Элементарные частицы, их классификация - Элементарные частицы - Квантовая физика

Цель: рассмотреть классификацию элементарных частиц.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проведение самостоятельной работы

Вариант I

1. Одно из свойств элементарных частиц - способность ... (превращаться друг в друга.)

2. Какие элементарные частицы называют стабильными? (Частицы, которые могут существовать в свободном состоянии неограниченное время.)

3. Является ли нейтрон стабильной частицей? (Нет.)

4. Означает ли распад частицы на две или большее число частиц, что данная частица состоит из нескольких частиц? (Нет.)

5. Что является главным фактором существования элементарных частиц? (Взаимное их превращение.)

6. Какие взаимодействия определяют устойчивость ядер в атомах? (Ядерные.)

Вариант II

1. Существуют ли в природе неизменные частицы? (Не существуют.)

2. Сколько живет нейтрон вне атома ядра? (15 минут.)

3. Опытом, подтверждающим реальность явления превращения электромагнитного поля в вещество, является рождение пар электрон-позитрон при поглощении γ-квантов, обладающих энергией ... (больше 1 МэВ.)

4. Какое взаимодействие ответственно за превращение элементарных частиц друг у друга? (Сильное, слабое, электромагнитное.)

5. Что является главным фактором существования элементарных частиц? (Взаимное их превращение.)

6. Какое взаимодействие носит универсальный характер? (Гравитационное.)

III. Изучение нового материала

В 1955 г. был открыт антипротон, а в 1959 г. - антинейтрон. После обнаружения π-мезона было обнаружено много других частиц. Ныне их насчитывается не одна сотня.

Элементарные частицы делятся на четыре класса:

I - Фотоны - только электромагнитное взаимодействие;

II - Лектоны (12 частиц): электрон, мюон, нейтрино и др.

III - Мезоны (8 частиц): π-мезоны, π-ионы и др.

IV - Барионы (18 частиц) протоны, нейтроны и др.

Один из способов классификации элементарных частиц основан на взаимодействии частиц.

Вид взаимодействия	Взаимодействие частицы	Радиус действия сил	Относительные силы взаимодействия	Частицы - носители взаимодействия
Сильное	Кварки Нуклоны	10-15 м	1	Глюоны Мезоны
Электромагнитное	Частицы с электрическими зарядами	∞	10-2	Фотоны
Слабое	Кварки Лептоны	10-17 м	10-3	Промежуточные бозоны
Гравитационное	Все частицы	∞	10-39	Гравитоны

Между элементарными частицами могут осуществляться четыре различных типа взаимодействий. Каждый тип взаимодействия осуществляется с помощью квантов соответствующего поля. Не обнаружены пока экспериментально кванты гравитационного поля (гравитоны).

К настоящему времени на роль «настоящих элементарных частиц, т. е. частиц, не построенных из каких-то других частиц, претендуют шесть легких частиц, называемых нептонами и шесть кварков. Эти частицы называют фундаментальными элементарными частицами. Правда, у каждой из этих частиц имеется своя античастица.

В элементарных процессах сохраняются импульс, энергия, электрический заряд, момент импульса.

Материя не только многообразна в своих формах, но и едина в своей сущности. Аннигиляция медленного позитрона с электроном приводит к возникновению двух фотонов, каждый с энергией Е = m_сс² (аннигиляционное излучение).

Может происходить превращение фотонов в вещество. Фотоны движутся из точки аннигиляции в противоположных направлениях в соответствии с законом сохранения импульса.

IV. Вопросы для закрепления

- Какие типы фундаментальных взаимодействий вы знаете?

- Что общего можно сказать о механизме фундаментальных взаимодействий?

- Что является переносчиком гравитационного взаимодействия?

- Посредством чего осуществляется электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами и что является переносчиком взаимодействия?

- За счет чего происходит взаимодействие между протонами и нейтронами при сильном взаимодействии?

- Что такое кварки?

- В чем заключается природа слабого взаимодействия?

V. Подведение итогов урока

Домашнее задание

п. 116.