Концепции современного естествознания


Характеристики элементарных частиц



страница10/64
Дата30.07.2018
Размер2.74 Mb.
ТипУчебное пособие
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   64
Характеристики элементарных частиц.

1. Одна из существенных характеристик элементарных частиц состоит в том, что они имеют крайне незначительные массы и размеры. Масса большинства из них составляет 10-24 грамма, а размер - порядка 10-16 сантиметра.

2. Другая характеристика элементарных частиц – это способность рождаться и уничтожаться, то есть испускаться и поглощаться при взаимодействии с другими частицами. Например, при взаимодействии (аннигиляции) двух противоположных частиц электрона и позитрона выделяется два фотона (кванта энергии): е- + е+ = 2γ

3. Следующей важной характеристикой является трансмутация, то есть «превращение» частиц при взаимодействии, причем масса новых частиц может превосходить массу исходных: часть энергии, выделившейся при взаимодействии, переходит в массу.

4. Элементарные частицы различаются по: 1) видам взаимодействия; 2) типам взаимодействия; 3) массе; 4) времени жизни; 5) спину; 6) электрическому или барионному заряду.

5. Элементарные частицы участвуют во всех видах фундаментального взаимодействия.



Фундаментальное взаимодействие.

Все разнообразие сил, действующих в природе, можно свести к четырем фундаментальным взаимодействиям: сильному, электромагнитному, слабому и гравитационному. Все взаимодействия между частицами вещества переносятся другими частицами – частицами-переносчиками взаимодействий, называемыми виртуальными, т. к. их нельзя зафиксировать при помощи детектора частиц. При некоторых условиях частицы-переносчики можно зарегистрировать в виде волн (например, электромагнитных волн для фотона).

Как происходит взаимодействие? Действие поля одной частицы вещества на другую частицу происходит в результате поглощения второй частицей одного из квантов, испущенных первой частицей. Например, один из электронов испускает фотон (квант) и переходит при этом в новое энергетическое состояние. Этот фотон поглощается другим электроном, и состояние последнего тоже изменяется.

Виды взаимодействия.

Сильное ядерное взаимодействие – обусловливает связь между протонами и нейтронами в атомных ядрах, а также связь между кварками в протонах и нейтронах. Переносчиком этого взаимодействия являются глюоны.

Электромагнитное взаимодействие – менее интенсивно, чем сильное ядерное, определяет связь между электронами и ядром в атоме, а также связь между атомами в молекуле. Переносчиком этого взаимодействия являются фотоны.

Слабое взаимодействие вызывает медленно текущие процессы, в частности процесс распада частиц, например, радиоактивные процессы. Переносчиком этого взаимодействия являются промежуточные векторные бозоны.

Гравитационное взаимодействие – это взаимодействие между отдельными частицами; сила этого взаимодействия в квантовой механике крайне мала вследствие малых расстояний и малости масс, но его сила значительно возрастает при взаимодействии больших масс. Переносчиком этого взаимодействия являются гипотетические, пока еще не обнаруженные частицы – гравитоны.

В квантовой механики все элементарные частицы могут взаимодействовать только по двум типам: адронному и лептонному.

По массе частицы подразделяют на тяжелые (протон, нейтрон, гравитон и др.), промежуточные (мезон) и легкие (электрон, фотон, нейтрино и др.) Фотон в состоянии покоя имеет нулевую массу.

По времени своего существования частицы подразделяются на стабильные, с достаточно длительным сроком существования (например, протоны, нейтроны в составе атома, электроны, фотоны, нейтрино и др.), квазистабильные, то есть имеющие достаточно короткое время жизни (например, античастицы) и нестабильные, имеющие предельно короткое время существования (например, резонансы).

Каждая элементарная частица имеет спин (от английского - вертеться, вращаться), характеризующий ее собственный момент количества движения, имеющий квантовую природу и не связанный с ее перемещением как целого. Спин измеряется целым или полуцелым числом. Элементарные частицы можно разделить по спину на бозоны и фермионы. Частицы с нулевым или целыми спинами (1 или 2) называют бозонами. Частицы с полуцелыми спинами называют фермионами. Частицы, из которых состоит вещество, являются фермионами, а частицы-переносчики взаимодействий – бозонами.

Концепция спина была введена в физику в 1925 году американским ученым Дж. Уленбеком и С. Гаудсмитом, предположившими, что электрон можно рассматривать как «вращающийся волчок».

Для элементарных частиц характерно наличие положительного или отрицательного электрического заряда, либо отсутствие электрического заряда вообще. Кроме электрического заряда, у элементарных частиц группы барионов присутствует барионный заряд.


Каталог: doci -> kafedri -> phil
phil -> Примерная тематика докладов аспирантов по философии науки в 2015-2016 уч г. Общие проблемы философии науки «Венский кружок»
phil -> Примерная тематика рефератов аспирантов по истории науки в 2015-2016 уч г
phil -> Вопросы к экзамену по дисциплине «Философские проблемы науки и техники»
phil -> Кандидатский экзамен по истории и философии науки
phil -> Чернов С. А. Начала философии. Ч. 2 – Учеб пособие – спбгут спб, 2005
phil -> Ш37 Рецензент
phil -> Вопросы к зачёту по дисциплине «Философские проблемы науки и техники»
phil -> Русская философия о роли личности в истории государства


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   64


База данных защищена авторским правом ©znate.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница