis un grup de așa-numite particule ciudate: k-mesonii și hyperons cu mase care depășesc masa nucleonilor. În anii '70. Au adăugat un grup mare de particule cu mase și mai mari numite fascinate.
În plus, particulele de scurtă durată au fost deschise cu o durată de viață de aproximativ 10 -22 -10 -23 s. Aceste particule au fost numite rezonanță, iar numărul lor a depășit două sute.
Atunci a fost că (în 1964) M. Gelle Mann și J. Collegone au fost propuse un model conform căruia toate particulele implicate în interacțiuni puternice (nucleare) - Hadron - construite din mai multe particule fundamentale (sau primare) - cuarci.
Design de lecție Lecția abstractă Cadru de referință Prezentare Lecții Metode accelerative Tehnologii interactive Practică Sarcini și exerciții Atelier de auto-testare, Treninguri, Cazuri, Quests Home Sarcini Discuții Probleme Retorice Întrebări de la studenți Ilustrații Audio, clipuri video și multimedia Fotografii, imagini, mese, scheme de umor, glume, glume, proverbe de benzi desenate, zicale, Crosswords, Citate Suplimente Rezumat Articole chips-uri pentru curios foi de cheat manuale de bază și alte globuri suplimentare alți termeni Îmbunătățirea manualelor și a lecțiilor Fixarea erorilor în manual Actualizarea fragmentului în manual. Elemente de inovare în lecție care înlocuiesc cunoștințele învechite noi Numai pentru profesori Lecții perfecte Planul Calendar pentru anul recomandări metodice ale programului de discuții Lecții integratePentru a vă bucura de prezentări de previzualizare, creați-vă un cont (cont) Google și conectați-vă la acesta: https://accounts.google.com
Semnături pentru diapozitive:
Clasificarea particulelor elementare Particulele elementare (particule care nu pot fi împărțite în compozit) fundamentale (particule structurale) Hadron (particule având o structură complexă) Leptoni cuarcați întăririle reactorilor Mesoni E-, E +, Muon, Taon, trei tipuri de Neutrine (particule, din care constau din toate Andron) U, C, T, D, S, B 1) de electromagnetice: Photon 2) Strong: Gluons 3) Slab Bosons W -, W + Neutru Boson Z 0 4) Gravitational: Gravelitit G (consta din trei quarks) P, N, Hyperon (constau din două cuarci, dintre care unul este antic)
Previzualizare:
Lecția tematică : Lumea particulelor elementare
Metoda de instruire: Prelegere
Obiective Lecția:
Educational:să introducă studenți cu un concept - o particulă elementară, cu clasificarea particulelor elementare, pentru a rezuma și consolida cunoștințele despre tipurile fundamentale de interacțiuni,pentru a forma o viziune asupra lumii științifice.
Educational: Pentru a forma interesul cognitiv în fizică, apariția iubirii și a respectului pentru realizările științei.
În curs de dezvoltare: Dezvoltarea dezvoltării, capacitatea de a analiza, formularea independentă a concluziilor, dezvoltarea de vorbire, gândirea.
Echipament: placă interactivă (sau proiector cu ecran).
În timpul clasei:
Stadiul organizațional
Salut, verificarea pregătirii studenților pentru lecție.
I. Noul subiect În natură, există 4 tipuri de interacțiuni fundamentale (de bază): gravitaționale, electromagnetice, puternice și slabe. Conform ideilor moderne, interacțiunea dintre corpuri se realizează prin câmpurile din jurul acestor corpuri. Câmpul însuși în teoria cuantică este înțeles ca un set de cantități. Fiecare tip de interacțiune are propriile purtători de interacțiune și este redusă la absorbția și emiterea de particule de cantități de lumină corespunzătoare.
Interacțiunea poate fi absorbantă îndelungată (manifestă în distanțe foarte mari) și cu rază scurtă de acțiune (distanțe manifeste și foarte mici).
- Interacțiunea gravitațională se efectuează prin partajarea gravitonului. Experimental, nu au fost găsite. Potrivit legii, deschis în 1687, marele om de știință englez Isaac Newton, toate corpurile independent de forma și dimensiunile sunt atrase unul de celălalt, cu forță, direct proporțional cu masa lor și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele. Interacțiunea gravitațională duce întotdeauna la tel.
- Interacțiunea electromagnetică este eficientă din punct de vedere lung. Spre deosebire de interacțiunea gravitațională, interacțiunea electromagnetică poate conduce atât atracție, cât și la repulsie. Transportatorii interacțiunii electromagnetice sunt cuanta câmpului electromagnetic - fotoni. Ca urmare a schimbului acestor particule și există o interacțiune electromagnetică între corpurile încărcate.
- Interacțiunea puternică este cea mai puternică dintre toate interacțiunile. Este la scară scurtă, forțele corespunzătoare scad foarte repede ca distanța dintre ele crește. Forța Nucleară Radius 10-13 cm.
- Interacțiunea slabă se manifestă la distanțe foarte scăzute. Radiusul de acțiune este de aproximativ 1000 de ori mai mică, energia nucleară în forțele nucleare.
Deschiderea radioactivității și a rezultatelor experimentelor Rutinford au arătat în mod convingător că atomii constau din particule. După cum sa constatat, ele constau din electroni, protoni și neutroni. Prima dată a particulelor din care au fost construite atomii au fost considerați indivizibili. Prin urmare, ei au fost numiți particule elementare. Ideea dispozitivului "simplu" al lumii sa prăbușit când a fost deschisă o anti-particulă electronică în 1932 - o particulă care avea o stăpânire ca un electron, dar diferă de el o încărcătură electrică. Această particulă încărcată pozitiv a fost numită Positron. În conformitate cu conceptele moderne, fiecare particulă are antiparticul. Particulele și antiparticulul au aceeași masă, dar semne opuse ale tuturor acuzațiilor. Dacă antiparticulul coincide cu particula în sine, atunci astfel de particule sunt cu adevărat neutre, sarcina lor este 0. De exemplu, un foton. Particulele și antiparticulele din coliziune sunt anihilate, adică dispar, transformându-se în alte particule (adesea de aceste particule este foton).
Glisați (în cursul povestirii pe diapozitiv, apar cuvintele).
Toate particulele elementare (care nu pot fi împărțite în compozit) sunt împărțite în 2 grupe:fundamental (particule dramatice, toate particulele fundamentale în această etapă a dezvoltării fizicii sunt considerate structurale, adică, nu constau din alte particule) șihadron. (particule având o structură complexă).
Particulele fundamentale La rândul său, sunt împărțite înleptoni, quarks și interaction Porters.. Adronurile sunt împărțite în Barione și Mesoni. La Lepton. Sunt crezute trei tipuri de neutrino, trei tipuri de neutrino. Nu participați la interacțiuni puternice. LAquarks. Numite particule din care constau toți Hadrons. W.tratați în interacțiune puternică.Conform ideilor moderne, fiecare dintre interacțiunile apare ca urmare a schimburilor de particule, numitătransportatorii acestei interacțiuni: Photo. (purtătoare de particuleinteracțiuni electromagnetice), opt gluoni (purtând particuleo interacțiune puternică), trei bosoni vectori intermediariW +, W - și Z 0 care transportă interacțiune slabă, Graviton (purtător interacțiune gravitaționalăi). Existența gravitonilor nu a fost încă dovedită experimentală.
Hadron. participa la toate tipurileinteracțiuni fundamentale. Ele constau din cuarci Și împărțit, la rândul său, pe:barione constând din trei cuarci șimesonii constând din douăquarks. , dintre care unul esteanticar.
Cea mai puternică interacțiune este interacțiunea dintre Quarks. Protonul este alcătuit din 2 quark-uri U Un Quark D, Neutron de la un Q Quark și 2 d Quarks. Sa dovedit că, la distanțe foarte scăzute, niciuna dintre quarks notifică vecinii și se comportă ca particule libere, ne-coerente. La îndepărtarea quark-urilor între ele, apare o atracție, ceea ce crește cu o distanță de creștere. Pentru a împărți Hadronii pe cuarci izolate separate, ar fi necesar să se facă o mare energie. Deoarece nu există o astfel de energie, cuarcile sunt prizonieri perpetuați și rămânând pentru totdeauna blocați în interiorul lui Adronon. Quarks sunt ținute în interiorul câmpului Adronon Glluon.
III. Fixarea
- Denumiți interacțiunile principale care există în natură
- Care este diferența dintre particule și antiparticule? Ce au in comun?
- Ce particule participă la interacțiuni gravitaționale, electromagnetice, puternice și slabe?
Rezultatul lecției. La lecție, s-au familiarizat de particulele de microbryr, au aflat care particule sunt numite elementare.
D / s § 28
Instituția de învățământ bugetar municipal -
Școala secundară № 7 Belgorod
Open lecție în fizică
Clasa a 11a
"Particule elementare"
Pregătit și cheltuit:
profesor de fizică
Pokakovova a.N.
Belgorod 2015.
Subiect: Particule elementare.
Tipul lecției: studiu de lecție și consolidarea primară a noilor cunoștințe
Metoda de instruire: lectura
Forma studenților: frontal, colectiv, individual
Scopul lecției: extinde reprezentarea elevilor asupra structurii substanței; Luați în considerare principalele etape ale dezvoltării fizicii elementare a particulelor; Pentru a da conceptul de particule elementare și proprietățile acestora.
Lecția de sarcini:
Educaţie : Introducerea studenților cu un concept - o particulă elementară, cu tipologia particulelor elementare, precum și cu metodele de studiere a proprietăților particulelor elementare;
în curs de dezvoltare: să dezvolte interesul cognitiv pentru studenți, oferind debarcare implicarea lor în activități cognitive active;
Educational: Îmbunătățirea calităților universale - conștientizarea percepției realizărilor științifice din lume; Dezvoltarea curiozității, extras.
Echipamente pentru lecție:
Materiale didactice: material Tutorial, teste cu teste și mese
Manuale vizuale: Prezentare
În timpul clasei
(Prezentare)
1. Organizarea începutului lecției.
Activitățile profesorului: salutări reciproce ale profesorilor și studenților, fixarea studenților, verificând disponibilitatea studenților la lecție. Organizarea atenției și includerea studenților în ritmul afacerii.
Activitățile studenților prezis: organizarea atenției și incluziunii în ritmul de afaceri al muncii.
2. Pregătirea pentru etapa principală a claselor.
Activitățile profesorului: astăzi vom trece la studiul noii secțiuni a "fizicii cuantice" - "particule elementare". Acest capitol va discuta particulele primare, indexabile, din care este construită toată materia, despre particulele elementare.
Existența particulelor elementare de fizică a fost găsită în studiul proceselor nucleare, prin urmare, până la mijlocul secolului al XX-lea, fizica particulelor elementare a fost o secțiune a fizicii nucleare. În prezent, fizica particulelor elementare și a fizicii nucleare sunt aproape, dar independente de fizică, comunități combinate de multe probleme luate în considerare și metode de cercetare aplicate.
Principala sarcină a fizicii particulelor elementare este studiul naturii, proprietăților și transformărilor reciproce ale particulelor elementare.
Va fi sarcina noastră principală în studiul fizicii particulelor elementare.
3. Asimilarea noilor cunoștințe și modalități de acțiune.
Activitățile profesorului: Subiectul lecției: "Etapele dezvoltării fizicii elementare a particulelor". La lecție, vom lua în considerare următoarele întrebări:
Istoria dezvoltării ideilor pe care lumea constă în particule elementare
Ce este particulele elementare?
În ce mod puteți obține o particulă elementară separată și este posibil?
Tipologia particulelor.
Ideea că lumea constă în particule fundamentale are o istorie lungă. Până în prezent, se disting trei etape ale dezvoltării fizicii elementare a particulelor.
Să deschidem un tutorial. Vom fi familiarizați cu numele etapelor și a cadrului temporar.
Etapa 1. De la un electron la positron: 1897 - 1932.
Etapa 2. De la Positron la Quarks: 1932 - 1964.
Etapa 3. Din ipoteza Quark (1964) în zilele noastre.
Activitățile profesorului:
Etapa 1.
Elementar, adică Cea mai simplă, indivizibilă, și-a imaginat, astfel, un atom cunoscut pe un om de știință străvechi din Grecia. Permiteți-mi să vă reamintesc că cuvântul "atom" înseamnă "indivizibil". Pentru prima dată, ideea existenței celor mai mici, invizibile particule, din care toate obiectele înconjurătoare constau, a fost exprimată de un demorit timp de 400 de ani înainte de epoca noastră. Știința a început să folosească o idee de atomi numai la începutul secolului al XIX-lea, când este pe această bază, a fost posibil să explicăm o serie de fenomene chimice. Și la sfârșitul acestui secol, structura complexă a atomului a fost deschisă. În 1911, a fost deschis un nucleu atomic (E. Rutherford) și, în cele din urmă, a demonstrat că atomii au o structură complexă.
Amintiți-vă băieții: ce particule fac parte din atom și le caracterizează pe scurt?
Activitățile studenților prezise:
Activitățile profesorului: băieți, poate cineva își amintește de la dvs.: de către cine și ce anii au fost deschise un electron, proton și neutron?
Activitățile studenților prezise:
Electron. În 1898, J. Thomson a demonstrat realitatea existenței electronilor. În 1909, R. Milliken a măsurat mai întâi taxa de electroni.
Proton. În 1919, E. Rutherford, cu bombardament de azot, particulele au găsit o particulă, sarcina fiind egală cu încărcarea unui electron, iar masa de 1836 de ori masa electronului. Numit particula de protoni.
Neutron. Rutherford a sugerat, de asemenea, existența unei particule care nu are o încărcătură, a căror masă este egală cu masa protonului.
În 1932, D. Changer a deschis o particulă pe care a presupus-o REFORDFORD și a numit-o neutron.
Activitățile profesorului: după descoperirea protonului și a neutronului, a devenit clar că nucleele atomilor, ca și atomii, au o structură complexă. Teoria protonilor neutroni a structurii nucleelor \u200b\u200b(D. D. Ivanenko și V. Heisenberg).
În anii '30 ai secolului al XIX-lea în teoria electrolizei, dezvoltată de M. Faraday, a apărut conceptul de a apărut și a fost măsurată taxa elementară. Sfârșitul secolului al XIX-lea - în plus față de deschiderea electronului, a fost marcat de descoperirea fenomenului de radioactivitate (A. Bequer, 1896). În 1905, fizica avea o idee despre cuantele câmpului electromagnetic - fotoni (A. Einstein).
Recall: Ce se numește Photon?
Activitățile studenților prezise: Foton (sau kvant de radiație electromagnetică) - particule de lumină elementară, neutru din punct de vedere electric, lipsită de masele de odihnă, dar cu energie și puls.
Activitățile profesorului: particulele deschise considerate entități inițiale indivizibile și neschimbate, principalele cărămizi ale universului. Cu toate acestea, o astfel de opinie a existat nu mult timp.
Etapa 2.
În anii 1930, au fost găsite și investigate transformări reciproce ale protonilor și neutronilor și a devenit clar că aceste particule nu erau, de asemenea, constante "cărămizi" elementare de natură.
În prezent, sunt cunoscute aproximativ 400 de particule subțire (particulele sunt atomi care sunt numiți elementari). Majoritatea covârșitoare a acestor particule sunt instabile (particulele elementare se transformă unul în celălalt).
Excepția este doar un foton, electron, proton și neutrino.
Photon, electron, proton și neutrinos sunt particule stabile (particule care pot exista într-un timp nelimitat de stat), dar fiecare dintre ele atunci când interacționează cu alte particule se poate transforma în alte particule.
Toate celelalte particule după anumite intervale sunt experimentate de transformarea spontană în alte particule și acesta este principalul fapt al existenței lor.
Am menționat o altă particulă - neutrino. Care sunt principalele caracteristici ale acestei particule? Cine și când era deschisă?
Activitatea previzibilă a elevului: neutrino - particule, lipsită de încărcătură electrică și masa de odihnă este 0. Existența acestei particule prezise în 1931. V. Pauli, iar în 1955, particula a fost înregistrată experimental. Se manifestă ca urmare a degradării neutronului:
Activitățile profesorului: particulele elementare instabile sunt foarte diferite unul de celălalt la momentul vieții.
Cea mai lungă particulă este neutronică. Viața neutronului de aproximativ 15 minute.
Alte particule "trăiesc" un timp mult mai mic.
Există mai multe duzini de particule în timp de viață, depășind 10 -17 din. Scara microMyrului este un timp considerabil. Astfel de particule sunt numiterelativ stabil .
Cel mai de scurtă durată particulele elementare au vremuri de viață de aproximativ 10 -22 -10 -23 s.
Abilitatea transformărilor reciproce este cea mai importantă proprietate a tuturor particulelor elementare.
Particulele elementare sunt capabile să se nască și distruse (emit și absorbi). Acest lucru se aplică și particulelor stabile, cu singura diferență că conversia particulelor stabile nu are loc spontan și atunci când interacționează cu alte particule.
Un exemplu poate servianihilare (adică dispariție ) Electron și positron, însoțit de nașterea fotoni de energie înaltă.
Positron - (anti-particula electronică) este o particulă încărcată pozitiv având aceeași masă și aceeași încărcare ca un electron. Vom vorbi despre caracteristicile sale în detaliu în următoarea lecție. Să spunem că existența positronului a fost prezisă de P. Dirak în 1928 și a deschis-o în 1932 în razele spațiale K. Anderson.
În 1937, au fost descoperite particule cu o masă de 207 de mase electronice în razele cosmice.muona. ( -Mesons. ). Durata medie de viață- Sezonul este egal cu 2.2 * 10 -6 s.
Apoi, în 1947-1950 au fost deschisepanioane (adică - sezoane). Viața medie neutră- Sezonul - 0.87 · 10 -16 p.
În anii următori, numărul de particule nou deschise a început să crească rapid. Acest lucru a fost facilitat de studiul razelor cosmice, dezvoltarea echipamentelor de accelerație și a studiului reacțiilor nucleare.
Sunt necesare acceleratoare moderne pentru implementarea procesului de naștere a noilor particule și studiază proprietățile particulelor elementare. Particulele sursă accelerează într-un accelerator la energii mari "pe contracte" și într-un anumit loc se confruntă unul cu celălalt. Dacă energia particulelor este mare, atunci în procesul de coliziune, se nasc multe noi particule, de obicei instabile. Aceste particule care zboară din punctul de coliziune sunt dezintegrate în particule mai stabile, care sunt înregistrate de detectoare. Pentru fiecare astfel de act de coliziune (fizică, ei spun: pentru fiecare eveniment) - și sunt înregistrați de mii pe secundă! - Experimentele ca rezultat determină variabilele cinematice: valorile impulsurilor și energiile particulelor "capturate", precum și a traiectoriilor lor (vezi figurile din manual). După ce a câștigat multe evenimente de același tip și au studiat distribuția acestor valori cinematice, fizica restabilește modul în care interacțiunea continuă și la ce tip de particule includ particulele obținute.
Etapa 3.
Particulele elementare sunt combinate în trei grupe: fotons , leptonii și hadron. (Anexa 2).
Băieții mi-au arătat particulele aparținând grupului fotoni.
Activitățile studenților prezise: A grupa fotons adevărat este singura particulă - foton
Activitățile profesorului: următorul grup constă din particule ușoarelepton. .
: Acest grup include două soiuri de neutrino (electronic și muon), electron și? -Sezon
Activitățile profesorului: leptonii includ o altă serie de particule care nu sunt specificate în tabel.
Al treilea grup mare este particulele grele numite adrilomes.. Acest grup este împărțit în două subgrupuri. Particulele mai ușoare reprezintă un subgrup mesonii .
Activitățile studenților prezise: Cel mai simplu dintre ele este încărcat pozitiv și negativ, precum și sezoane neutre. Panioanele sunt câmpuri nucleare cuanta.
Activitățile profesorului: al doilea subgrup -barione - Include particule mai grele. Ea este cea mai extinsă.
Activitățile studenților prezise: cea mai ușoară dintre baroane sunt nucleoni - protoni și neutroni.
Activitățile profesorului: ei urmează așa-numitele hyperons. Închide tabelul omega-minus-hyperon, deschis în 1964
Abundența Hadrons deschisă și recent deschisă a adus oameni de știință la ideea că toate sunt construite din alte particule mai fundamentale.
În 1964, o ipoteză confirmată de studiile ulterioare a fost nominalizată de fizicianul american, confirmată de studiile ulterioare că toate particulele fundamentale severe - Hadrons au fost construite din mai multe particule fundamentale numitequarks.
Din punct de vedere structural, particulele elementare din care nuclee atomice constau, și, în general, toate particulele grele - Hadron (bari și mesons) - constau în particule mai simple care sunt numite fundamentale. În acest rol, cuarci, sarcini electrice sunt de +2/3 sau -1/3 dintr-o singură taxă de proton pozitivă protroșează în acest rol în acest rol.
Carturile cele mai frecvente și ușoare sunt numite partea superioară și inferioară și indică, respectiv U (de la English Up) și D (în jos). Uneori sunt numiți proton și neutron, datorită faptului că protonul constă dintr-o combinație de UUUD și neutron-UDD. Quarkul superior are o încărcătură de +2/3; Nizhny - taxă negativă -1/3. Deoarece protonul este alcătuit din două superioare și una inferioară, iar neutronul este de la un top și două cuarci inferioare, puteți să vă asigurați independent că încărcarea totală a protonului și a neutronilor este obținută strict egală cu 1 și 0.
Alte două perechi Quark sunt incluse în particule mai exotice. Quark-urile de la a doua pereche sunt numite fascinate - C (de la fermecat) și ciudat (de la ciudat).
Cea de-a treia pereche este adevărată - t (de la adevăr sau în engleză. Top tradiții) și frumos - b (de la frumusețe sau în engleză. Tradiții de fund) Quarks.
Aproape toate particulele constând din diferite combinații de cuarci sunt deja deschise experimental.
Odată cu adoptarea ipotezei Quark, a fost posibilă crearea unui sistem subțire de particule elementare. Numeroase căutare de cuarci în stare liberă, produs la acceleratoare de mare energie și în razele spațiale, s-au dovedit a fi nereușite. Oamenii de știință cred că unul dintre motivele pentru care nici o observație de cureturi libere este probabil masele lor foarte mari. Acest lucru împiedică nașterea cu quark-uri cu energiile obținute pe acceleratoare moderne.
Cu toate acestea, în decembrie 2006, un mesaj ciudat despre deschiderea "Quark-urilor de top" a fost adoptat pe casetele agențiilor științifice de știri și mass-media.
4. Testarea primară a înțelegerii.
Activitățile profesorului: sii, te-am uitat la tine:
principalele etape ale dezvoltării fizicii elementare a particulelor
a aflat care particulă este numită elementară
s-au familiarizat cu tipiologia particulelor.
În următoarea lecție, ne vom uita la:
clasificarea mai detaliată a particulelor elementare
tipuri de interacțiuni ale particulelor elementare
anticazie.
Și acum vă sugerez să efectuați un test pentru a revigora punctele principale ale materialului pe care l-am studiat. (Anexa 3).
5. Rezumarea lecțiilor.
Activitățile profesorului: estimează cei mai activi studenți.
6. Tema
Activitățile profesorului:
1. § 114 - 115
2. Rezumat.
Fizica atomică și nucleară
Lecția 11/60
Subiect. Particule elementare
Scopul lecției: de a da conceptului de particule elementare și proprietățile acestora.
Tipul lecției: lecție combinată.
Planul lecției
Studierea unui nou material
· Prima etapă. De la electron la positron: 1897-1932 pp. Considerăm particulele care, dintr-un punct de vedere modern, nu constau din mai simplu.
După cum a menționat fizicianul italian, Enrico Fermi, conceptul de "elementar" se referă mai degrabă la nivelul cunoștințelor noastre decât natura particulelor. În conformitate cu faptul că știința sa dezvoltat, multe particule elementare au trecut în descărcarea neelentară.
· A doua etapă. De la Positron la Quarks: 1932-1964
Toate particulele elementare se transformă unul în celălalt, iar aceste transformări reciproce sunt principalul fapt al existenței lor.
· A treia etapă. Din ipoteza Quarks (1964) până în prezent. Cele mai multe particule elementare au o structură complexă.
În 1964, M. Gel-Mann și J. Tsweig au propus un model conform căruia toate particulele implicate în interacțiuni puternice (nucleare) sunt construite din mai multe particule fundamentale - cuarci.
Lumea particulelor elementare sa dovedit a fi foarte complexă și confuză. Dar era încă posibil să-mi dau seama. Și deși teoria finală a particulelor elementare, care explică varietatea proprietăților lor, nu a fost încă dezvoltată, mult mai mult sa dovedit. Deoarece moleculele, atomii și nucleele pot fi scindate, ele nu aparțin particulelor elementare. Acest lucru, cu toate acestea, nu înseamnă că particulele elementare nu pot consta din alte formațiuni și mai mici ". În plus, majoritatea au cea mai dificilă structură. Dar componentele acestor particule păstrează astfel de forțe care să spargă legăturile adecvate, luând în considerare ideile moderne, sunt fundamental insolvabile.
În consecință, înainte de aceasta, toate particulele elementare sunt împărțite în două clase mari (vezi figura): Hadron (particule având o structură complexă) și particule fundamentale (sau cu adevărat elementare), care se referă astăzi la împrejurări și, prin urmare, pretind că sunt cu adevărat elemente primare ale Materiale.
O caracteristică distinctivă a tuturor Hadrons este compoziția lor și capacitatea de a interacționa puternic decât, de fapt, numele lor este datorat (cuvântul grecesc "Hadros" înseamnă "mare", "puternic"). Nu pot participa alte particule la o interacțiune puternică. Clasa clasei este cea mai numeroasă (mai mult de 300 de particule). În funcție de compoziția Quark, toate acestea sunt împărțite în două grupe - Barioane și Mesoni.
Adevărata particulele elementare consideră că purtătorii interacțiunilor fundamentale - leptonii și quark-urile.
Ø În conformitate cu teoria câmpului cuantic, sunt împărtășite toate interacțiunile fundamentale (puternice, electromagnetice, slabe și gravitaționale).
Aceasta înseamnă că, pe măsură ce actele elementare ale fiecăreia dintre interacțiunile enumerate sunt procesele în care particulele sunt emise și absorb anumite cantități. Aceste cantități se numesc interacțiuni relevante. Schimbul de către ei, particulele interacționează între ele.
Fizicianul englez P. Dirac în 1928 a creat o teorie relativistă a mișcării electronice. Din această teorie, era necesar ca electronul să poată avea o taxă negativă și pozitivă.
În 1932, fizicianul american K. Anderson, fotografiau urmele particulelor spațiale din camera Wilson, găsită pe una dintre fotografiile pe care o rezultă că aparține electronului, dar ... cu o taxă pozitivă. O particulă care a dat o traseu ciudat, Anderson, a numit positronul. În 1933, fenomenul formării unui positron și a unui electron a fost deschis în interacțiunea γ-Qanta cu o substanță:
1934 Sa constatat că pozitrii produc unele nuclee radioactive (acest lucru se datorează transformării protonului nuclear la neutron):
De exemplu, miezul radioactiv al izotopului fosfor se descompune pe miezul siliconului, positron și neutrino:
P. Dirac a presupus că atunci când se întâlnesc cu un positron cu un electron, ar trebui să apară un proces invers: conversia acestor particule în două fotoni. La scurt timp după detectarea experimentală a positronului, a fost stabilit un astfel de proces invers. Acest proces a fost numit anihilare.
Este important să atragem atenția elevilor la faptul că electronul și positronul, care au o mulțime de pace se transformă în doi fotoni, nu au masele de pace. Rezultă că:
Ø La nivelul particulelor elementare dispare diferența dintre substanță și câmp.
Annihilarea este cauza lipsei de positron pe Pământ: pozitronul imediat după apariția ei apare cu un electron, iar ambii se transformă în doi fotoni.
La un moment dat, deschiderea de naștere și anihilarea perechilor de electroni-pozitroni a fost cu adevărat senzație în știință. Ulterior, gemeni - antiparticulele - au fost găsite în toate particulele.
1931 V. Paula preconizată, iar în 1955 neutrinii n și antineutrino au fost înregistrați experimental. Neutrinii apare în timpul decăderii de la 1 0 n. În 1955, Antiproton a fost obținut experimental în timpul coliziunii protonilor rapizi cu kernelul lui Thârber. În 1956, un antineutron a fost deschis în reacție 
Acestea. Coliziunea protonului și a antiprotonului duce la apariția neutronului și a unui antineutron.
Anticasticul poate fi diferit de particulele printr-un semn de încărcare electrică, direcția momentului magnetic sau o altă caracteristică. Dar caracteristica lor principală este după cum urmează:
Ø O întâlnire anti-particulează cu o particulă duce întotdeauna la anihilarea lor reciprocă.
Atomii ale căror kerneluri constau din Antinoclonv, iar coaja este de la pozitroni formează antimaterie. În 1969, antigelurile au fost obținute pentru prima dată.
Cu anihilarea antimateriei cu o substanță, energia de odihnă se transformă în energia cinetică a Quantei Gamma formate.
Energia de odihnă este cel mai ambițios și concentrat rezervor de energie în univers. Și numai în timpul anihilării, este complet eliberat, transformându-se în alte tipuri de energie. Prin urmare, antimateria este cea mai avansată sursă de energie, "combustibilul" foarte calorii. Umanitatea poate fi "combustibil" într-o zi, este greu de spus acum.
Întrebarea studenților în timpul prezentării noului material
Primul nivel
1. Ce particule sunt numite elementare?
2. Denumiți particulele care sunt în prezent considerate cu adevărat elementare.
3. Ce se explică prin cazuri foarte rare de observare a positronului?
4. Ce antiparticule știi?
5. Ce înțelegeți sub antimaterie?
Al doilea nivel
1. Care sunt particulele fundamentale?
2. Ce tipuri de interacțiuni fundamentale știi? Care dintre ele sunt cele mai puternice? Cel mai slab?
3. Care sunt proprietățile de bază ale quark-urilor?
4. Există quark-uri într-o stare liberă?
Fixarea materialului studiat
· Elementar Considerăm că acele particule care dintr-un punct de vedere modern nu sunt în concordanță cu mai simple.
· La nivelul particulelor elementare dispare diferența dintre substanță și câmp.
· Întâlnirea antiparticulelor cu o particulă duce întotdeauna la anihilarea lor reciprocă.
Teme pentru acasă
Рів1 № 18.3; 18,4; 18,6; 18.10.
RIV2 nr. 18.11; 18.13; 18.14; 18.15.
Рів3 № 18.16, 18.17; 18,18; 18.19.
Lumea particulelor elementare
Lecția în clasa 11
Scopul lecției:
Educational:
Introduceți elevii cu structura particulelor elementare, cu particularitățile forțelor și interacțiunea în interiorul miezului; Pentru a preda să rezume și să analizeze cunoștințele dobândite, să vă precizați corect gândurile; Promovarea dezvoltării gândirii, capacitatea de a structura informații; Educați relațiile emoționale și de valoare față de lume
În curs de dezvoltare:
Continuați dezvoltarea gândirii, abilitatea de a analiza, comparare, a face concluzii logice.
Dezvoltați Curiozitatea, capacitatea de a aplica cunoștințele și experiența în diferite situații.
Educational:
Dezvoltarea abilităților de echipă intelectuală; Educație a elementelor de bază ale conștiinței morale (gândire: responsabilitatea omului de știință, descoperitorul pentru roadele descoperirilor sale);
Treziți-vă în interesul studenților în literatura populară științifică, la studiul premiselor pentru deschiderea fenomenelor concrete.
Scopul lecției:
Creați condiții pentru dezvoltarea competențelor intelectuale și comunicative în care studentul va putea:
Apelați principalele tipuri de particule elementare;
Înțeleg multivitatea modelului standard modern al lumii;
Formulați ideile lor despre istoria dezvoltării particulelor elementare;
Analizați rolul dezvoltării fizicii elementare;
Clasificați particulele elementare prin compoziția lor;
Gândiți-vă la necesitatea de a avea propria poziție, consultați tolerant la un alt punct de vedere;
Afișați comunicarea confidențială atunci când lucrați în grup.
Tipul lecției: Studierea unui nou material.
Forma lecției: Lecție combinată.
Metode de lecție: Valabil, vizual, practic.
Echipament: Prezentare informatică, proiector multimedia, registrul de lucru al studenților, calculatorul personal.
| Etape lecție | Timp, min. | Metode și tehnici |
| 1. Administrarea organizației. Staționarea unei probleme de învățare. | Înregistrați tema lecției. Povestea profesorului. |
|
| 2. Actualizarea cunoștințelor (prezentarea elevului) | Povestea studenților despre cunoștințele existente, noi fundaluri. |
|
| 3. Studierea unui nou material (prezentarea cadrelor didactice) | Povestea profesorului folosind diapozitive. Observare. Conversaţie. Povestea studenților folosind diapozitive. |
|
| 4. Dezvoltarea materialului studiat. Fixare. | Consolidarea prin rezumatul de referință și lucrul cu un manual. Răspunde la întrebări. |
|
| 5. Rezumarea. Teme pentru acasă | Alocarea principalului profesor, studenți. |
În timpul clasei
Momentul organizatoric al lecției (Salut, verificând disponibilitatea studenților la lecție)
Astăzi, la lecție, ne vom uita la diverse viziuni pe dispozitivul lumii, din care particule totul este ceea ce ne înconjoară. Lecția va fi similară cu prelegerea și de la dvs., în principiu, este necesară atenția.
La începutul lecției, vreau să vă ofer în atenția dvs. povestea exercitării particulelor.
2. Actualizarea cunoștințelor. (Prezentarea lui Aleksakhina V. "Istoria dezvoltării cunoștințelor despre particule")
Glisați 2.. Atomismul antic - Sunt idei despre structura lumii de către oamenii de știință din antichitate. Potrivit Democritus, atomii au fost veșnici, neschimbați, indivizibili, caracterizați în forma și dimensiunile particulelor, care, conectând și deconectează, au format diferite corpuri.
Glisați 3. Datorită descoperirii oamenilor de știință, Dirac, Galileem și Newton, principiul relativității, legilor dinamicii, legilor conservării, legii lumii, în secolul al XVII-lea, atomismul anticilor a suferit schimbări semnificative și a stabilit în știință. imagine mecanică a lumii, care sa bazat pe interacțiunea gravitațională - toate corpurile și particulele sunt supuse acestuia, indiferent de taxă.
Glisați 4. Cunoștințele acumulate în studiul fenomenelor electrice, magnetice și optice au condus la necesitatea de a suplimenta și de a dezvolta imaginea lumii. Astfel, în secolul al XIX-lea și înainte de începutul secolului al XX-lea, a devenit dominată imaginea electrodinamică a lumii. A adresat două tipuri de interacțiuni - gravitaționale și electromagnetice. Dar ei nu au putut explica numai radiațiile termice, stabilitatea atomului, radioactivității, fotofefului, spectrului dezbrăcat.
Glisați 5. La începutul secolului al XX-lea a apărut ideea de cuantificare a energiei, care a fost susținută de Planck, Einstein, Bor, contoare, precum și dualismul de valuri corpusculare Louis de Broglie. Aceste descoperiri au marcat aspectul picturile câmpului cuantic ale lumiiîn care a fost adăugată și o interacțiune puternică. Dezvoltarea activă a fizicii particulelor elementare a început.
3. Studierea unui nou material
Până la anii treizeci, secolul al XX-lea, dispozitivul lumii părea oamenilor de știință în cea mai simplă formă. Ei au crezut că "setul complet" al particulelor din care constă substanța este un proton, neutron și un electron. Prin urmare, au fost numiți elementari. Aceste particule includ foton - purtătorul interacțiunilor electromagnetice.
Glisați 6. Modelul modern standard al lumii:
Materia constă în cuarci, leptoni și particule - purtători de interacțiune.
Pentru toate particulele elementare există posibilitatea de a detecta antiparticulele.
Dualismul valului corpuscular. Principiile incertitudinii și cuantificării.
Interacțiunile puternice, electromagnetice și slabe sunt descrise de teoriile Marii Asociații. Rămâne o gravitate neindicată.
Glisați 7. Miezul atomului constă din Hadrons, care constau din cuarci. ADRIC-uri - Particulele implicate în interacțiune puternică.
Clasificarea Hadrons: Mesonii constau dintr-un quark și un barion anticarian constau din trei nucleoni (protoni și neutroni) și
hyperons.
Glisați 8. Quark-urile sunt particule fundamentale din care constă pe Hadrons. În prezent, sunt cunoscute 6 soiuri diferite (mai des spun parfumurile) quark-uri. Quark păstrează o interacțiune puternică, implicată în puternic, slab și electromagnetic. Schimbați gluzurile între ele, particule cu masa zero și taxa zero. Pentru toate quark-urile sunt anticharka . Ele nu pot fi observate în formă liberă. Acestea au o încărcătură fracționată electrică: + 2 / 3e - numită U-Quarks (sus) și -1 / 3e - D-Quark (partea de jos).
Compozitie de quark electron - UUUD, Quark Compozitie Proton - UDD
Glisați 9. Particulele care nu sunt incluse în kernel - leptoni. Leptona sunt particule fundamentale care nu sunt implicate în interacțiune puternică. Astăzi sunt cunoscute 6 leptoni și 6 din anti-patse.
Toate particulele au anti-grele. Leptoni și antiparticulele lor: electron și positron cu ele electron neutrino și antineutrino. Muon și antimuon cu ei neutrino și antineutrino. Taon și Neutrino anti-anti-ton și Antineutrino.
Glisați 10.Toate interacțiunile în natură sunt manifestări de patru tipuri. interacțiuni fundamentale Între particule fundamentale - lepton și cuarci.
O interacțiune puternică Quark-uri sunat și gluoanele sunt purtătorii săi. Le leagă împreună, formând protoni, neutroni și alte particule. Indirect, aceasta afectează conexiunea protonilor în nucleele atomice.
Interacțiuni electromagnetice Particulele acoperite sunt supuse. În acest caz, sub influența forțelor electromagnetice, particulele în sine nu se schimbă, ci doar dobândesc proprietatea pentru a respinge în cazul acuzațiilor de același nume.
Interacțiune slabă Sunetele sunt supuse quark-urilor și leptonilor. Cel mai faimos efect al interacțiunii slabe este transformarea Quarkului inferior la cea superioară, care la rândul lor provoacă neutronul de a intra în proton, electron și antineutrino.
Una dintre cele mai semnificative soiuri de interacțiune slabă este interacțiunea Higgs. Conform ipotezelor, câmpul Higgs (fundal gri) umple întregul spațiu lichid, limitând gama de interacțiuni slabe. De asemenea, Higgs Boson interacționează cu Quarks și Leptoni, asigurând existența masei lor.
Interacțiune gravitațională. Este cel mai slab dintre cei cunoscuți. Aceasta implică totul fără particule de excepție și purtători de toate tipurile de interacțiune. Se efectuează datorită schimbului de graviton - singurul, care nu este încă deschis pe particulele experimentale. Interacțiunea gravitațională este întotdeauna atracție.
Glisați 11. Mulți fizicieni speră că, la fel cum au reușit să combine interacțiunile electromagnetice și slabe în electro-slabe, în cele din urmă va fi posibilă construirea teoriei care unește toate tipurile cunoscute de interacțiuni, numele "Asociației Mare".
4 . Consolidarea cunoștințelor.
Fixarea primară (Prezentare Gordienko J. "mare Hadron Collider". Oamenii de știință moderni încearcă să îmbunătățească procesul de studiere a particulelor, pentru a obține noi descoperiri pentru progresul științific și tehnologic. Pentru acest lucru, se construiesc centrele și acceleratoarele de cercetare grandioase. Unul dintre aceste mari Structurile sunt un Big Hadron Collider.
Consolidarea finală (Lucrul în grupuri: Răspunsuri la întrebările de pe manual)
Sunteți împărțiți în două grupuri: 1 rând și 2 rânduri. Aveți o sarcină pe frunze: trebuie să răspundeți la întrebări și veți găsi răspunsurile din manualul de la punctul 28 (p. 196 - 198).
Sarcini ale primului grup:
Câte particule fundamentale? (48)
Compoziția trimestrului electronului? (Uud)
Listează cele două interacțiuni cele mai puternice (puternice și electromagnetice)
Numărul complet de gluoni? (opt)
Sarcinile celui de-al doilea grup:
Câte particule stă la baza universului? (61)
Compoziția Quarkar of Proton? (UDD)
Listează cele două interacțiuni cele mai slabe (slabe și gravitaționale)
Ce particule fac interacțiunea electromagnetică? (foton)
Sărind liderii răspunsurilor la întrebări și cărți de schimb.
Rezultatul lecției.
Ați îndeplinit câteva aspecte ale dezvoltării fizicii moderne și acum aveți idei elementare despre modul în care se dezvoltă știința noastră și de ce avem nevoie de ea.
6. Tema. Punctul 28.
Sarcini ale primului grup:
1. Câte particule fundamentale? ______________
2. Compoziția Quark a electronului? ____________
3. Listați cele două interacțiuni cele mai puternice ______
4. Numărul total de gluzuri? _______
___________________________________________________________________
Sarcinile celui de-al doilea grup:
1. Câte particule stă la baza universului? ________
2. Proton de compoziție de trimestru? ___________
___________________________________________________________________
Sarcini ale primului grup:
1. Câte particule fundamentale? __________
2. Compoziția Quark a electronului? __________
3. Listați cele două interacțiuni cele mai puternice __________________________________________________________________________
4. Numărul total de gluzuri? _________
___________________________________________________________________
Sarcinile celui de-al doilea grup:
1. Câte particule stă la baza universului? ____________
2. Proton de compoziție de trimestru? _____________
3. Listați cele două interacțiuni cele mai slabe ______________________
4. Ce particule efectuează interacțiunea electromagnetică? ______
___________________________________________________________________
Sarcini ale primului grup:
1. Câte particule fundamentale? _____________
2. Compoziția Quark a electronului? ______________
3. Listați cele două interacțiuni cele mai puternice ________________________________________________________________________
4. Numărul total de gluzuri? _____
___________________________________________________________________
Sarcinile celui de-al doilea grup:
1. Câte particule stă la baza universului? ______
2. Proton de compoziție de trimestru? _________
3. Listați cele două interacțiuni cele mai slabe _______________________
4. Ce particule efectuează interacțiunea electromagnetică? _______
