Zpráva otevírá hlavní vlastnosti elementárních částic. Otevření elementárních částic

Základní částice je považována za primární nebo nerozpustnou částici, která se skládá ze všech záležitostí. V moderní fyzice se však termín "elementární částice" používá pro název velké skupiny nejmenších částic hmoty. Tato skupina zahrnuje protony, neutrony, elektrony, fotony, pi-mesons, muony, těžké leptony, neutrinové tři typy, podivné částice (k-mesons, hyperons), různé rezonancy, "fascinované" částice a částice " "Částice, mezilehlé bosony (w ±, Z 0). Existuje pouze více než 500 částic. Částice působící na úlohu primárních prvků hmoty se nazývají " skutečné elementární částice» .

V historii vědy bylo první otevřená částice elektron - Dopravce záporného elektrického náboje. Elektron byl poprvé objeven anglickým fyzikem Josefem Thomson, V roce 1897 v roce 1919, anglický fyzik Ernest Rfford. Detekován proton - Částice, která je součástí atomových jader s kladným nábojem a hmotností, 1840krát vyšší než hmotnost elektronu. Další částice, která je součástí jádra - neutron, byl otevřen v roce 1932 anglický fyzik Jamese Chadwik.. Myšlenka fotonu, jako částicí, pochází z práce německé fyziky max. Prkno Představte v roce 1900 předpoklad kvantizace energie elektromagnetického záření. Ve vývoji myšlenky prkna, Einstein V roce 1905 to založilo elektromagnetická radiace je proud individuální kvanta ( photons.) A na tomto základě vysvětlil vzorce fotoečku. Přímé experimentální důkazy fotonové existence byly prováděny americkými fyzikem Robert Millykein (1912) a A. Compton. (1922).

Existence neutrino Poprvé se předpokládá Wulfgang Pauli. (1930), a experimentálně elektronový neutrino otevřeně pouze v roce 1962 americkými fyzikem F. Raens a K. Coon. První otevřená antiparticle je positron. S hmotností elektronu, ale s pozitivním elektrickým nábojem. Bylo objeveno ve složení kosmických paprsků americký fyzik K. Anderson v roce 1953 v roce 1946, Anderson a Nermiter (USA), který byl nalezen jako součást kosmických paprsků muons. S elektrickými náboje (μ - a μ +). Muony mají hmotnost asi 200 elektronových hmot a zbytek jejich vlastností se v blízkosti elektronu a positronu. V roce 1947, američtí fyzici pod vedením S. Powell otevřely π - a π + - mesons.. Existence takových částic se předpokládalo japonský fyzik H. Yukowa.v roce 1935 na začátku 50. let. Byla otevřena velká skupina částic s neobvyklými vlastnostmi, které obdržely jméno ". zvláštní. " První částice této skupiny jsou K - a K + - mesons, λ - hyperons byly nalezeny jako součást kosmických paprsků. Následné objevy "podivných" částic byly vyrobeny pomocí urychlovačů nabitých částic. Od počátku 50. let. Urychlovače se změnily na základní nástroj pro studii EC. V roce 1955 bylo otevřeno antiproton, 1956 - antineutron., 1960 – antisigmový hyperona v roce 1964 - nejtěžší hyperon -. V roce 1960, při akcelerátoři byli objeveni rezonanční částice. Jsou nestabilní a velmi mnoho, proto představují většinu ES.

V roce 1962 vědci zjistili, že existují dva různé druhy neutrino: Elektronický a Muon. V roce 1974, masivní a zároveň relativně stabilní " okouzlující»Částice (D 0, D +, F + atd.). V roce 1975 byl otevřen těžký analog elektronu a Muonu (τ - lepton.), v roce 1981 - " krásná»Částice a v roce 1983 - mezilehlé bosony (W ± a z 0).

Bylo tedy zjištěno, že svět EK je velmi složitý a rozmanitý. Mezi elementární částice Nejvíce je známo a používá se elektron. Všechno to začalo s tím, že projíždění proudu přes elektrolyte, Faradays měřil počet látek uvolňovaných na elektrodách, a přišly k myšlence, že v přírodě je nejmenší elektrický náboj, který se rovný solárním vodíku.

Anglický fyzik J. Stoni, přišel se zvláštním jménem pro nejmenší elektrický náboj - " elektron" Od středu XIX století, fyzici začali experimentovat s elektrickými výbojkami ve speciálních skleněných trubkách s elektrodami posazenými ve stěnách. Když byl plyn čerpán, při zahřívání katod se proud v řetězce nezastavil. Tento proud byl doprovázen krásnou a tajemnou záři. Je jasné, že proud nemůže projít prázdnotou. Přenos elektřiny z katody k anomu, volal katodické paprsky. Anglický fyzik Joseph. Thomson. Založil jsem povahu katodových paprsků, experimentálně ukázal, že katodové paprsky jsou tok nejmenších negativně nabitých částic. Hraje skleněnou trubku do magnetického pole, zkoumala odchylku katodových paprsků z přímky a zjistila, že nábojový poměr hmoty (E / Me) v elektroních je tisíckrát větší než u stejného vztahu pro vodíkové ionty ( E / mh) instalován Faraday.

Thomson, odvážně, přičemž hypotéza, že elektrony a vodíkové ionty nesou stejný elementární náboj, dospěl k závěru, že elektrony mají ve srovnání s atomy zanedbatelnou hmotnost. V nedělitelnosti atomu bylo pochybnost. Otevřete Henri Becquerem. atomy radioaktivity V roce 1896 byla konečně zmeškána tvrzení o nepostradatelném atomu. Začátkem 20. století, Ernest Rutherford ukázal, že ze tří typů paprsků -, p a γ emitovaných radia, β-paprsky, to jsou stejné elektrony, které Thomson viděl.

Otázky pro sebeovládání

1. Jaké jsou základní částice?

2. Kolik elementárních částic je stanoveno vědou?

3. Jaké částice se nazývají "skutečně elementární částice"

4. Jaká částice je první otevřená částice, v historii vědy?

5. Kdo a když jsem objevil elektron?

6. Kdo a kdy se protonový objev?

7. Kdo a kdy udělal neutronový objev?

8. Kdo a kdy našel foton?

9. Kdo a kdy navrhli existenci neutrinu?

10. V jakém roce experimentálně objevil neutrino?

11. Kdo a při objevili první antiplikátor positronu?

12. Kdo a kdy navrhli existenci mesonů?

13. V jakých letech byla objevena velká skupina částic, tzv. "Podivné".

14. V jakém roce byly objeveny částice "fascinované"?

15. V kterém roce byly objeveny "krásné" částice?

16. V kterém roce byly zjištěny částice, tzv. "Intermediate bosiny"?

17. Kdo a při otevírání radioaktivity atomů?

Úvod

1. Otevření elementárních částic

2. Teorie elementárních částic

2.1. Kvantová elektrodynamika (CAD)

2.2. Teorie kvarků

2.3. Teorie interakce Electroweak

2.4. Quantum Chromodynamic.

Závěr

Literatura

Úvod

Ve středu a druhé polovině dvacátého století, v těch částech fyziky, které se zabývají studiem základní struktury hmoty, byly získány skutečně úžasné výsledky. Nejprve se projevil v otevření celého souboru nových subatomických částic. Obvykle se nazývají elementární částice, ale ne všechny z nich jsou opravdu elementární. Mnohé z nich se zase skládají z ještě více elementárních částic.

Svět subatomických částic je skutečně různorodý. Mezi ně patří protony a neutrony, které jsou atomová jádra, stejně jako elektrony, které přitahují kolem jader. Existují však také takové částice, které v látce obklopující téměř nedochází. Čas jejich životů je extrémně malá, je to nejmenší zlomek sekundy. Po tomto extrémně krátké době se rozpadají do běžných částic. Existuje spousta takových nestabilních krátkodobých částic: je již několik stovek stovek.

V 60-70 letech, fyzici byli zcela sestřeleni s mnoha, odrůdou a neobvyklostí nově otevřených subatomických částic. Zdálo se, že by nekončí. Je to naprosto nepochopitelné, proč tolik částic. Jsou tyto elementární částice s chaotickými a náhodnými fragmenty hmoty? Nebo možná dělají klíč k poznání struktury vesmíru? Vývoj fyziky v následujících desetiletích ukázal, že o takové struktuře není pochyb. Na konci dvacátého století Fyzika začíná pochopit, jaká je hodnota každého z elementárních částic.

Svět subatomických částic je inherentní hluboký a racionální řád. Základem této objednávky je základním fyzickým interakcím.

1. Otevření elementárních částic.

Objevem elementárních hodin byl přirozený výsledek společného úspěchu ve studii struktury látky dosažené fyzikou na konci 19 V. Byl připraven komplexními studiemi optických spekter atomů, studium elektrických jevů v kapalinách a plynech, objevování fotovoltaicity, rentgenových paprsků, přírodní radioaktivity, což naznačuje existenci komplexní struktury hmoty.

Historicky první otevřená elementární částice byla elektronovým nosičem negativního elementárního elektrického náboje v atomech. V roce 1897 J. J. Thomson zjistil, že t. N. Katodické paprsky jsou tvořeny proudem nejmenších částic, které se nazývaly elektrony. V roce 1911 E. Rutherford, procházející alfa částice z přirozeného radioaktivního zdroje přes tenkou fólií různé látkyZjistil, že pozitivní náboj atomy se koncentruje v kompaktních formacích - jader a v roce 1919 zjištěno mezi částicemi vyšívané z atomových jader, protony - částic s jedním kladným nábojem a hmotností, 1840krát vyšší než elektronová hmota. Další částice, která je součástí jádra je neutronová - byla otevřena v roce 1932 J. Chadwick ve studiích interakce částic s berylliem. Neutron má hmotnost blízko hmotnosti protonu, ale nemá elektrický náboj. Objev neutronu ukončil detekci částic - konstrukční prvky Atomy a jejich jádra.

Závěr o existenci částic elektromagnetické pole - Photon - vezme svůj začátek z práce M. Planck (1900). Předpokládejme, že energie elektromagnetického záření absolutně černého tělesa je kvantována, prkno obdržel správný vzorec pro emisní spektrum. Rozvoj myšlenky Planck, A. Einstein (1905) postuloval, že elektromagnetické záření (světlo) ve skutečnosti je tokem jednotlivých kvanta (fotonů) a na tomto základě vysvětlil vzorce fotophilního účinku. Přímé experimentální důkazy fotonu existence byly dány R. Milliken (1912-1915) a A. Compton (1922).

Objev neutrinosu - částic, který téměř nereglukuje s látkou, vede svůj původ z teoretického odhadu V. Pauli (1930), který umožnil převzetí narození takové částice, aby odstranil obtíže se zákonem Zachování energie v procesech beta rozpadu radioaktivních jader. Experimentální existence neutrino byla potvrzena pouze v roce 1953 (F. Raine a Kowan, USA).

Od 30. a začátku 50. let. Studium elementárních částic bylo úzce souvisí se studiem kosmických paprsků. V roce 1932 byl pozitron (E +) - částice s elektronovou hmotou objevena jako součást kosmických paprsků, ale s pozitivním elektrickým nábojem. Positron byl první otevřený antiparticle. Existence E + přímo se vynořila z relativistické elektronové teorie, vyvinuté P. DIRAC (1928-31) krátce před objevem positronu. V roce 1936, američtí fyzici K. Anderson a S. Naitermaer objevili ve studiu Osmických paprsků Muons (jak příznaky elektrického náboje) - částic s hmotností asi 200 elektronových hmot, a jinak překvapivě v blízkosti vlastností na e-, e +.

V roce 1947, P + a P - mesons s hmotností 274 elektronických hmot, které hrají důležitou roli v interakci protonů s neutrony v jádrech v interakci protonů s neutrony v jadech, byly otevřeny v prostorových paprscích. Existence takových částic se předpokládá H. Yukowa v roce 1935.

Konec 40s - začátek 50. let. Oznámení velké skupiny částic s neobvyklými vlastnostmi, které byly nazývány "podivné". První částice této skupiny K + - a K - mesons, L-, S + -, S-, X - Hyperons byly otevřeny ve vesmírných paprscích, následný objev podivných částic byl vyroben na akcelerátory - instalace, které vytvářejí intenzivní toky rychlých protonů a elektronů. Při sazbě s látkou, zrychlené protony a elektrony způsobují nové elementární částice, které se stávají předmětem studia.

Od počátku 50. let. Urychlovače se změnily na základní nástroj pro studium elementárních částic. V 70. letech Energie částic přetaktovaných na akcelerátory byly desítky a stovky miliard elektronického obsahu (GEV). Touha ke zvýšení energií částic je způsobena skutečností, že vysoké energii otevírají schopnost studovat strukturu hmoty v kratších vzdálenostech, čím vyšší je energie kolidivních částic. Urychlovače významně zvýšily rychlost získávání nových dat a v krátkém čase rozšířila a obohacena naše znalosti o vlastnostech mikromyrů. Použití akcelerátorů ke studiu podivných částic umožnilo podrobněji studovat své vlastnosti, zejména vlastnosti jejich kolapsu, a brzy vedlo k důležitému objevu: objasnit možnost změny vlastností některých mikroprocesů v provozu zrcadlový odraz - tak H. Narušení mezer, víry (1956). Uvedení do provozu protonových akcelerátorů s energiemi v miliardách elektronického elektřiny povoleno otevřít těžké anti-skvrny: Antiproton (1955), Antineutron (1956), Antisigma Hyperona (1960). V roce 1964 byl otevřen nejzávažnější hyperon w- (s hmotností asi dvě masové proton). V šedesátých letech na akcelerátory byly otevřené velké číslo Extrémně nestabilní (ve srovnání s jinými nestabilními elementárních částic) částic zvané "rezonance". Většina většiny rezonancí přesahuje hmotnost protonu. První z těchto D1 (1232) byl známý od roku 1953. Ukázalo se, že rezonance představují většinu elementárních částic.

V roce 1962 bylo zjištěno, že existují dvě různé neutrinové: Elektronické a Muon. V roce 1964 byl v kolapsu neutrálních K-mesonů objeveno non-hořící t. Kombinovaná připravenost (ať už Zong-Tao a Yang Zhen Nin a nezávisle L. D. Landau zaveden v roce 1956), což znamená, že je třeba revidovat obvyklé názory na chování fyzikálních procesů v odrazové operaci.

V roce 1974 bylo objeveno masivní (v 3-4 protonových hmotách) a ve stejnou dobu relativně stabilní y-částice, s životem, neobvykle velký pro rezonance. Byli úzce spjata s novou rodinou elementárních částic - "fascinované", první představitelé, jejichž zástupci (D0, D +, LC) byly otevřeny v roce 1976. V roce 1975 byly první informace získány na existenci těžkého analogu Elektron a Muon (těžký Lepton t). V roce 1977 byly otevřeny ў částice s hmotností o tuctu protonové hmoty.

Tak, v průběhu let, které prošly od otevření elektronu, bylo odhaleno obrovský počet různých mikročástic. Svět elementárních částic se ukázal být velmi obtížné uspořádány. Neočekávané v mnoha ohledech byly vlastnosti objevených elementárních částic. Pro jejich popis, kromě vlastností vypůjčených z klasické fyziky, jako je elektrický náboj, hmotnost, moment množství pohybu, bylo nutné zavést mnoho nových speciálních charakteristik, zejména k popisu podivných elementárních částic - podivnosti (K. Nishidje, M. Gel-Man, 1953), "fascinovaný" elementární částice - "kouzlo" (američtí fyzici J. Bjerken, Sh. Glashou, 1964); Jména výše uvedených vlastností odrážejí neobvyklost popsanou vlastnostmi elementárních částic.

Studie vnitřní struktura Záležitost a vlastnosti elementárních částic z první jejich kroků byly doprovázeny radikální revizí mnoha dobře zavedených pojmů a nápadů. Vzory, které kontrolují chování hmoty v malých, byly tak odlišné od zákonů klasická mechanika a elektrodynamika, která požadovala zcela nové teoretické konstrukce pro jejich popis.

A požadované hodnoty. Sledování akcí, které musí být provedeny, aby bylo možné pokračovat ze zdrojových dat na požadované hodnoty, se nazývá algoritmus. 2. Historický vývoj modelů elementárních částic 2.1 Tři fáze ve vývoji fyziky elementárních částic první etapy. Z elektronu k positronu: 1897-1932GG (elementární částice - "demokritomy" atomy na hlubší úrovni), když řečtina ...

Omezený počet jevů: Newton Mechanics, nebo daleko od optimální nebo dokonalé techniky tvorby: Titanická vložka, Tu-144 letadla, "Concord", Černobyl NPP., kosmické lodě Série "Shuttle" a mnohem více. 3. Vývoj systematického přístupu ve vědě 3.1 Včasné pokusy o systematizovat fyzické znalosti prvního skutečně úspěšného pokusu o systematizovat znalosti o ...

III MICROWORLD

Pohybu a fyzické interakce.

Základní principy moderní fyziky a kvantové mechaniky: princip symetrie, princip komplementarity a poměr nejistot, princip superpozice, princip shody. "Apobatismus" v popisu struktury a mechaniky mikromyr.

Teologické pochopení trendů směrem k výstavbě "teorie všech".

Literatura pro studium:

1. Barbar I. Náboženství a věda: Historie a modernost. - M.: Biblický teologický institut St. AP. Andrei, 2001. - C. 199-216; 230-238; 253-256. (Elektronický zdroj: http://www.mpda.ru/publ/text/59427.html)

2. Gorelov A.a. Koncepty moderní přírodní věda. - M.: Vysokoškolské vzdělání, 2006. - C. 110-120.

3. Zelená B. Elegantní vesmír. Superrkupy, skryté rozměry a vyhledávání konečné teorie: za. z angličtiny - M.: Komkniga, 2007.

4. Zelená B. Cosmos tkanina: prostor, čas a textura reality: za. z angličtiny - M.: URSS, 2009.

5. OSIPOV A.I. Cesta mysli při hledání pravdy. - SPB.: Satis, 2007. - P. 100-110.

6. Sadochin a.p. Koncepty moderní přírodní vědy: kurs přednášek. - M.: Omega-L, 2006. - P. 64-78.

7. Feynman R.., Povaha fyzikálních zákonů. - M.: Science, 1987. (Elektronický zdroj: http://vivovoco.rsl.ru/vv/q_project/feynman/cont.htm)

Historie otevření elementárních částic: atomy, hadrony, kvarky, struny.

Podle starověkých řeckých filozofů Levkippu (λεύκιπος, v století na p. H.) a demokritus (Δηόόκκριτος; cca. 460 př.nl. E. - cca. 370 až r. H.) - Zakladatelé atomistiky, jsou v srdci světa lež atomy - Nejmenší nedělitelné částice, které jsou spojeny a tvoří všechny životy a nežive.

XVIII století. Bylo jasné, že atom je základní chemicky nedělitelný Částice molekula- Základní částice látky, která udržuje své vlastnosti, sestává z určitých "odrůd" atomů. Atomy jednoho druhu obdržely jména prvků. V roce 1869 vytvořil Dmitry Ivanovich Mendeleev Periodický systémobsahující 64 prvků (pro říjen 2009 117 chemické prvky S sekvenčními čísly od 1 do 116 a 118, z nichž 94 bylo nalezeno v přírodě (některé - pouze ve stopách), zbývající 23 bylo v důsledku toho umělé jaderné reakce).

Nicméně, v 1910s. Fyzici dospěli k závěru o delikatě atomu (ἄτομος - nedělitelné!). Je vytvořena řada modelů atomu, z nichž uznání získalo "planetární" model atomu s pozměňovacími návrhy-postulí (E. Rutherford, Ernest Rutherford; 1871 - 1937, N. Bor, Niels Bohr; 1885 - 1962).

Planetární model atomu byl velmi brzy deklarován nevhodným vzhledem k hlavnímu rozporu s tím, že harmonogram radiačního spektra: elektron otočující kolem pozitivně nabitého jádra nepřetržitě vyzařuje, tj. Ztratí energii a bude brzy nevyhnutelně "pád" k jádru. Situace byla opravena postuláty Boronu, ve kterých elektron nemohl nepřetržitě ztratit energii, radiační se vyskytuje v důsledku přechodu na hopping na podkladovou dráhu. Stvoření kvantová teorie Atom v 20s ukázal, že bórské postuláty musí být odmítnuty. Myšlenka atomu jádra současně zůstala stejná jako po experimentech Rutherfordu na rozptýlení alfa částic na začátku XX století: jádro se skládá z protonů a některých, méně elektrony. Neutron byl otevřen anglickým fyzikem J. Chadwickem (James Chadwick; 1891 - 1974) v roce 1932. DALŠÍ ČÁST DRAMA PŘIJÍMAT. To bylo věřil, že elektron, který letí z jádra s beta rozpadu, je jedním z elektronů, které byly v jádře. Ale teď už bylo známo, že jádro se skládá z protonů a neutronů. Kde je elektron? Vynikající italský fyzik E. FERMI (Enrico Fermi; 1901 - 1954) předložil paradoxní hypotézu. V jádře nejsou žádné elektrony, při rozpadu je narození elektronu a neutron se otočí do protonu. Takové řešení této problematiky se zdálo tak nepřijatelné, že přírodní solidní časopis odmítl zveřejnit článek FERMI na toto téma. Jedná se o první precedens z narození částic z energie. Řetězec podivných nápadů neuspěl. Japonský fyzikální lékař Hi-Tekhki Yukawa (1907 - 1981) postavený jednoduchý fyzikální model, ve kterém se v důsledku metabolismu nukleonů vyskytuje síla s nenulovou hmotností, drží nukleony v jádře. Yukawa také vypočítala hmotnost této "virtuální" částice. Podle pojmů fyziků té doby však může být částice rozpoznána jako stávající, pokud je také objevena ve svobodném stavu. Vyhledávání částice Yubaws ve vesmírných paprscích bylo vyrobeno, a to by se zdálo, že částice byla nalezena. Nicméně, zjištěná částice měla menší hmotnost než yukawa částice. Kromě toho se data objevila, že nalezená částice je podobná elektronu, ale těžší. V budoucnu byla částice pojmenována po Mu Meson (Greek. Έέέέέέσος - střední). Vyhledávání pokračovalo a ve čtyřicátých letech byla nalezena další plně vhodná částice (to se nazývá pi-meson). V roce 1948 obdržel Yukawa Nobelovu cenu.

Fyzici tedy realizovali možnost existence částic ve virtuálním státě, tj. Když se split jádro, částice není detekována, ale ve skutečnosti zajišťuje vzájemnou přitažlivost nukleonů v jádře. Ukázalo se, že nesporné nejen atomy, ale také "cihly", jejich jádra, protony a neutrony.

V šedesátých letech Bylo prokázáno, že tyto částice se skládají z ještě menších částic s zlomkovým pozitivním nebo negativním nábojem ( 1 /3 E. E.nebo 2/3 E. E.) - kvarky. Hypotéza, že "elementární" částice jsou postaveny ze specifických podjednotek, byl nejprve jmenován americkými fyzikem M. Gelle Mann (Murray Gell-Mann; narozený v roce 1929) a J. Collegone (narozen v roce 1937) v roce 1964. V období od roku 1969 do roku 1994 Bylo možné experimentálně potvrzovat, alespoň nepřímo, možnost existence kvarků.

Slovo "Quark" bylo vypůjčeno Helle Mann umění Romana J. Joyce "Pominics by Finnegana", kde v jedné z epizod, fráze "tři kvarky pro muster Mark!" (obvykle přeloženo jako "tři litry pro m. Mark!"). Slovo "Quark" sám v této frázi je údajně zvuk-kymácí výkřik mořských ptáků nebo znamená něco v německém slangu.

Quarks neexistují autonomně, "sami", ale pouze v systému - "elementární" částice (proton, neutron, atd.), A jsou popsány takovými specifickými parametry jako "aroma" (6 druhů, viz schéma) a "Barva" ("červená," modrá "," zelená "," starožitný "," Antisini "," Antselen "). Celkový náboj 2 nebo 3 kvarky, v kombinaci do systému, by měl být celé číslo (0 nebo 1). Množství barev je také nulová (bílá).

Quarks jsou "zataženo" s sebou díky silné fyzické interakci. Bylo navrženo, že kvarky se také podílet na elektromagnetických a slabých interakcích. Kromě toho, v prvním případě, kvarky nemění svou barvu a vůni, a ve druhé - mění vůni a udržují barvu.

Celkem bylo objeveno asi 400 elementárních částic během dvacátého století. Některé z nich, jak je uvedeno výše, mají určitou strukturu (proton, neutron), jiné jsou strukturální (elektron, neutrino, foton, Quark).

Základní částice mají poněkud velký počet parametrů, takže existuje několik standardních typů jejich klasifikací níže.

1. hmotnostní částice (klidová hmota, stanovená ve vztahu k hmotnosti hrubého elektronu, který je považován za nejjednodušší ze všech částic s hmotností):

photons. (ῶῶς, φωτός - světlo) - částice, které nemají hmotnosti zbytku a pohybují se rychlostí světla;

leptons(λεπτός - světlo) - lehké částice (elektron a odlišné typy neutrino);

mesons.(έέέέέέedediální) - průměrné částice s hmotností jednoho do tisíců elektronových hmot;

vyčnívající(βαρύς - těžké) - těžké částice s hmotností více než tisíce elektronu (protony, neutrony, hyperons, mnoho rezonancí).

2. Elektrickým nábojem, vždy vícenásobný základní jednotkový náboj - elektronový náboj (-1), který je považován za jednotku poplatků za celou jednotku. Nabíjení částic může být negativní, pozitivní nebo nulový. Jak bylo uvedeno výše, kvarky jsou charakterizovány frakčním elektrickým nábojem.

3. Podle typu fyzické interakce (viz níže), ve kterých se účastní určité elementární částice. Podle tohoto ukazatele mohou být rozděleny do tří skupin:

· hadron(ἁΔρός - těžké, velké, silné) zapojené do elektromagnetických, silných a slabých interakcí (mesons a baryons);

· leptonsúčastnit se pouze v elektromagnetických a slabých interakcích;

· Částice - interakční dopravníky (photons.- nosiče elektromagnetické interakce, \\ t glueions -silná interakční dopravci, těžký vektor bosons.- nosiče slabé interakce, hypotetické gravitons -Částice poskytující gravitační interakci).

4. V životnosti částic:

· stabilní "dlouhé játra" (foton, neutrino, neutron, proton, elektron; životnost - v nekonečnu);

· quasistable (rezonance); Doba existence je 10 -24 -10 -26 s.; dezintegrovaný v důsledku elektromagnetické a slabé interakce;

· nestabilní (Většina základních částic; doba jejich života je 10 -10 - 10 -24 c).

5. Na zadní straně (z angličtiny. rOZTOČIT. - Vřeteno, tah (SIA)) - jeho vlastní moment množství pohybu (pulzní) částic, jeho vnitřní stupeň svobody, poskytující další fyzický stav. Na rozdíl od klasického momentu množství pohybu, který může trvat libovolné hodnoty, spin trvá pouze pět možných hodnot. Může být rovna celku (0, 1, 2) nebo polo-integeru (1/2 (elektron, proton, neutron), 3/2 (omega-hyperon)) číslo. Částice s polovičním heerem se nazývají fermionesas celkem - bosons. (fotony se spinem 1; mesons - 0; gravitons - 2).

Každá částice má vlastní antipartice (látka a antimát). Když se setkávají, vzájemná zničení (annihilace) se vyskytuje a rozlišuje se velké množství energie.

Pravidely nalezené ve vlastnostech elementárních částic a divize z nich na "rodinné" nebo "generaci" umožnily zvýšit otázku přítomnosti vnitřních hlubokých vzorů, které určují jejich vlastnosti (viz schéma).

Existují teorie vysvětlující strukturu mikromyr (například standardní model). V 70. letech. Objevil se velmi originál teorie strun (John Henry Schwartz, Schwartz, R. 1941; Venetsiano, Gabriele Veneziano; narozen 1942; M. Green, Michael Greene atd.). Teorie strun - Směr matematické fyziky, studium ne bodových částic, tolik úseků fyziky, a jednorozměrný prodloužený geometrické objekty - kvantum Řetězce. Teorie je založena na hypotéze, která zahrnuje, že všechny základní částice a jejich interakce vznikají v důsledku oscilovaných (vzrušených stavů) a interakce ultramikroskopických kvantových řetězců na stupnici pořadí takzvaného. Délka prkno je 10 -33 m, stejně jako zvuky různých frekvencí jsou generovány vibracemi řetězce hudebního nástroje. Kromě toho se samotný prostor a čas považuje za deriváty určitých režimů strunných oscilací. Vesmír, skládající se z nesčetných množství těchto oscilačních řetězců, je podobný znějícímu "prostorové symfonii". Navzdory usnesení řady stávajících problémů zůstává teorie řetězců především matematickou abstrakcí, která vyžaduje experimentální potvrzení.

Objev elementárních částic byl přirozený výsledek společného úspěchu ve studii struktury látky dosažené fyzikou na konci 19 V.

Byl připraven komplexními studiemi optických spekter atomů, studium elektrických jevů v kapalinách a plynech, objevování fotovoltaicity, rentgenových paprsků, přírodní radioaktivity, což naznačuje existenci komplexní struktury hmoty.

Historicky první otevřená elementární částice byla elektronovým nosičem negativního elementárního elektrického náboje v atomech. V roce 1897, J. J. Thomson zjistil, že katodové paprsky jsou tvořeny proudem nejmenších částic, které byly pojmenované elektrony.

V roce 1911, E. rutherford, procházející alfa částice z přirozeného radioaktivního zdroje přes tenké fólie různých látek, zjistil, že kladný náboj v atomech se zaměřuje na kompaktní formace - jádra a v roce 1919 objevil mezi částicemi unikly z atomových jader, protony - Částice s jedním kladným nábojem a hmotností, 1840krát vyšší než hmotnost elektronu. Další částice, která je součástí jádra, je neutronová - byla otevřena v roce 1932 J. Chadwickem ve studiích interakce A-částic s beryllium. Neutron má hmotnost blízko hmotnosti protonu, ale nemá elektrický náboj. Objev neutronu ukončil detekci částic - konstrukčních prvků atomů a jejich jádra.

Závěr o existenci částic elektromagnetického pole - foton - vezme jeho začátek z práce M. Planck (1900). Předpokládejme, že energie elektromagnetického záření absolutně černého tělesa je kvantována, prkno obdržel správný vzorec pro emisní spektrum. Rozvoj myšlenky Planck, A. Einstein (1905) postuloval, že elektromagnetické záření (světlo) je vlastně proudem jednotlivých kvanta (fotonů) a na tomto základě vysvětlil vzorce fotografického efektu. Přímé experimentální důkazy o existenci fotonu byly dány R. Millique (1912-1915) a A. Compton (1922).

Objev neutrinosu - částic, který téměř nereglukuje s látkou, vede svůj původ z teoretického odhadu V. Pauli (1930), který umožnil převzetí narození takové částice, aby odstranil obtíže se zákonem Zachování energie v procesech beta rozpadu radioaktivních jader. Experimentální existence neutrina byla potvrzena pouze v roce 1953 (F. Raine a K. Kowen, USA).

Od 30. a začátku 50. let. Studium elementárních částic bylo úzce souvisí se studiem kosmických paprsků. V roce 1932, pozitron (E +) - částice s elektronovou hmotností byl objeven jako součást kosmických paprsků, ale s pozitivním elektrickým nábojem. Positron byl první otevřený antiparticle. Existence E + přímo se vynořila z relativistické elektronové teorie, vyvinuté P. DIRAC (1928-31) krátce před objevem positronu. V roce 1936, američtí fyzici K. Anderson a S. Nestrameer našli ve studiu kosmických paprsků Muons (oba elektrické nápoje) - částic s hmotností asi 200 buněk elektronu a ve zbytku překvapivě k vlastnostem e-, e +.

V roce 1947, P + a P - mesons s hmotností 274 elektronických hmot, které hrají důležitou roli v interakci protonů s neutrony v jádrech v interakci protonů s neutrony v jádrech v interakci protonů s neutrony Jádra, byla také objevena v S. Powell Group. Existence takových částic se předpokládá H. Yukowa v roce 1935.

Od počátku 50. let. Urychlovače se změnily na základní nástroj pro studium elementárních částic. V 70. letech Energie částic přetaktovaných na akcelerátory byly desítky a stovky miliard elektronického obsahu (GEV). Touha ke zvýšení energií částic je způsobena skutečností, že vysoké energii otevírají schopnost studovat strukturu hmoty v kratších vzdálenostech, čím vyšší je energie kolidivních částic. Urychlovače významně zvýšily rychlost získávání nových dat a v krátkém čase rozšířila a obohacena naše znalosti o vlastnostech mikromyrů. Použití akcelerátorů ke studiu podivných částic umožnilo podrobněji studovat své vlastnosti, zejména rysy jejich rozpadu, a brzy vedlo k důležitému objevu: objasnit možnost změny vlastností některých mikroprocesů v provozu Zrcadlo odraz - narušení prostor, připravenost (1956). Uvedení do provozu protonových akcelerátorů s energiemi v miliardách obsahu elektronů dovoleno otevřít těžké anticascies: Antiproton (1955), Antineutron (1956), Antisigma Hyperona (1960). V roce 1964 byl otevřen nejzávažnější hyperon w- (s hmotností asi dvě masové proton). V šedesátých letech U akcelerátorů bylo otevřeno velké množství extrémně nestabilní (ve srovnání s jinými nestabilními elementárními částicemi) částic, které byly nazývány "rezonance". Většina většiny rezonancí přesahuje hmotnost protonu. První z těchto D1 byl známý od roku 1953. Ukázalo se, že rezonance tvoří hlavní část elementárních částic.

V roce 1962 bylo zjištěno, že existují dvě různé neutrinové: Elektronické a Muon. V roce 1964, v pádu neutrálních k-mesonů, že Kombinovaná připravenost (Li Zun-Dao a Jan Zhen Dinom a nezávisle Ld Landau v roce 1956), což znamená, že je třeba revidovat obvyklé názory na chování fyzikálních procesů v provozu odrazu.

V roce 1974 byly objeveny masivní (v 3-4 protonových hmotách) a zároveň relativně stabilní částice Y, s časem života, neobvykle velký pro rezonance. Byli úzce spojeni s novou rodinou elementárních částic - "fascinované", první zástupci, jejichž zástupci (D0 D +, LC) byly otevřeny v roce 1976. V roce 1975 byly první informace získány na existenci těžkého analogu Electron a Muon (Heavy Lepton T). V roce 1977 byly objeveny ў částice s vážením asi tucet protonové hmoty.

Existence elementární částice Vědci objevili ve studiu jaderných procesů, takže až do středu XX století, fyzika elementárních částic byla rozdělena nukleární fyzika. V současné době jsou tyto části fyziky blízké, ale nezávislé, kombinované komunity mnoha otázek, které jsou v úvahu a aplikované výzkumné metody. Hlavním úkolem fyziky elementárních částic je studium přírody, vlastností a vzájemných transformací elementárních částic.

Myšlenka, že svět tvoří základní částice , Má to dlouhá historie. Poprvé, myšlenka existence nejmenších neviditelných částic, z nichž všechny okolní věci sestávají, byla vyjádřena 400 let před naší érou řeckého filozofa Democrit. Zavolal tyto atomy částic, tj. Nedělitelným částicemi. Věda začala používat myšlenku atomů pouze na začátku XIX století, kdy na tomto základě bylo možné vysvětlit řadu chemických jevů. Ve 30. letech XIX století v teorii elektrolýzy vyvinuté M. Faradayem se objevil koncept iontu a byl měřen elementární náboj. Konec XIX století byl poznamenán otvorem fenoménu radioaktivity (1896, A. becquer), stejně jako objevy elektronů (1897, J. Thomson) a a-částic (1899, E. Rutford). V roce 1905 měla fyzika myšlenka kvanta elektromagnetického pole - fotony (A. Einstein).

V roce 1911 byl otevřen atomový jádro (E. Rutherford) a nakonec ukázal, že atomy mají složitou strukturu. V roce 1919, Rutherford v rozdělovacích výrobcích jaderných atomů řady prvků objevil protony. V roce 1932 otevřel J. Chadwick Neutron. Bylo jasné, že jádra atomů, stejně jako samotné atomy, mají komplexní strukturu. Teorie protonové neutronové struktury jader (D. D. Ivanenko a V. Heisenberg). Ve stejném roce 1932 byl pozitron (K. Anderson) otevřen ve vesmírných paprscích). Positron je pozitivně nabitá částice, která má stejnou hmotnost a stejný (modul) náboj jako elektron. Existence positronu byla předvídána P. Dirakem v roce 1928. V těchto letech byly objeveny vzájemné transformace protonů a neutronů a bylo zjištěno a bylo jasné, že tyto částice nebyly také nezměněny elementární "cihly" přírody. V roce 1937 byly v kosmických paprscích objeveny částice s hmotností 207 elektronických hmot. muona (μ-mesons.). Pak bylo otevřeno v roce 1947-1950 pivoňky (tj. π-mesons.), Který, podle moderních nápadů, komunikovat mezi nukleony v jádře. V následujících letech, počet nově otevřených částic začal rychle růst. To bylo usnadněno studiem kosmických paprsků, vývoje urychlovače a studia jaderných reakcí.

V současné době je známo asi 400 částic velikosti podceňky, které se nazývají elementární. Drtivá většina těchto částic jsou nestabilní. Výjimkou je pouze foton, elektron, proton a neutrino. Všechny ostatní částice po určitých intervalech spontánní Transformace do jiných částic. Nestabilní elementární částice jsou od sebe velmi odlišné od sebe v době života. Nejčastější částice je neutronová. Neutronův život asi 15 minut. Jiné částice "žijí" mnohem menší čas. Průměrná životnost μ-meson je například 2,2 × 10 -6 C, neutrální π-meson - 0,87 · 10 -16 s. Mnoho masivních částic - hyperons. - Mají průměrnou životnost životnosti asi 10 -10 s.

V době života je několik desítek částic, lepší než 10 -17 p. Měřítko mikromyr je značný čas. Takové částice se nazývají relativně stabilní . Většina krátkodobý Elementární částice mají časy života asi 10 -22 -10 -23 s.

Schopnost vzájemných transformací je nejdůležitější vlastnost všech elementárních částic. Jsou schopni se narodit a zničit (emitovat a absorbovat). To platí i pro stabilní částice s jediným rozdílem, že konverze stabilních částic dochází spontánně, a při interakci s jinými částicemi. Příklad může sloužit zničení (tj. zmizení) Elektron a positron, doprovázený narozením vysokých energetických fotonů. Může proudit a reverzní proces - narození Například pár elektron-positron, když je kolize fotonu poměrně vysoká energie s jádrem. Takové nebezpečné dvojče, které pro elektron je positron, je také protonem. To se nazývá antiprotonon. . ANTIPROTON Elektrický náboj negativní. V současné době anticascies. Našel všechny částice. Anticascies jsou proti částicům proti částic, protože při splnění jakékoliv částice s antiparticlem, jejich annihilace dochází, tj. Obě částice zmizí, otočí se na záření kvanta nebo jiné částice.

Antikaskulární byl nalezen i v neutronu. Neutron a Antineutron se liší pouze na známkách magnetického momentu a tzv. Baryonového náboje. Je možná existence atomů antitury.Čí jádra se skládají z antinoklonů a skořápka je z pozitronů. S zničením antihmoty s látkou se energie zbytku promění v energii radiace Quanta. Jedná se o obrovskou energii, která je výrazně lepší než ta, která se vyznačuje jadernými a termonukčními reakcemi.

V rozmanitosti elementárních částic je známo, že je nalezen více či méně štíhlé klasifikační systém. V záložce. 6.9.1 Některé snížení jsou prezentovány o vlastnostech elementárních částic v době života více než 10 -20 s. Z mnoha vlastností charakterizujících elementární částici, tabulka označuje pouze hmotnost částic (v elektronických hmotách), elektrický náboj (v jednotkách elementárního náboje) a okamžikem pulsu (tzv. roztočit ) V jednotkách konstantního prkna ħ = h. / 2π. Tabulka také indikuje průměrnou životnost částic.

Základní částice jsou kombinovány do tří skupin: photons. , leptons a hadron .

Skupina photons. Jediná částice je foton, což je nosič elektromagnetické interakce.

Následující skupina se skládá ze světelných částic - lepton.. Tato skupina zahrnuje dvě odrůdy neutrinu (elektronů a MUON), elektronu a μ-mesonu. Leptons zahrnují jinou řadu částic, které nejsou specifikovány v tabulce. Všechny leptány mají točit

Třetí velká skupina jsou těžké částice zvané adronomes. Tato skupina je rozdělena do dvou částí. Lehčí částice tvoří podskupinu mesons. . Nejjednodušší z nich jsou pozitivní a negativně nabité, stejně jako neutrální π-mesons s hmotnostmi asi 250 elektronických hmot (tabulka 6.9.1). Pivoňky jsou jaderné pole Quanta, stejně jako fotony jsou kvantové elektromagnetického pole. Tato podskupina také zahrnuje čtyři K-Meson a jeden η 0-1.1son. Všechny mesons mají spin rovný nule.

Druhá podskupina - vyčnívající - zahrnuje těžší částice. Je to nejrozsáhlejší. Nejlehčí bariony jsou nukleony - protony a neutrony. Následují tzv. Headonons. Uzavírá tabulku omega-mínus-hyperon, otevřeno v roce 1964. Jedná se o těžkou částici s hmotností 3273 elektronických hmot. Všechny barioné mají točit

Hojnost otevřených a nově otevřených hadronů přineslo vědce k myšlence, že jsou všechny postaveny od některých dalších zásadních částic. V roce 1964, hypotéza potvrzená následnými studiemi byla nominována americkým fyzikem, potvrzený následnými studiemi, že všechny těžké částice - hadrony jsou postaveny z více základních částic zvaných kvarky . Na základě hypotézy Quarrencie byla chápána struktura již známých hadronů, ale byla předpovězena existence nových. Teorie Gelle Mana předpokládala existenci tří kvarků a tři starožitnosti spojující mezi sebou v různých kombinacích. Každý barion se tedy skládá ze tří kvarků, antibranií - ze tří starožitností. Mesons se skládají z několika Quark Antikvariarie.

S přijetím hypotézy Quark bylo možné vytvořit štíhlý systém elementárních částic. Předpokládané vlastnosti těchto hypotetických částic se však ukázaly jako neočekávané. Elektrický náboj Quarks by měl být vyjádřen frakční číslarovnocenné a základní poplatek.

Četné hledání kvarků ve volném stavu, vyrobeném při vysokých energetických akcelerátorech a ve vesmírných paprscích, se ukázalo být neúspěšné. Vědci se domnívají, že jeden z důvodů nepozorovatelnosti volných kvarků je možná jejich velké masy. To zabraňuje zrození kvarků s energiemi, které jsou dosaženy na moderních akcelerátorech. Nicméně, většina specialistů je nyní přesvědčen, že Quarks existují uvnitř těžkých částic - Hadron.