Σχέδιο

Τα στοιχειώδη σωματίδια και τα πεδία τους αφηρημένα. Σύντομη ταξινόμηση και ιδιότητες των σωματιδίων

Δημοτικό δημοσιονομικό εκπαιδευτικό ίδρυμα –

Γυμνάσιο Νο. 7 στο Μπέλγκοροντ

Ανοιχτό μάθημα φυσικής

Βαθμός 11

"Στοιχειώδη σωματίδια"

Προετοιμάστηκε και διεξήχθη:

Καθηγητής Φυσικής

Polshchikova A.N.

Belgorod 2015

Θέμα: Στοιχειώδη σωματίδια.

Τύπος μαθήματος: μάθημα μελέτης και πρωταρχική εμπέδωση της νέας γνώσης

Μέθοδος διδασκαλίας:διάλεξη

Μορφή μαθητικής δραστηριότητας: μετωπική, συλλογική, ατομική

Σκοπός του μαθήματος: να επεκτείνει την κατανόηση των μαθητών για τη δομή της ύλης· εξετάστε τα κύρια στάδια στην ανάπτυξη της φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων. δίνουν την έννοια των στοιχειωδών σωματιδίων και τις ιδιότητές τους.

Στόχοι μαθήματος:

Εκπαιδευτικός : να εισαγάγει τους μαθητές στην έννοια του στοιχειώδους σωματιδίου, την τυπολογία των στοιχειωδών σωματιδίων, καθώς και μεθόδους για τη μελέτη των ιδιοτήτων των στοιχειωδών σωματιδίων.

Αναπτυξιακή: ανάπτυξη του γνωστικού ενδιαφέροντος των μαθητών, διασφαλίζοντας την εφικτή συμμετοχή τους στην ενεργό γνωστική δραστηριότητα.

Εκπαιδευτικός: εκπαίδευση των καθολικών ανθρώπινων ιδιοτήτων - συνειδητοποίηση της αντίληψης των επιστημονικών επιτευγμάτων στον κόσμο. αναπτύσσοντας περιέργεια και αντοχή.

Εξοπλισμός για το μάθημα:

Διδακτικό υλικό: υλικό σχολικού βιβλίου, κάρτες με τεστ και πίνακες

Οπτικά βοηθήματα: παρουσίαση

Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων

(Παρουσίαση)

1. Οργάνωση της έναρξης του μαθήματος.

Δραστηριότητες δασκάλου: Αμοιβαίοι χαιρετισμοί μεταξύ δασκάλου και μαθητών, επιδιόρθωση μαθητών, έλεγχος της ετοιμότητας των μαθητών για το μάθημα. Οργάνωση προσοχής και ένταξη των μαθητών στον επιχειρηματικό ρυθμό της εργασίας.

Προβλεπόμενη δραστηριότητα μαθητή: οργάνωση της προσοχής και ένταξη στον επιχειρηματικό ρυθμό της εργασίας.

2. Προετοιμασία για το κύριο στάδιο του μαθήματος.

Δραστηριότητες δασκάλου: Σήμερα θα αρχίσουμε να μελετάμε μια νέα ενότητα της «Κβαντικής Φυσικής» - «Στοιχειώδη Σωματίδια». Σε αυτό το κεφάλαιο θα μιλήσουμε για τα πρωτεύοντα, αδιάσπαστα σωματίδια από τα οποία είναι δομημένη όλη η ύλη, για τα στοιχειώδη σωματίδια.

Οι φυσικοί ανακάλυψαν την ύπαρξη στοιχειωδών σωματιδίων όταν μελετούσαν τις πυρηνικές διεργασίες, έτσι μέχρι τα μέσα του 20ου αιώνα, η φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων ήταν κλάδος της πυρηνικής φυσικής. Επί του παρόντος, η φυσική στοιχειωδών σωματιδίων και η πυρηνική φυσική είναι στενοί αλλά ανεξάρτητοι κλάδοι της φυσικής, που ενώνονται από την κοινότητα πολλών προβλημάτων που εξετάζονται και τις ερευνητικές μεθόδους που χρησιμοποιούνται.

Το κύριο καθήκον της φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων είναι η μελέτη της φύσης, των ιδιοτήτων και των αμοιβαίων μετασχηματισμών των στοιχειωδών σωματιδίων.

Θα είναι επίσης το κύριο καθήκον μας στη μελέτη της φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων.

3. Αφομοίωση νέων γνώσεων και μεθόδων δράσης.

Δραστηριότητες δασκάλου: Θέμα μαθήματος: "Στάδια ανάπτυξης της φυσικής στοιχειωδών σωματιδίων." Σε αυτό το μάθημα θα εξετάσουμε τις ακόλουθες ερωτήσεις:

Η ιστορία της ανάπτυξης των ιδεών ότι ο κόσμος αποτελείται από στοιχειώδη σωματίδια

Τι είναι τα στοιχειώδη σωματίδια;

Πώς μπορεί κανείς να αποκτήσει ένα απομονωμένο στοιχειώδες σωματίδιο και είναι δυνατόν;

Τυπολογία σωματιδίων.

Η ιδέα ότι ο κόσμος αποτελείται από θεμελιώδη σωματίδια έχει μακρά ιστορία. Σήμερα, υπάρχουν τρία στάδια στην ανάπτυξη της φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων.

Ας ανοίξουμε το σχολικό βιβλίο. Ας εξοικειωθούμε με τα ονόματα των σταδίων και τα χρονικά πλαίσια.

Στάδιο 1. Από το ηλεκτρόνιο στο ποζιτρόνιο: 1897 - 1932.

Στάδιο 2. Από το ποζιτρόνιο στα κουάρκ: 1932 - 1964.

Στάδιο 3. Από την υπόθεση του κουάρκ (1964) μέχρι σήμερα.

Δραστηριότητες δασκάλου:

Στάδιο 1.

Στοιχειώδες, δηλ. το πιο απλό, πιο αδιαίρετο, έτσι φανταζόταν το άτομο ο διάσημος αρχαίος Έλληνας επιστήμονας Δημόκριτος. Επιτρέψτε μου να σας υπενθυμίσω ότι η λέξη "άτομο" στη μετάφραση σημαίνει "αδιαίρετο". Για πρώτη φορά, η ιδέα της ύπαρξης μικροσκοπικών, αόρατων σωματιδίων που αποτελούν όλα τα γύρω αντικείμενα εκφράστηκε από τον Δημόκριτο 400 χρόνια π.Χ. Η επιστήμη άρχισε να χρησιμοποιεί την ιδέα των ατόμων μόνο στις αρχές του 19ου αιώνα, όταν σε αυτή τη βάση ήταν δυνατό να εξηγηθούν ορισμένα χημικά φαινόμενα. Και στα τέλη αυτού του αιώνα ανακαλύφθηκε η πολύπλοκη δομή του ατόμου. Το 1911 ανακαλύφθηκε ο ατομικός πυρήνας (E. Rutherford) και τελικά αποδείχθηκε ότι τα άτομα έχουν πολύπλοκη δομή.

Ας θυμηθούμε παιδιά: ποια σωματίδια αποτελούν μέρος του ατόμου και τα χαρακτηρίζουμε εν συντομία;

Προβλεπόμενη δραστηριότητα μαθητή:

Δραστηριότητες δασκάλου: παιδιά, ίσως κάποιοι από εσάς θυμάστε: από ποιον και σε ποια χρόνια ανακαλύφθηκαν το ηλεκτρόνιο, το πρωτόνιο και το νετρόνιο;

Προβλεπόμενη δραστηριότητα μαθητή:

Ηλεκτρόνιο.Το 1898, ο J. Thomson απέδειξε την πραγματικότητα της ύπαρξης ηλεκτρονίων. Το 1909, ο R. Millikan μέτρησε για πρώτη φορά το φορτίο ενός ηλεκτρονίου.

Πρωτόνιο. Το 1919, ο E. Rutherford, ενώ βομβάρδιζε άζωτο με σωματίδια, ανακάλυψε ένα σωματίδιο του οποίου το φορτίο ήταν ίσο με το φορτίο ενός ηλεκτρονίου και του οποίου η μάζα ήταν 1836 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του ηλεκτρονίου. Το σωματίδιο ονομάστηκε πρωτόνιο.

Νετρόνιο. Ο Ράδερφορντ πρότεινε επίσης την ύπαρξη ενός σωματιδίου χωρίς φορτίο του οποίου η μάζα είναι ίση με τη μάζα ενός πρωτονίου.

Το 1932, ο D. Chadwick ανακάλυψε το σωματίδιο που είχε προτείνει ο Rutherford και το ονόμασε νετρόνιο.

Δραστηριότητες δασκάλου: Μετά την ανακάλυψη του πρωτονίου και του νετρονίου, έγινε σαφές ότι οι πυρήνες των ατόμων, όπως και τα ίδια τα άτομα, έχουν πολύπλοκη δομή. Προέκυψε η θεωρία πρωτονίων-νετρονίων για τη δομή των πυρήνων (D. D. Ivanenko και V. Heisenberg).

Στη δεκαετία του '30 του 19ου αιώνα, στη θεωρία της ηλεκτρόλυσης που ανέπτυξε ο M. Faraday, εμφανίστηκε η έννοια του -ιόντος και μετρήθηκε το στοιχειώδες φορτίο. Το τέλος του 19ου αιώνα - εκτός από την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου, σημαδεύτηκε από την ανακάλυψη του φαινομένου της ραδιενέργειας (A. Becquerel, 1896). Το 1905, η ιδέα των κβαντών ηλεκτρομαγνητικού πεδίου - φωτονίων (Α. Αϊνστάιν) προέκυψε στη φυσική.

Ας θυμηθούμε: τι είναι ένα φωτόνιο;

Προβλεπόμενη δραστηριότητα μαθητή: Φωτόνιο (ή κβάντο ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας) είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο φωτός, ηλεκτρικά ουδέτερο, χωρίς μάζα ηρεμίας, αλλά με ενέργεια και ορμή.

Δραστηριότητες δασκάλου: τα ανοιχτά σωματίδια θεωρούνταν αδιαίρετες και αμετάβλητες πρωταρχικές ουσίες, τα βασικά δομικά στοιχεία του σύμπαντος. Ωστόσο, αυτή η γνώμη δεν κράτησε πολύ.

Στάδιο 2.

Στη δεκαετία του 1930, ανακαλύφθηκαν και μελετήθηκαν οι αμοιβαίοι μετασχηματισμοί πρωτονίων και νετρονίων, και έγινε σαφές ότι αυτά τα σωματίδια δεν είναι επίσης τα αμετάβλητα στοιχειώδη «δομικά στοιχεία» της φύσης.

Επί του παρόντος, είναι γνωστά περίπου 400 υποπυρηνικά σωματίδια (τα σωματίδια που αποτελούν τα άτομα, τα οποία συνήθως ονομάζονται στοιχειώδη). Η συντριπτική πλειοψηφία αυτών των σωματιδίων είναι ασταθή (τα στοιχειώδη σωματίδια μετατρέπονται το ένα στο άλλο).

Οι μόνες εξαιρέσεις είναι το φωτόνιο, το ηλεκτρόνιο, το πρωτόνιο και το νετρίνο.

Το φωτόνιο, το ηλεκτρόνιο, το πρωτόνιο και το νετρίνο είναι σταθερά σωματίδια (σωματίδια που μπορούν να υπάρχουν σε ελεύθερη κατάσταση επ' αόριστον), αλλά καθένα από αυτά, όταν αλληλεπιδρά με άλλα σωματίδια, μπορεί να μετατραπεί σε άλλα σωματίδια.

Όλα τα άλλα σωματίδια, σε ορισμένα χρονικά διαστήματα, υφίστανται αυθόρμητους μετασχηματισμούς σε άλλα σωματίδια, και αυτό είναι το κύριο γεγονός της ύπαρξής τους.

Ανέφερα ένα ακόμη σωματίδιο - το νετρίνο. Ποια είναι τα κύρια χαρακτηριστικά αυτού του σωματιδίου; Από ποιον και πότε ανακαλύφθηκε;

Προβλεπόμενη δραστηριότητα του μαθητή: Το νετρίνο είναι ένα σωματίδιο χωρίς ηλεκτρικό φορτίο και η μάζα ηρεμίας του είναι 0. Η ύπαρξη αυτού του σωματιδίου είχε προβλεφθεί το 1931 από τον W. Pauli, και το 1955, το σωματίδιο καταγράφηκε πειραματικά. Εμφανίζεται ως αποτέλεσμα της διάσπασης νετρονίων:

Δραστηριότητες δασκάλου: Τα ασταθή στοιχειώδη σωματίδια διαφέρουν πολύ στη διάρκεια ζωής τους.

Το σωματίδιο με τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής είναι το νετρόνιο. Η διάρκεια ζωής των νετρονίων είναι περίπου 15 λεπτά.

Άλλα σωματίδια «ζουν» για πολύ μικρότερο χρονικό διάστημα.

Υπάρχουν πολλές δεκάδες σωματίδια με διάρκεια ζωής που υπερβαίνει τα 10 -17 Με. Στην κλίμακα του μικρόκοσμου, αυτή είναι μια σημαντική στιγμή. Τέτοια σωματίδια ονομάζονταισχετικά σταθερό .

Η πλειοψηφία βραχύβια Τα στοιχειώδη σωματίδια έχουν διάρκεια ζωής της τάξης του 10-22 -10 -23 δ.

Η ικανότητα για αμοιβαίους μετασχηματισμούς είναι η πιο σημαντική ιδιότητα όλων των στοιχειωδών σωματιδίων.

Τα στοιχειώδη σωματίδια είναι ικανά να γεννηθούν και να καταστραφούν (εκπέμπονται και απορροφώνται). Αυτό ισχύει και για τα σταθερά σωματίδια, με τη μόνη διαφορά ότι οι μετασχηματισμοί των σταθερών σωματιδίων δεν συμβαίνουν αυθόρμητα, αλλά μέσω αλληλεπίδρασης με άλλα σωματίδια.

Ένα παράδειγμα θα ήτανεκμηδένιση (δηλ. εξαφάνιση ) ηλεκτρόνιο και ποζιτρόνιο, που συνοδεύονται από τη γέννηση φωτονίων υψηλής ενέργειας.

Το ποζιτρόνιο είναι (ένα αντισωματίδιο ενός ηλεκτρονίου) ένα θετικά φορτισμένο σωματίδιο που έχει την ίδια μάζα και το ίδιο (σε απόλυτη τιμή) φορτίο με ένα ηλεκτρόνιο. Θα μιλήσουμε για τα χαρακτηριστικά του με περισσότερες λεπτομέρειες στο επόμενο μάθημα. Ας πούμε ότι η ύπαρξη του ποζιτρονίου είχε προβλεφθεί από τον P. Dirac το 1928, και ανακαλύφθηκε το 1932 σε κοσμικές ακτίνες από τον K. Anderson.

Το 1937, σωματίδια με μάζα 207 μάζες ηλεκτρονίων ανακαλύφθηκαν στις κοσμικές ακτίνες, που ονομάζονταιμιόνια ( -μεσόνια ). Μέσος χρόνος ζωής-μεσόνιο είναι ίσο με 2,2 * 10-6 δευτ.

Μετά το 1947-1950 άνοιξανπαιώνιες (δηλ. -μεσόνια). Μέση διάρκεια ζωής του ουδέτερου-μεσόνιο - 0,87·10 -16 s.

Τα επόμενα χρόνια, ο αριθμός των σωματιδίων που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα άρχισε να αυξάνεται γρήγορα. Αυτό διευκολύνθηκε από την έρευνα στις κοσμικές ακτίνες, την ανάπτυξη τεχνολογίας επιταχυντών και τη μελέτη των πυρηνικών αντιδράσεων.

Οι σύγχρονοι επιταχυντές είναι απαραίτητοι για τη διεξαγωγή της διαδικασίας δημιουργίας νέων σωματιδίων και τη μελέτη των ιδιοτήτων των στοιχειωδών σωματιδίων. Τα αρχικά σωματίδια επιταχύνονται στον επιταχυντή σε υψηλές ενέργειες «σε πορεία σύγκρουσης» και συγκρούονται μεταξύ τους σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Εάν η ενέργεια των σωματιδίων είναι υψηλή, τότε κατά τη διαδικασία της σύγκρουσης γεννιούνται πολλά νέα σωματίδια, συνήθως ασταθή. Αυτά τα σωματίδια, διασκορπισμένα από το σημείο της σύγκρουσης, αποσυντίθενται σε πιο σταθερά σωματίδια, τα οποία καταγράφονται από ανιχνευτές. Για κάθε τέτοια πράξη σύγκρουσης (οι φυσικοί λένε: για κάθε γεγονός) - και καταγράφονται σε χιλιάδες ανά δευτερόλεπτο! - οι πειραματιστές ως αποτέλεσμα καθορίζουν κινηματικές μεταβλητές: τις τιμές των παλμών και των ενεργειών των «συλλαμβανόμενων» σωματιδίων, καθώς και τις τροχιές τους (βλ. εικόνα στο σχολικό βιβλίο). Συλλέγοντας πολλά συμβάντα του ίδιου τύπου και μελετώντας τις κατανομές αυτών των κινηματικών μεγεθών, οι φυσικοί ανασυνθέτουν πώς συνέβη η αλληλεπίδραση και σε ποιον τύπο σωματιδίων μπορούν να αποδοθούν τα προκύπτοντα σωματίδια.

Στάδιο 3.

Τα στοιχειώδη σωματίδια συνδυάζονται σε τρεις ομάδες: φωτόνια , λεπτόνια Και αδρόνια (Παράρτημα 2).

Παιδιά, αναφέρετε μου τα σωματίδια που ανήκουν στην ομάδα των φωτονίων.

Προβλεπόμενη δραστηριότητα μαθητή: Στην ομάδα φωτόνια αναφέρεται σε ένα μόνο σωματίδιο - ένα φωτόνιο

Δραστηριότητες δασκάλου: η επόμενη ομάδα αποτελείται από σωματίδια φωτόςλεπτόνια .

: αυτή η ομάδα περιλαμβάνει δύο τύπους νετρίνων (ηλεκτρόνιο και μιόνιο), ηλεκτρόνιο και β-μεσόνιο

Δραστηριότητες δασκάλου: Τα λεπτόνια περιλαμβάνουν επίσης έναν αριθμό σωματιδίων που δεν αναφέρονται στον πίνακα.

Η τρίτη μεγάλη ομάδα αποτελείται από βαριά σωματίδια που ονομάζονται αδρόνια. Αυτή η ομάδα χωρίζεται σε δύο υποομάδες. Τα ελαφρύτερα σωματίδια σχηματίζουν μια υποομάδα μεσόνια .

Προβλεπόμενη δραστηριότητα των μαθητών: τα ελαφρύτερα από αυτά είναι θετικά και αρνητικά φορτισμένα, καθώς και ουδέτερα -μεσόνια. Τα πιόνια είναι κβάντα του πυρηνικού πεδίου.

Δραστηριότητες δασκάλου: δεύτερη υποομάδα -βαρυόνια - περιλαμβάνει βαρύτερα σωματίδια. Είναι το πιο εκτεταμένο.

Προβλεπόμενη δραστηριότητα μαθητή: Τα ελαφρύτερα βαρυόνια είναι τα νουκλεόνια - πρωτόνια και νετρόνια.

Δραστηριότητες δασκάλου: ακολουθούνται από τα λεγόμενα υπερώνια. Το Ωμέγα-μείον-υπερόν, που ανακαλύφθηκε το 1964, κλείνει τον πίνακα.

Η αφθονία των αδρονίων που ανακαλύφθηκαν και πρόσφατα ανακαλύφθηκαν οδήγησε τους επιστήμονες να πιστέψουν ότι όλα κατασκευάστηκαν από κάποια άλλα πιο θεμελιώδη σωματίδια.

Το 1964, ο Αμερικανός φυσικός M. Gell-Man διατύπωσε μια υπόθεση, που επιβεβαιώθηκε από μεταγενέστερες έρευνες, ότι όλα τα βαριά θεμελιώδη σωματίδια - αδρόνια - κατασκευάζονται από πιο θεμελιώδη σωματίδια που ονομάζονταικουάρκ.

Από δομική άποψη, τα στοιχειώδη σωματίδια που συνθέτουν τους ατομικούς πυρήνες (νουκλεόνια) και γενικά όλα τα βαριά σωματίδια - αδρόνια (βαρυόνια και μεσόνια) - αποτελούνται από ακόμη πιο απλά σωματίδια, τα οποία συνήθως ονομάζονται θεμελιώδη. Σε αυτόν τον ρόλο των πραγματικά θεμελιωδών πρωτογενών στοιχείων της ύλης είναι τα κουάρκ, το ηλεκτρικό φορτίο των οποίων είναι ίσο με +2/3 ή -1/3 του μοναδιαίου θετικού φορτίου ενός πρωτονίου.

Τα πιο κοινά και ελαφριά κουάρκ ονομάζονται πάνω και κάτω και ονομάζονται, αντίστοιχα, u (από τα αγγλικά πάνω) και d (κάτω). Μερικές φορές ονομάζονται επίσης κουάρκ πρωτονίων και νετρονίων λόγω του γεγονότος ότι το πρωτόνιο αποτελείται από έναν συνδυασμό uud και το νετρόνιο - udd. Το κορυφαίο κουάρκ έχει φορτίο +2/3. κάτω - αρνητικό φορτίο -1/3. Δεδομένου ότι ένα πρωτόνιο αποτελείται από δύο κουάρκ επάνω και ένα κάτω κουάρκ και ένα νετρόνιο αποτελείται από ένα κουάρκ επάνω και δύο προς τα κάτω, μπορείτε ανεξάρτητα να επαληθεύσετε ότι το συνολικό φορτίο ενός πρωτονίου και νετρονίου είναι αυστηρά ίσο με 1 και 0.

Τα άλλα δύο ζεύγη κουάρκ είναι μέρος πιο εξωτικών σωματιδίων. Τα κουάρκ από το δεύτερο ζεύγος ονομάζονται γοητευμένα - c (από γοητευμένα) και παράξενα - s (από περίεργα).

Το τρίτο ζεύγος αποτελείται από true - t (από την αλήθεια, ή στην αγγλική παράδοση top) και beautiful - b (από beauty, ή στην αγγλική παράδοση bottom) κουάρκ.

Σχεδόν όλα τα σωματίδια που αποτελούνται από διάφορους συνδυασμούς κουάρκ έχουν ήδη ανακαλυφθεί πειραματικά.

Με την αποδοχή της υπόθεσης του κουάρκ, κατέστη δυνατή η δημιουργία ενός αρμονικού συστήματος στοιχειωδών σωματιδίων. Πολυάριθμες έρευνες για κουάρκ σε ελεύθερη κατάσταση, που πραγματοποιήθηκαν σε επιταχυντές υψηλής ενέργειας και σε κοσμικές ακτίνες, ήταν ανεπιτυχείς. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ένας από τους λόγους για τη μη παρατηρησιμότητα των ελεύθερων κουάρκ είναι ίσως οι πολύ μεγάλες μάζες τους. Αυτό αποτρέπει τη γέννηση κουάρκ στις ενέργειες που επιτυγχάνονται στους σύγχρονους επιταχυντές.

Ωστόσο, τον Δεκέμβριο του 2006, ένα περίεργο μήνυμα σχετικά με την ανακάλυψη των «ελεύθερων κορυφαίων κουάρκ» μεταδόθηκε σε επιστημονικά πρακτορεία ειδήσεων και μέσα ενημέρωσης.

4. Αρχικός έλεγχος κατανόησης.

Δραστηριότητες δασκάλου: Λοιπόν παιδιά, καλύψαμε:

κύρια στάδια στην ανάπτυξη της σωματιδιακής φυσικής

ανακάλυψε ποιο σωματίδιο ονομάζεται στοιχειώδες

εξοικειώθηκε με την τυπολογία των σωματιδίων.

Στο επόμενο μάθημα θα δούμε:

λεπτομερέστερη ταξινόμηση των στοιχειωδών σωματιδίων

είδη αλληλεπιδράσεων στοιχειωδών σωματιδίων

αντισωματίδια.

Και τώρα σας προτείνω να κάνετε ένα τεστ για να αναβιώσετε στη μνήμη σας τα κύρια σημεία της ύλης που μελετήσαμε (Παράρτημα 3).

5. Συνοψίζοντας το μάθημα.

Δραστηριότητες δασκάλου: Βαθμολογία στους πιο δραστήριους μαθητές.

6. Εργασία για το σπίτι

Δραστηριότητες δασκάλου:

1. § 114 - 115

2. αφηρημένο.

Στόχος: Να ενημερώσει τους μαθητές για τα στοιχειώδη σωματίδια, τις βασικές ιδιότητες και τις ταξινομήσεις τους

Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων

Νέο υλικό (δίνεται στη διάλεξη)

Μελέτες της δομής του ατόμου και του ατομικού πυρήνα έχουν δείξει ότι η σύνθεση του ατόμου περιλαμβάνει ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια. Ήταν σύνηθες να ονομάζουμε αυτά τα σωματίδια στοιχειώδη. Το φωτόνιο (), το ποζιτρόνιο (e +) και το νετρίνο (v), που σχετίζονται άμεσα με το άτομο και τον πυρήνα, άρχισαν επίσης να ονομάζονται στοιχειώδη σωματίδια.

Σύμφωνα με το αρχικό σχέδιο, τα στοιχειώδη σωματίδια είναι τα απλούστερα σωματίδια από τα οποία είναι δομημένη η ουσία (άτομα) του υπάρχοντος κόσμου.

Τα στοιχειώδη σωματίδια αρχικά φαντάζονταν ως κάτι αιώνιο, αμετάβλητο, άφθαρτο και η εικόνα ενός στοιχειώδους σωματιδίου συνδέθηκε με την εικόνα ενός κόκκου άμμου ή μιας μικρής σφαίρας χωρίς δομή.

Στις μέρες μας δεν υπάρχει ξεκάθαρο κριτήριο στοιχειώδους. Η έννοια του «στοιχειώδους σωματιδίου» είναι πολύ περίπλοκη αυτές τις μέρες.

Ας απαριθμήσουμε συνοπτικά τα γνωστά στοιχειώδη σωματίδια με τη σειρά της ιστορικής ανακάλυψής τους.

Μεθοδολογικές σημειώσεις: Οι μαθητές καλούνται να συμπληρώσουν τον παρακάτω πίνακα κατά τη στιγμή της περαιτέρω επεξήγησης (Παράρτημα 1)

Σε ποιο τύπο ανήκει;	Όνομα σωματιδίου	Ονομασία	Έτος έναρξης	Φόρτιση q	Μάζα σωματιδίων

Το ηλεκτρόνιο ανακαλύφθηκε από τον J.J Thomsan το 1897. Οι μάζες των άλλων στοιχειωδών σωματιδίων συνήθως εκφράζονται μέσω της μάζας του ηλεκτρονίου.

Το 1900 M. Planck και ιδιαίτερα, το 19005. Ο Α. Αϊνστάιν έδειξε ότι το φως αποτελείται από ξεχωριστά τμήματα - φωτόνια. Ένα φωτόνιο δεν έχει φορτίο και η μάζα ηρεμίας του = 0. Ένα φωτόνιο μπορεί να υπάρξει μόνο κατά τη διαδικασία κίνησης με την ταχύτητα του φωτός.

Τα πειράματα του Rutherford σχετικά με τη σκέδαση σωματιδίων το 1911. Οδήγησε στην ανακάλυψη του πρωτονίου. Μάζα πρωτονίων=1836m e

Οι περισσότεροι φυσικοί ήταν σίγουροι ότι είχαν επιτέλους καταφέρει να μειώσουν όλη την ποικιλομορφία των χημικών στοιχείων και ουσιών της φύσης σε δύο απλές οντότητες: ηλεκτρόνια και πρωτόνια. Η εικόνα που σχεδίασαν οι φυσικοί εκείνων των χρόνων για τη δομή της ύλης ενστάλαξε μια αίσθηση επιστημονικής ομορφιάς και χάρης. Την περίοδο από το 1911 Μέχρι το 1932 Πολλοί επιστήμονες ήταν γεμάτοι με ένα αίσθημα ικανοποίησης που κατάφεραν να εκπληρώσουν το όνειρο αιώνων της επιστημονικής έρευνας.

Ωστόσο, το 1928 P. Dirac, και στη συνέχεια το 1932 Ο Κ. Άντερσον ανακάλυψε τέτοια σωματίδια, που ονομάζονται ποζιτρόνια(e+)

Το ποζιτρόνιο είναι το πρώτο στοιχειώδες σωματίδιο που προβλέπεται θεωρητικά.

Το 1932 Ο D. Chadwig ανακάλυψε ένα νετρόνιο με μάζα = 1838 m e

Ένα νετρόνιο σε ελεύθερη κατάσταση, σε αντίθεση με ένα πρωτόνιο, είναι ασταθές και διασπάται σε πρωτόνιο και ηλεκτρόνιο με χρόνο ημιζωής T = 1,01 10 3 s. Μέσα στον πυρήνα, ένα νετρόνιο μπορεί να υπάρχει επ' αόριστον.

Το 1931-1933. Ο W. Pauli, αναλύοντας τη διάσπαση, πρότεινε ότι κατά τη διάσπαση, εκτός από το πρωτόνιο και το ηλεκτρόνιο, εκπέμπεται ένα άλλο ουδέτερο σωματίδιο με μάζα ηρεμίας = 0. Αυτό το σωματίδιο ονομάστηκε νετρίνο ()

Μόλις το 1956 Ο K. Cowan και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν ένα αντινετρίνο() που παράγεται σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα. «Πιάστηκε» κατά τη μελέτη της αντίδρασης: p+ v n+e + , το νετρίνο προκαλεί την αντίδραση n+p+e - .

Το 1937 Οι K. Anderson και S. Nedderman ανακάλυψαν φορτισμένα σωματίδια με μάζα 206,7 m e, τα σωματίδια αυτά ονομάστηκαν -μεσόνια (+ και -), με φορτίο + e και - e. Επί του παρόντος, αυτά τα σωματίδια ονομάζονται -σωματίδια ή -μιόνια.

Το 1947 Οι Άγγλοι επιστήμονες S. Powell, G. Occhialini και άλλοι ανακάλυψαν -μεσόνια (-μεσόνιο είναι το κύριο μεσόνιο, το οποίο, όταν διασπάται, δίνει μιόνια)

Το μεσόνιο έχει φορτίο +e και -e, και μάζα 273,2 m e Κάπως αργότερα από το 1950, ανακαλύφθηκε ένα ουδέτερο -μεσόνιο (ο), με μάζα 264,2 m e είναι γνωστά: -, o, + , αλληλεπιδρούν έντονα με νουκλεόνια και δημιουργούνται εύκολα όταν τα νουκλεόνια συγκρούονται με πυρήνες, δηλ. είναι πυρηνικά ενεργά. Επί του παρόντος πιστεύεται ότι τα -μεσόνια είναι κβάντα πυρηνικού πεδίου που είναι υπεύθυνα για το μεγαλύτερο μέρος των πυρηνικών δυνάμεων.

Από το 1949-1950 Ξεκίνησε μια κυριολεκτική «εισβολή» στοιχειωδών σωματιδίων, με τον αριθμό τους να αυξάνεται ραγδαία.

Τα σωματίδια που εμφανίστηκαν πρόσφατα μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες:

Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει σωματίδια με μάζες περίπου 966 m e και 974 m e, που σήμερα ονομάζονται Κ-μεσόνια. Τα μεσόνια K + και K - είναι γνωστά με μάζες περίπου 966,3 m e και ηλεκτρικά φορτία + e και -e. Είναι γνωστά ουδέτερα Κ-μεσόνια (Κ ο και Κ ο) με μάζες 974,5 m e.

Η δεύτερη ομάδα σωματιδίων ονομάζεται υπερόνια. Τα ακόλουθα υπερόνια είναι επί του παρόντος γνωστά:

Το 1955 Το αντιπρωτόνιο ανακαλύφθηκε και το 1956 ανακαλύφθηκε το αντινετρόνιο.

Τα τελευταία χρόνια, έχουν ανακαλυφθεί νέα οιονεί σωματίδια (καταστάσεις συντονισμού) με ασυνήθιστα σύντομη διάρκεια ζωής, της τάξης των 10 -22 - 10 -23 sec μπορεί να κριθεί μόνο από έμμεσες εκτιμήσεις, από τη συμπεριφορά ανάλυσης των προϊόντων αποσύνθεσής τους.

Τα τελευταία χρόνια, ανακαλύφθηκε ένας δεύτερος τύπος νετρίνου, το λεγόμενο νετρίνο μιονίων (αντινετρίνο) και το οποίο εκπέμπεται, για παράδειγμα, κατά τη διάσπαση των -μεσονίων.

III ομάδα- βαριά σωματίδια ή βαρυόνια

Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει:

Νουκλεόνια και τα αντισωματίδια τους
Υπερόνια και τα αντισωματίδια τους

Εφαρμογή της θερμοπυρηνικής ενέργειας με το παράδειγμα της εγκατάστασης Tokamak

Οι μαθητές καλούνται να απαντήσουν στις ερωτήσεις:

Ποια πυρηνική αντίδραση ονομάζεται θερμοπυρηνική (στοματική)
Πώς μπορεί να πραγματοποιηθεί μια θερμοπυρηνική αντίδραση;
Εξηγήστε την αρχή λειτουργίας της εγκατάστασης Tokamak (γραπτά, χρησιμοποιώντας πρόσθετη βιβλιογραφία)
Εξηγήστε την αρχή λειτουργίας μιας εγκατάστασης λέιζερ για θερμοπυρηνική σύντηξη» (γραπτά χρησιμοποιώντας πρόσθετη βιβλιογραφία)

ΑΤΟΜΙΚΗ ΚΑΙ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΜΑΘΗΜΑ 11/60

Θέμα. Στοιχειώδη σωματίδια

Σκοπός του μαθήματος: να δοθεί η έννοια των στοιχειωδών σωματιδίων και των ιδιοτήτων τους.

Τύπος μαθήματος: συνδυασμένο μάθημα.

ΠΛΑΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ΜΑΘΗΣΗ ΝΕΟΥ ΥΛΙΚΟΥ

· Στάδιο πρώτο. Από το ηλεκτρόνιο στο ποζιτρόνιο: 1897-1932 σελ. Θεωρούμε στοιχειώδη εκείνα τα σωματίδια που, από σύγχρονη άποψη, δεν αποτελούνται από πιο απλά.

Όπως σημείωσε ο Ιταλός φυσικός Enrico Fermi, ο όρος «στοιχειώδης» αναφέρεται στο επίπεδο των γνώσεών μας και όχι στη φύση των σωματιδίων. Σύμφωνα με τον τρόπο που αναπτύχθηκε η επιστήμη, πολλά στοιχειώδη σωματίδια έγιναν μη στοιχειώδη.

· Στάδιο δεύτερο. Από το ποζιτρόνιο στα κουάρκ: 1932-1964.

Όλα τα στοιχειώδη σωματίδια μεταμορφώνονται το ένα στο άλλο και αυτοί οι αμοιβαίοι μετασχηματισμοί είναι το κύριο γεγονός της ύπαρξής τους.

· Τρίτο στάδιο. Από την υπόθεση του κουάρκ (1964) μέχρι σήμερα. Τα περισσότερα στοιχειώδη σωματίδια έχουν πολύπλοκη δομή.

το 1964, οι M. Gell-Mann και J. Zweig πρότειναν ένα μοντέλο σύμφωνα με το οποίο όλα τα σωματίδια που συμμετέχουν σε ισχυρές (πυρηνικές) αλληλεπιδράσεις κατασκευάζονται από πιο θεμελιώδη σωματίδια - κουάρκ.

Ο κόσμος των στοιχειωδών σωματιδίων αποδείχθηκε πολύ περίπλοκος και μπερδεμένος. Αλλά και πάλι καταφέραμε να το καταλάβουμε. Και παρόλο που η τελική θεωρία των στοιχειωδών σωματιδίων, που εξηγεί όλη την ποικιλομορφία των ιδιοτήτων τους, δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί, πολλά πράγματα έχουν ήδη γίνει ξεκάθαρα. Δεδομένου ότι τα μόρια, τα άτομα και οι πυρήνες μπορούν να χωριστούν, δεν ανήκουν σε στοιχειώδη σωματίδια. Αυτό που ειπώθηκε, ωστόσο, δεν σημαίνει ότι τα στοιχειώδη σωματίδια δεν μπορούν να αποτελούνται από άλλους, ακόμη και «μικρότερους» σχηματισμούς. Επιπλέον, τα περισσότερα από αυτά έχουν την πιο περίπλοκη δομή. Αλλά τα συστατικά αυτών των σωματιδίων συγκρατούνται από τέτοιες δυνάμεις που, λαμβάνοντας υπόψη τις σύγχρονες ιδέες, το σπάσιμο των αντίστοιχων συνδέσεων είναι θεμελιωδώς αβάσιμο.

Αντίστοιχα, πριν από αυτό, όλα τα στοιχειώδη σωματίδια χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες (βλέπε σχήμα): τα αδρόνια (σωματίδια με πολύπλοκη δομή) και τα θεμελιώδη (ή πραγματικά στοιχειώδη) σωματίδια, τα οποία σήμερα ταξινομούνται ως χωρίς δομή και επομένως ισχυρίζονται ότι είναι τα πραγματικά πρωτεύοντα στοιχεία της ύλης.

Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό όλων των αδρονίων είναι η σύνθεσή τους και η ικανότητά τους να αλληλεπιδρούν έντονα, γεγονός που εξηγεί στην πραγματικότητα το όνομά τους (η ελληνική λέξη «άδρος» σημαίνει «μεγάλος», «ισχυρός»). Κανένα άλλο σωματίδιο δεν μπορεί να συμμετέχει στην ισχυρή αλληλεπίδραση. Η κατηγορία αδρονίων είναι η πιο πολυάριθμη (πάνω από 300 σωματίδια). Ανάλογα με τη σύνθεση του κουάρκ, όλα χωρίζονται σε δύο ομάδες - βαρυόνια και μεσόνια.

Σήμερα, τα αληθινά στοιχειώδη σωματίδια θεωρούνται φορείς θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων - λεπτόνια και κουάρκ.

Ø Σύμφωνα με τη θεωρία του κβαντικού πεδίου, όλες οι θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις που βρίσκονται στη φύση (ισχυρές, ηλεκτρομαγνητικές, ασθενείς και βαρυτικές) είναι ανταλλακτικής φύσης.

Αυτό σημαίνει ότι οι στοιχειώδεις πράξεις καθεμιάς από τις αναφερόμενες αλληλεπιδράσεις είναι διαδικασίες στις οποίες τα σωματίδια εκπέμπουν και απορροφούν ορισμένα κβάντα. Αυτά τα κβάντα ονομάζονται φορείς των αντίστοιχων αλληλεπιδράσεων. Με την ανταλλαγή τους, τα σωματίδια αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

Ο Άγγλος φυσικός P. Dirac το 1928 δημιούργησε μια σχετικιστική θεωρία της κίνησης των ηλεκτρονίων. Από αυτή τη θεωρία προέκυψε ότι ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να έχει αρνητικό και θετικό φορτίο.

το 1932, ο Αμερικανός φυσικός Κ. Άντερσον, φωτογραφίζοντας ίχνη κοσμικών σωματιδίων σε θάλαμο σύννεφων, ανακάλυψε σε μια από τις φωτογραφίες ότι φαινόταν να ανήκει σε ηλεκτρόνιο, αλλά... με θετικό φορτίο. Ο Άντερσον ονόμασε το σωματίδιο που έδωσε το παράξενο ίχνος ποζιτρόνιο. το 1933, ανακαλύφθηκε το φαινόμενο του σχηματισμού ποζιτρονίου και ηλεκτρονίου κατά την αλληλεπίδραση των γ κβαντών με την ύλη:

1934 ανακαλύφθηκε ότι τα ποζιτρόνια απελευθερώνουν ορισμένους ραδιενεργούς πυρήνες (αυτό οφείλεται στον μετασχηματισμό ενός πυρηνικού πρωτονίου σε νετρόνιο):

Για παράδειγμα, ο ραδιενεργός πυρήνας του ισοτόπου του φωσφόρου διασπάται σε πυρήνα πυριτίου, ποζιτρόνιο και νετρίνο:

Ο P. Dirac υπέθεσε ότι όταν ένα ποζιτρόνιο συναντά ένα ηλεκτρόνιο, θα πρέπει να συμβεί η αντίστροφη διαδικασία: ο μετασχηματισμός αυτών των σωματιδίων σε δύο φωτόνια. Λίγο μετά την πειραματική ανακάλυψη του ποζιτρονίου, καθιερώθηκε μια τέτοια αντίστροφη διαδικασία. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται αφανισμός.

Είναι σημαντικό να επιστήσουμε την προσοχή των μαθητών στο γεγονός ότι ένα ηλεκτρόνιο και ένα ποζιτρόνιο, που έχουν μάζα ηρεμίας, μετατρέπονται σε δύο φωτόνια, δεν έχουν μάζα ηρεμίας. Από αυτό προκύπτει ότι:

Ø Στο επίπεδο των στοιχειωδών σωματιδίων, η διαφορά μεταξύ ύλης και πεδίου εξαφανίζεται.

Ο αφανισμός είναι ο λόγος για την απουσία ποζιτρονίων στη Γη: ένα ποζιτρόνιο αμέσως μετά την εμφάνισή του συναντά ένα ηλεκτρόνιο και τα δύο μετατρέπονται σε δύο φωτόνια.

Κάποτε, η ανακάλυψη της γέννησης και του αφανισμού των ζευγών ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων ήταν πραγματικά μια αίσθηση στην επιστήμη. Στη συνέχεια, δίδυμα - αντισωματίδια - βρέθηκαν σε όλα τα σωματίδια.

1931, ο V. Paula προέβλεψε και το 1955, το n νετρίνο και το αντινετρίνο ανιχνεύθηκαν πειραματικά. Τα νετρίνα εμφανίζονται κατά τη διάσπαση του 1 0 n. το 1955, ένα αντιπρωτόνιο ελήφθη πειραματικά κατά τη σύγκρουση ταχέων πρωτονίων με τον πυρήνα Kuprumu. το 1956, το αντινετρόνιο ανακαλύφθηκε στην αντίδραση

Εκείνοι. Η σύγκρουση ενός πρωτονίου και ενός αντιπρωτονίου παράγει ένα νετρόνιο και ένα αντινετρόνιο.

Τα αντισωματίδια μπορεί να διαφέρουν από τα σωματίδια ως προς το πρόσημο του ηλεκτρικού φορτίου, την κατεύθυνση της μαγνητικής ροπής ή άλλο χαρακτηριστικό. Το κύριο χαρακτηριστικό τους όμως είναι το εξής:

Ø Η συνάντηση ενός αντισωματιδίου με ένα σωματίδιο οδηγεί πάντα στον αμοιβαίο εκμηδενισμό τους.

Τα άτομα των οποίων οι πυρήνες αποτελούνται από αντινουκλεόνια και το κέλυφος των ποζιτρονίων σχηματίζουν αντιύλη. Το 1969 λήφθηκε για πρώτη φορά αντιήλιο.

Κατά τον αφανισμό της αντιύλης με την ύλη, η ηρεμία μετατρέπεται στην κινητική ενέργεια των γάμμα κβαντών που σχηματίζονται.

Η ενέργεια ηρεμίας είναι η μεγαλύτερη και πιο συγκεντρωμένη δεξαμενή ενέργειας στο Σύμπαν. Και μόνο κατά την εκμηδένιση απελευθερώνεται πλήρως, μετατρέποντας σε άλλους τύπους ενέργειας. Επομένως, η αντιύλη είναι η πιο τέλεια πηγή ενέργειας, το πιο πλούσιο σε θερμίδες «καύσιμο». Είναι δύσκολο να πούμε τώρα εάν η ανθρωπότητα θα μπορέσει ποτέ να χρησιμοποιήσει αυτό το «καύσιμο».

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΡΟΣ ΤΟΥΣ ΜΑΘΗΤΕΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΝΕΟΥ ΥΛΙΚΟΥ

Πρώτο επίπεδο

1. Ποια σωματίδια ονομάζονται στοιχειώδη;

2. Ονομάστε τα σωματίδια που σήμερα θεωρούνται πραγματικά στοιχειώδη.

3. Τι εξηγεί τις πολύ σπάνιες περιπτώσεις παρατήρησης ποζιτρονίων;

4. Ποια αντισωματίδια γνωρίζετε;

5. Τι σημαίνει αντιύλη;

Δεύτερο επίπεδο

1. Τι είναι τα θεμελιώδη σωματίδια;

2. Ποιους τύπους θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων γνωρίζετε; Ποια είναι τα πιο δυνατά; ο πιο αδύναμος?

3. Ποιες είναι οι κύριες ιδιότητες των κουάρκ;

4. Υπάρχουν τα κουάρκ σε ελεύθερη κατάσταση;

ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΔΕΙΓΜΕΝΟΥ ΥΛΙΚΟΥ

· Θεωρούμε στοιχειώδη εκείνα τα σωματίδια που από σύγχρονη άποψη δεν αποτελούνται από απλούστερα.

· Στο επίπεδο των στοιχειωδών σωματιδίων, η διαφορά μεταξύ ύλης και πεδίου εξαφανίζεται.

· Η συνάντηση ενός αντισωματιδίου με ένα σωματίδιο οδηγεί πάντα στον αμοιβαίο εκμηδενισμό τους.

Εργασία για το σπίτι

Riv1 Νο. 18.3; 18.4; 18.6; 18.10.

Riv2 Νο. 18.11; 18.13; 18.14; 18.15.

Riv3 Νο. 18.16, 18.17; 18.18; 18.19.

>> Τρία στάδια στην ανάπτυξη της σωματιδιακής φυσικής

Κεφάλαιο 14. ΔΗΜΟΤΙΚΕΣ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ

Αυτό το κεφάλαιο θα μιλήσει για σωματίδια που δεν μπορούν να διαιρεθούν και από τα οποία αποτελείται όλη η ύλη.

§ 114. ΤΡΙΑ ΣΤΑΔΙΑ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΔΗΜΟΤΙΚΟΥ

Είστε ήδη λίγο πολύ εξοικειωμένοι με το ηλεκτρόνιο, το φωτόνιο, το πρωτόνιο και το νετρόνιο. Τι είναι όμως ένα στοιχειώδες σωματίδιο;

Στάδιο πρώτο. Από το ηλεκτρόνιο στο ποζιτρόνιο: 1897-1932.(Τα στοιχειώδη σωματίδια είναι «άτομα του Δημόκριτου» σε βαθύτερο επίπεδο.)

Όταν ο Έλληνας φυσικός Δημόκριτος ονόμασε τα πιο απλά, αδιαίρετα σωματίδια άτομα (η λέξη άτομο, θυμηθείτε, σημαίνει «αδιαίρετο»), τότε, κατ' αρχήν, όλα μάλλον δεν του φαίνονταν πολύ περίπλοκα. Διάφορα αντικείμενα, φυτά, ζώα αποτελούνται από αδιαίρετα, αμετάβλητα σωματίδια. Οι μετασχηματισμοί που παρατηρούνται στον κόσμο είναι μια απλή αναδιάταξη των ατόμων. Τα πάντα στον κόσμο ρέουν, όλα αλλάζουν, εκτός από τα ίδια τα άτομα, τα οποία παραμένουν αναλλοίωτα.

Όμως στα τέλη του 19ου αιώνα. ανακαλύφθηκε η πολύπλοκη δομή των ατόμων και το ηλεκτρόνιο απομονώθηκε ως αναπόσπαστο μέρος του ατόμου. Στη συνέχεια, ήδη τον 20ο αιώνα, ανακαλύφθηκαν το πρωτόνιο και το νετρόνιο - σωματίδια που αποτελούν μέρος του ατομικού πυρήνα. Αρχικά, όλα αυτά τα σωματίδια θεωρούνταν ακριβώς όπως ο Δημόκριτος τα άτομα: θεωρούνταν αδιαίρετες και αμετάβλητες πρωτογενείς οντότητες, τα βασικά δομικά στοιχεία του σύμπαντος.

Στάδιο δεύτερο. Από το ποζιτρόνιο στα κουάρκ: 1932-1964.(Όλα τα στοιχειώδη σωματίδια μετατρέπονται το ένα στο άλλο.) Η κατάσταση της ελκυστικής διαύγειας δεν κράτησε πολύ. Όλα αποδείχθηκαν πολύ πιο περίπλοκα: όπως αποδείχθηκε, δεν υπάρχουν καθόλου αμετάβλητα σωματίδια. Η ίδια η λέξη δημοτικό έχει διπλή σημασία. Από τη μια το δημοτικό είναι αυτονόητο, το πιο απλό. Από την άλλη πλευρά, με τον όρο στοιχειώδες εννοούμε κάτι το στοιχειώδες που βρίσκεται στη βάση των πραγμάτων (με αυτή την έννοια τα υποατομικά σωματίδια ονομάζονται πλέον στοιχειώδη).

Το ακόλουθο απλό γεγονός μας εμποδίζει να θεωρήσουμε τα επί του παρόντος γνωστά στοιχειώδη σωματίδια παρόμοια με τα αμετάβλητα άτομα του Δημόκριτου. Κανένα από τα σωματίδια δεν είναι αθάνατο. Τα περισσότερα σωματίδια, που τώρα ονομάζονται στοιχειώδη, δεν μπορούν να επιβιώσουν περισσότερο από δύο εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, ακόμη και απουσία οποιασδήποτε εξωτερικής επιρροής. Ένα ελεύθερο νετρόνιο (ένα νετρόνιο που βρίσκεται έξω από τον ατομικό πυρήνα) ζει κατά μέσο όρο 15 λεπτά.

Μόνο τα σωματίδια φωτόνιο, ηλεκτρόνιο, πρωτόνιο και νετρίνο θα παρέμεναν αμετάβλητα εάν καθένα από αυτά ήταν μόνο του σε ολόκληρο τον κόσμο (το νετρίνο δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο και η μάζα ηρεμίας του είναι προφανώς ίση με μηδέν).

Αλλά τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια έχουν τα πιο επικίνδυνα αδέρφια - ποζιτρόνια και αντιπρωτόνια, κατά τη σύγκρουση με τα οποία αυτά τα σωματίδια καταστρέφονται αμοιβαία και σχηματίζονται νέα.

Ένα φωτόνιο που εκπέμπεται από μια επιτραπέζια λάμπα δεν διαρκεί περισσότερο από 10 -8 δευτερόλεπτα. Αυτός είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να φτάσει στη σελίδα του βιβλίου και να απορροφηθεί από το χαρτί.

Μόνο τα νετρίνα είναι σχεδόν αθάνατα, αφού αλληλεπιδρούν εξαιρετικά ασθενώς με άλλα σωματίδια. Ωστόσο, τα νετρίνα πεθαίνουν επίσης όταν συγκρούονται με άλλα σωματίδια, αν και τέτοιες συγκρούσεις είναι εξαιρετικά σπάνιες.

Έτσι, στην αιώνια αναζήτηση να βρουν το αμετάβλητο στον μεταβαλλόμενο κόσμο μας, οι επιστήμονες βρέθηκαν όχι σε «γρανίτη θεμέλια», αλλά σε «γρήγορη άμμο».

Οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει μετασχηματισμούς στοιχειωδών σωματιδίων κατά τη διάρκεια συγκρούσεων σωματιδίων υψηλής ενέργειας. Η ιδέα του αμετάβλητου των στοιχειωδών σωματιδίων αποδείχθηκε αβάσιμη. Όμως η ιδέα της αδιάσπασής τους παρέμεινε. Τα στοιχειώδη σωματίδια δεν είναι πλέον αδιαίρετα, αλλά είναι ανεξάντλητα στις ιδιότητές τους. Αυτό είναι που σε κάνει να το σκέφτεσαι.

Ας έχουμε μια φυσική επιθυμία να διερευνήσουμε εάν, για παράδειγμα, ένα ηλεκτρόνιο αποτελείται από άλλα υποστοιχειώδη σωματίδια. Τι πρέπει να γίνει για να προσπαθήσουμε να διαμελίσουμε ένα ηλεκτρόνιο; Υπάρχει μόνο ένας τρόπος που μπορείτε να σκεφτείτε. Αυτή είναι η ίδια μέθοδος στην οποία καταφεύγει ένα παιδί αν θέλει να μάθει τι υπάρχει μέσα σε ένα πλαστικό παιχνίδι - δυνατό χτύπημα.

Φυσικά, δεν μπορείς να χτυπήσεις ένα ηλεκτρόνιο με σφυρί. Για να το κάνετε αυτό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα άλλο ηλεκτρόνιο που πετά με τεράστια ταχύτητα ή κάποιο άλλο στοιχειώδες σωματίδιο που κινείται με υψηλή ταχύτητα.

Οι σύγχρονοι επιταχυντές προσδίδουν ταχύτητες πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός στα φορτισμένα σωματίδια.

Τι συμβαίνει όταν συγκρούονται σωματίδια εξαιρετικά υψηλής ενέργειας; Σε καμία περίπτωση δεν χωρίζονται σε κάτι που θα μπορούσε να ονομαστεί συστατικά μέρη τους. Όχι, γεννούν νέα σωματίδια από αυτά που εμφανίζονται ήδη στη λίστα των στοιχειωδών σωματιδίων. Όσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια των συγκρουόμενων σωματιδίων, τόσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των σωματιδίων που γεννιούνται. Σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να εμφανιστούν σωματίδια με μάζα μεγαλύτερη από τα συγκρουόμενα σωματίδια. Το κύριο πράγμα που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας ικανοποιείται πάντα.

Στο Σχήμα 14.1 βλέπετε το αποτέλεσμα μιας σύγκρουσης ενός πυρήνα άνθρακα, ο οποίος είχε ενέργεια 60 δισεκατομμυρίων eV (παχιά άνω γραμμή), με έναν πυρήνα αργύρου ενός φωτογραφικού γαλακτώματος. Ο πυρήνας χωρίζεται σε θραύσματα, σκορπίζοντας σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Ταυτόχρονα γεννιούνται πολλά νέα στοιχειώδη σωματίδια - πιόνια. Παρόμοιες αντιδράσεις σε συγκρούσεις σχετικιστικών πυρήνων που παράγονται σε επιταχυντή πραγματοποιήθηκαν για πρώτη φορά στον κόσμο στο εργαστήριο υψηλής ενέργειας του Κοινού Ινστιτούτου Πυρηνικής Έρευνας στη Ντούμπνα υπό την ηγεσία του ακαδημαϊκού A. M. Baldin. Οι πυρήνες που στερούνται ηλεκτρονίων ελήφθησαν με ιονισμό ατόμων άνθρακα με δέσμη λέιζερ.

Είναι πιθανό, βέβαια, σε συγκρούσεις σωματιδίων με ενέργεια που δεν είναι ακόμη διαθέσιμη σε εμάς, να γεννηθούν κάποια νέα, άγνωστα ακόμη σωματίδια. Αυτό όμως δεν θα αλλάξει την ουσία του θέματος. Τα νέα σωματίδια που γεννιούνται κατά τη διάρκεια συγκρούσεων δεν μπορούν με κανέναν τρόπο να θεωρηθούν συστατικά των «γονικών» σωματιδίων. Εξάλλου, τα «θυγατρικά» σωματίδια, εάν επιταχυνθούν, μπορούν, χωρίς να αλλάξουν τη φύση τους, να προκαλέσουν, με τη σειρά τους, κατά τη διάρκεια συγκρούσεων πολλά σωματίδια ακριβώς ίδια με τους «γονείς» τους, ακόμη και πολλά άλλα σωματίδια.

Έτσι, σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψεις, τα στοιχειώδη σωματίδια είναι τα πρωτεύοντα, αδιάσπαστα σωματίδια από τα οποία είναι δομημένη όλη η ύλη. Ωστόσο, το αδιαίρετο των στοιχειωδών σωματιδίων δεν σημαίνει ότι στερούνται εσωτερικής δομής.

Στάδιο τρίτο. Από την υπόθεση του κουάρκ (1964) μέχρι σήμερα.(Τα περισσότερα στοιχειώδη σωματίδια έχουν πολύπλοκη δομή.) Στη δεκαετία του '60. προέκυψαν αμφιβολίες ότι όλα τα σωματίδια που τώρα ονομάζονται στοιχειώδη δικαιολογούν πλήρως αυτό το όνομα. Ο λόγος αμφιβολίας είναι απλός: υπάρχουν πολλά από αυτά τα σωματίδια.

Η ανακάλυψη ενός νέου στοιχειώδους σωματιδίου ήταν πάντα και εξακολουθεί να είναι ένας εξαιρετικός θρίαμβος της επιστήμης. Αλλά πριν από πολύ καιρό, ένα μερίδιο άγχους άρχισε να ανακατεύεται με κάθε διαδοχικό θρίαμβο. Οι θρίαμβοι άρχισαν να ακολουθούν κυριολεκτικά ο ένας μετά τον άλλον.

Ανακαλύφθηκε μια ομάδα λεγόμενων παράξενων σωματιδίων: Κ-μεσόνια και υπερόνια με μάζες που υπερβαίνουν τη μάζα των νουκλεονίων. Στη δεκαετία του '70 σε αυτά προστέθηκε μια μεγάλη ομάδα σωματιδίων με ακόμη μεγαλύτερες μάζες, που ονομάζονται γοητευμένα.

Επιπλέον, ανακαλύφθηκαν βραχύβια σωματίδια με διάρκεια ζωής της τάξης των 10 -22 -10 -23 s. Αυτά τα σωματίδια ονομάστηκαν συντονισμοί και ο αριθμός τους ξεπερνούσε τα διακόσια.

Τότε (το 1964) οι M. Gell-Mann και J. Zweig πρότειναν ένα μοντέλο σύμφωνα με το οποίο όλα τα σωματίδια που συμμετέχουν σε ισχυρές (πυρηνικές) αλληλεπιδράσεις - αδρόνια - είναι κατασκευασμένα από πιο θεμελιώδη (ή πρωτεύοντα) σωματίδια - κουάρκ.

Περιεχόμενο μαθήματος σημειώσεις μαθήματοςυποστήριξη μεθόδων επιτάχυνσης παρουσίασης μαθήματος διαδραστικές τεχνολογίες Πρακτική εργασίες και ασκήσεις αυτοδιαγνωστικά εργαστήρια, προπονήσεις, περιπτώσεις, αποστολές ερωτήσεις συζήτησης εργασιών για το σπίτι ρητορικές ερωτήσεις από μαθητές εικονογραφήσεις ήχου, βίντεο κλιπ και πολυμέσαφωτογραφίες, εικόνες, γραφικά, πίνακες, διαγράμματα, χιούμορ, ανέκδοτα, αστεία, κόμικ, παραβολές, ρήσεις, σταυρόλεξα, αποσπάσματα Πρόσθετα περιλήψειςάρθρα κόλπα για την περίεργη κούνια σχολικά βιβλία βασικά και επιπλέον λεξικό όρων άλλα Βελτίωση σχολικών βιβλίων και μαθημάτωνδιόρθωση λαθών στο σχολικό βιβλίοενημέρωση ενός τμήματος σε ένα σχολικό βιβλίο, στοιχεία καινοτομίας στο μάθημα, αντικατάσταση ξεπερασμένων γνώσεων με νέες Μόνο για δασκάλους τέλεια μαθήματαημερολογιακό σχέδιο για το έτος Ολοκληρωμένα Μαθήματα

Για να εξηγηθούν οι ιδιότητες και η συμπεριφορά των στοιχειωδών σωματιδίων, πρέπει να είναι εφοδιασμένα, εκτός από τη μάζα, το ηλεκτρικό φορτίο και τον τύπο, με έναν αριθμό πρόσθετων χαρακτηριστικών τους μεγεθών (κβαντικοί αριθμοί), που θα συζητήσουμε παρακάτω.

Τα στοιχειώδη σωματίδια συνήθως χωρίζονται σε τέσσερις τάξεις . Εκτός από αυτές τις κατηγορίες, υποτίθεται ότι υπάρχει μια άλλη κατηγορία σωματιδίων - γκραβιτόνια (κβάντα βαρυτικού πεδίου). Αυτά τα σωματίδια δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί πειραματικά.

Ας δώσουμε μια σύντομη περιγραφή των τεσσάρων κατηγοριών στοιχειωδών σωματιδίων.

Μόνο ένα σωματίδιο ανήκει σε ένα από αυτά - φωτόνιο .

Φωτόνια (κβάντα ηλεκτρομαγνητικού πεδίου) συμμετέχουν σε ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις, αλλά δεν έχουν ισχυρές και ασθενείς αλληλεπιδράσεις.

Δημιουργείται η δεύτερη τάξη λεπτόνια , τρίτο - αδρόνια και τέλος το τέταρτο - μποζόνια μετρητή (Πίνακας 2)

πίνακας 2

Στοιχειώδη σωματίδια
Λεπτόνια	Βαθμονόμηση μποζόνια	Αδρόνια

		n, Π, υπερών Βαρυονικός αντηχήσεις	Μεσονικός αντηχήσεις

Λεπτόνια (Ελληνικά " Λεπτός" - Ανετα) - σωματίδια,συμμετέχοντας σε ηλεκτρομαγνητικές και ασθενείς αλληλεπιδράσεις. Αυτά περιλαμβάνουν σωματίδια που δεν έχουν ισχυρή αλληλεπίδραση: ηλεκτρόνια (), μιόνια (), ταόνια (), καθώς και νετρίνα ηλεκτρονίων (), νετρίνα μιονίων () και ταυ νετρίνα (). Όλα τα λεπτόνια έχουν σπιν ίσο με 1/2 και επομένως είναι φερμιόνια . Όλα τα λεπτόνια έχουν ασθενή αλληλεπίδραση. Αυτά που έχουν ηλεκτρικό φορτίο (δηλαδή μιόνια και ηλεκτρόνια) έχουν επίσης ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση. Τα νετρίνα συμμετέχουν μόνο σε ασθενείς αλληλεπιδράσεις.

Αδρόνια (Ελληνικά " adros" – μεγάλο, τεράστιο) - σωματίδια,συμμετέχοντας σε δυνατά,ηλεκτρομαγνητικές και ασθενείς αλληλεπιδράσεις. Σήμερα είναι γνωστά πάνω από εκατό αδρόνια και χωρίζονται σε βαρυόνια Και μεσόνια .

Βαρυόνια - αδρόνια,που αποτελείται από τρία κουάρκ (qqq) και έχει αριθμό βαρυονίου Β = 1.

Η κατηγορία των βαρυονίων συνδυάζει νουκλεόνια ( Π, n) και ασταθή σωματίδια με μάζα μεγαλύτερη από τη μάζα των νουκλεονίων, που ονομάζονται υπερών (). Όλα τα υπερόνια έχουν ισχυρή αλληλεπίδραση και επομένως αλληλεπιδρούν ενεργά με τους ατομικούς πυρήνες. Το σπιν όλων των βαρυονίων είναι 1/2, άρα τα βαρυόνια είναι φερμιόνια . Με εξαίρεση το πρωτόνιο, όλα τα βαρυόνια είναι ασταθή. Όταν ένα βαρυόνιο διασπάται, μαζί με άλλα σωματίδια, σχηματίζεται αναγκαστικά ένα βαρυόνιο. Αυτό το μοτίβο είναι ένα από εκδηλώσεις του νόμου της διατήρησης του φορτίου βαρυονίου.

Μεσονες - αδρόνια,που αποτελείται από ένα κουάρκ και ένα αντικουάρκ () και έχοντας αριθμό βαρυονίου σι = 0.

Τα μεσόνια είναι ισχυρά αλληλεπιδρώντα ασταθή σωματίδια που δεν φέρουν το λεγόμενο φορτίο βαρυονίου. Αυτά περιλαμβάνουν -μεσόνια ή πιόνια (), Κ-μεσόνια ή καόνια ( ), και -μεσόνια. Οι μάζες και τα μεσόνια είναι ίδιες και ίσες με 273,1, 264,1 διάρκεια ζωής, αντίστοιχα, και s. Η μάζα των Κ-μεσονίων είναι 970. Η διάρκεια ζωής των Κ-μεσονίων είναι της τάξης του s. Η μάζα των μεσονίων eta είναι 1074, η διάρκεια ζωής είναι της τάξης του s. Σε αντίθεση με τα λεπτόνια, τα μεσόνια δεν έχουν μόνο μια ασθενή (και εάν είναι φορτισμένα, ηλεκτρομαγνητική) αλληλεπίδραση, αλλά και μια ισχυρή αλληλεπίδραση, η οποία εκδηλώνεται όταν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, καθώς και κατά την αλληλεπίδραση μεταξύ μεσονίων και βαρυονίων. Το σπιν όλων των μεσονίων είναι μηδέν, άρα είναι μποζόνια.

Μποζόνια μετρητή - σωματίδια,αλληλεπιδρούν μεταξύ των θεμελιωδών φερμιονίων(κουάρκ και λεπτόνια). Αυτά είναι σωματίδια W + , W – , Ζ 0 και οκτώ τύποι γκλουονίων g. Αυτό περιλαμβάνει επίσης το φωτόνιο γ.

Ιδιότητες στοιχειωδών σωματιδίων

Κάθε σωματίδιο περιγράφεται από ένα σύνολο φυσικών μεγεθών - κβαντικών αριθμών που καθορίζουν τις ιδιότητές του. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα χαρακτηριστικά σωματιδίων είναι τα ακόλουθα.

Μάζα σωματιδίων , Μ. Οι μάζες των σωματιδίων ποικίλλουν ευρέως από 0 (φωτόνιο) έως 90 GeV ( Ζ-μποζόνιο). Ζ-Το μποζόνιο είναι το βαρύτερο γνωστό σωματίδιο. Ωστόσο, μπορεί να υπάρχουν και βαρύτερα σωματίδια. Οι μάζες των αδρονίων εξαρτώνται από τους τύπους των κουάρκ που περιέχουν, καθώς και από τις καταστάσεις σπιν τους.

Διάρκεια Ζωής , τ. Ανάλογα με τη διάρκεια ζωής τους, τα σωματίδια χωρίζονται σε σταθερά σωματίδια, έχοντας σχετικά μεγάλη διάρκεια ζωής, και ασταθής.

ΠΡΟΣ ΤΗΝ σταθερά σωματίδιαπεριλαμβάνουν σωματίδια που διασπώνται από ασθενή ή ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση. Η διαίρεση των σωματιδίων σε σταθερά και ασταθή είναι αυθαίρετη. Επομένως, τα σταθερά σωματίδια περιλαμβάνουν σωματίδια όπως το ηλεκτρόνιο, το πρωτόνιο, για τα οποία δεν έχουν ανιχνευθεί προς το παρόν διασπάσεις, και το μεσόνιο π 0, το οποίο έχει διάρκεια ζωής τ = 0,8×10 - 16 s.

ΠΡΟΣ ΤΗΝ ασταθή σωματίδιαπεριλαμβάνουν σωματίδια που διασπώνται ως αποτέλεσμα ισχυρών αλληλεπιδράσεων. Συνήθως λέγονται αντηχήσεις . Η χαρακτηριστική διάρκεια ζωής των συντονισμών είναι 10 - 23 - 10 - 24 s.

Γνέθω J. Η τιμή περιστροφής μετριέται σε μονάδες ħ και μπορεί να πάρει 0, μισό ακέραιο και ακέραιο. Για παράδειγμα, το σπιν των π- και Κ-μεσονίων είναι ίσο με 0. Το σπιν ενός ηλεκτρονίου και του μιονίου είναι ίσο με 1/2. Το σπιν του φωτονίου είναι ίσο με 1. Υπάρχουν σωματίδια με μεγαλύτερη τιμή σπιν. Τα σωματίδια με μισό ακέραιο σπιν υπακούουν στις στατιστικές Fermi-Dirac και τα σωματίδια με ακέραιο σπιν υπακούουν στις στατιστικές Bose-Einstein.

Ηλεκτρικό φορτίο q. Το ηλεκτρικό φορτίο είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του μι= 1,6×10 - 19 C, που ονομάζεται στοιχειώδες ηλεκτρικό φορτίο. Τα σωματίδια μπορεί να έχουν φορτία 0, ±1, ±2.

Εσωτερική ισοτιμία R. Κβαντικός αριθμός Rχαρακτηρίζει την ιδιότητα συμμετρίας της κυματικής συνάρτησης ως προς τις χωρικές ανακλάσεις. Κβαντικός αριθμός Rέχει την τιμή +1, -1.

Μαζί με τα κοινά χαρακτηριστικά για όλα τα σωματίδια, χρησιμοποιούν επίσης κβαντικοί αριθμοί που αποδίδονται μόνο σε μεμονωμένες ομάδες σωματιδίων.

Κβαντικοί αριθμοί : αριθμός βαρυονίου ΣΕ, παραξενιά μικρό, Γοητεία (γοητεία) Με, ομορφιά (πυθμέναή ομορφιά) σι, ανώτερος (κορυφαιότητα) t, ισοτοπική περιστροφή Εγώαποδίδεται μόνο σε ισχυρά αλληλεπιδρώντα σωματίδια - αδρόνια.

Αριθμοί Lepton L e, μεγάλο μ , μεγάλοτ. Οι αριθμοί λεπτονίων αποδίδονται σε σωματίδια που σχηματίζουν μια ομάδα λεπτονίων. Λεπτόνια μι, μ και τ συμμετέχουν μόνο σε ηλεκτρομαγνητικές και ασθενείς αλληλεπιδράσεις. Leptons ν μι, n μ και n τ συμμετέχουν μόνο σε ασθενείς αλληλεπιδράσεις. Οι αριθμοί Lepton έχουν σημασία L e, μεγάλο μ , μεγάλοτ = 0, +1, -1. Για παράδειγμα, e - , νετρίνο ηλεκτρονίων n μιέχω L e= +l; , έχουν L e= - λ. Όλα τα αδρόνια έχουν .

Αριθμός Baryon ΣΕ. Ο αριθμός Baryon έχει σημασία ΣΕ= 0, +1, -1. Τα βαρυόνια, για παράδειγμα, n, R, Λ, Σ, οι συντονισμοί νουκλεονίων έχουν αριθμό βαρυονίου ΣΕ= +1. Μεσόνια, μεσόνια αντηχήσεις έχουν ΣΕ= 0, τα αντιβαρυόνια έχουν ΣΕ = -1.

Παραξενιά μικρό. Ο κβαντικός αριθμός s μπορεί να πάρει τιμές -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 και καθορίζεται από τη σύνθεση κουάρκ των αδρονίων. Για παράδειγμα, τα υπερόνια Λ, Σ έχουν μικρό= -l; κ + - , κ– - τα μεσόνια έχουν μικρό= + λ.

Γοητεία Με. Κβαντικός αριθμός Με Με= 0, +1 και -1. Για παράδειγμα, το Λ+ βαρυόνιο έχει Με = +1.

Πυθμένα σι. Κβαντικός αριθμός σιμπορεί να λάβει τιμές -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. Επί του παρόντος, έχουν ανακαλυφθεί σωματίδια που έχουν σι= 0, +1, -1. Για παράδειγμα, ΣΕ+ -μεσόνιο έχει σι = +1.

Κορυφαία t. Κβαντικός αριθμός tμπορεί να λάβει τιμές -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. Επί του παρόντος, έχει ανακαλυφθεί μόνο μία πάθηση με t = +1.

Isospin Εγώ. Τα ισχυρά αλληλεπιδρώντα σωματίδια μπορούν να χωριστούν σε ομάδες σωματιδίων που έχουν παρόμοιες ιδιότητες (την ίδια τιμή σπιν, ισοτιμία, αριθμό βαρυονίου, παραξενιά και άλλους κβαντικούς αριθμούς που διατηρούνται σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις) - ισοτοπικά πολλαπλάσια. Τιμή Isospin Εγώκαθορίζει τον αριθμό των σωματιδίων που περιλαμβάνονται σε ένα ισοτοπικό πολλαπλάσιο, nΚαι Rαποτελεί ένα ισοτοπικό διπλό Εγώ= 1/2; Σ + , Σ - , Σ 0 , περιλαμβάνονται σε ισοτοπική τριπλέτα Εγώ= 1, Λ - ισοτοπική μονή Εγώ= 0, αριθμός σωματιδίων που περιλαμβάνονται σε ένα ισοτοπικό πολλαπλό, 2Εγώ + 1.

σολ - ισοτιμία είναι ένας κβαντικός αριθμός που αντιστοιχεί στη συμμετρία ως προς την ταυτόχρονη λειτουργία της σύζευξης φορτίου Μεκαι αλλαγές στο πρόσημο του τρίτου συστατικού Εγώ isospin. ΣΟΛ-Η ισοτιμία διατηρείται μόνο σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις.