Элементар бөөмс ба тэдгээрийн талбарууд хийсвэр. Бөөмийн товч ангилал ба шинж чанар

Хотын төсвийн боловсролын байгууллага -

Белгород хотын 7-р дунд сургууль

Физикийн нээлттэй хичээл

11-р анги

"Анхан шатны бөөмс"

Бэлтгэсэн, явуулсан:

Физикийн багш

Полщикова A.N.

Белгород 2015 он

Сэдэв: Элементар бөөмс.

Хичээлийн төрөл: судлах хичээл, шинэ мэдлэгийг анхан шатны нэгтгэх

Сургалтын арга:лекц

Оюутны үйл ажиллагааны хэлбэр: урд талын, хамтын, хувь хүн

Хичээлийн зорилго: материйн бүтцийн талаархи оюутнуудын ойлголтыг өргөжүүлэх; энгийн бөөмийн физикийн хөгжлийн үндсэн үе шатуудыг авч үзэх; энгийн бөөмс, тэдгээрийн шинж чанарын тухай ойлголтыг өгөх.

Хичээлийн зорилго:

Боловсролын : оюутнуудад энгийн бөөмсийн тухай ойлголт, энгийн бөөмсийн төрөл зүй, түүнчлэн энгийн бөөмсийн шинж чанарыг судлах аргуудтай танилцуулах;

Хөгжлийн: оюутнуудын танин мэдэхүйн сонирхлыг хөгжүүлэх, тэдний танин мэдэхүйн идэвхтэй үйл ажиллагаанд боломжийн оролцоог хангах;

Боловсролын: бүх нийтийн хүний ​​​​зан чанаруудын боловсрол - дэлхийн шинжлэх ухааны ололт амжилтын талаарх ойлголтыг ухамсарлах; сониуч зан, тэсвэр тэвчээрийг хөгжүүлэх.

Хичээлийн хэрэгсэл:

Дидактик материал: сурах бичгийн материал, тест, хүснэгт бүхий картууд

Харааны хэрэглүүр: танилцуулга

Хичээлийн үеэр

(Танилцуулга)

1. Хичээлийн эхлэлийн зохион байгуулалт.

Багшийн үйл ажиллагаа: Багш, сурагчдын харилцан мэндчилгээ, сурагчдыг засах, сурагчдын хичээлд бэлэн байдлыг шалгах. Оюутнуудын анхаарлыг хандуулах, ажлын бизнесийн хэмнэлд оруулах ажлыг зохион байгуулах.

Оюутны урьдчилан таамагласан үйл ажиллагаа: анхаарлыг зохион байгуулах, ажлын бизнесийн хэмнэлд оруулах.

2. Хичээлийн үндсэн үе шатанд бэлтгэх.

Багшийн үйл ажиллагаа: Өнөөдөр бид "Квантын физик"-ийн "Элементар бөөмс" гэсэн шинэ хэсгийг судалж эхэлнэ. Энэ бүлэгт бид бүх бодисыг бүрдүүлдэг анхдагч, задрах боломжгүй бөөмс, энгийн бөөмсийн тухай ярих болно.

Физикчид цөмийн процессыг судлахдаа энгийн бөөмс байдгийг нээсэн тул 20-р зууны дунд үе хүртэл энгийн бөөмсийн физик нь цөмийн физикийн нэг салбар байв. Одоогийн байдлаар элементийн бөөмийн физик ба цөмийн физик нь нягт холбоотой боловч бие даасан физикийн салбарууд бөгөөд авч үзсэн олон асуудал, ашигласан судалгааны аргуудын нийтлэг шинж чанараараа нэгдсэн.

Элемент бөөмсийн физикийн гол ажил бол энгийн бөөмсийн шинж чанар, шинж чанар, харилцан хувиргалтыг судлах явдал юм.

Энэ нь мөн энгийн бөөмсийн физикийг судлах бидний гол ажил байх болно.

3. Шинэ мэдлэг, үйл ажиллагааны аргуудыг өөртөө шингээх.

Багшийн үйл ажиллагаа: Хичээлийн сэдэв: "Эхний бөөмийн физикийн хөгжлийн үе шатууд". Энэ хичээлээр бид дараах асуултуудыг авч үзэх болно.

Дэлхий бол энгийн бөөмсөөс бүрддэг гэсэн үзэл санааны хөгжлийн түүх

Энгийн бөөмс гэж юу вэ?

Тусгаарлагдсан энгийн бөөмсийг яаж олж авах вэ, боломжтой юу?

Бөөмийн төрөл зүй.

Ертөнц үндсэн бөөмсөөс бүрддэг гэсэн санаа нь эртний түүхтэй. Эдүгээ энгийн бөөмийн физикийн хөгжлийн гурван үе шат байна.

Сурах бичгээ нээцгээе. Үе шатуудын нэрс, цаг хугацааны хүрээтэй танилцацгаая.

Үе шат 1. Электроноос позитрон руу: 1897 - 1932 он.

Үе шат 2. Позитроноос кварк хүртэл: 1932 - 1964 он.

Үе шат 3. Кваркийн таамаглалаас (1964) өнөөг хүртэл.

Багшийн үйл ажиллагаа:

1-р шат.

Анхан шатны, i.e. хамгийн энгийн, илүү хуваагдашгүй нь эртний Грекийн нэрт эрдэмтэн Демокрит атомыг ингэж төсөөлж байжээ. "Атом" гэдэг үгийг орчуулбал "хуваашгүй" гэсэн утгатай гэдгийг сануулъя. Эргэн тойрон дахь бүх биетийг бүрдүүлдэг жижиг, үл үзэгдэх бөөмс байдаг гэсэн санааг МЭӨ 400 жилийн өмнө Демокрит анх удаа илэрхийлжээ. Шинжлэх ухаан атомын тухай санааг зөвхөн 19-р зууны эхээр ашиглаж эхэлсэн бөгөөд үүний үндсэн дээр хэд хэдэн химийн үзэгдлийг тайлбарлах боломжтой болсон. Мөн энэ зууны төгсгөлд атомын цогц бүтэц нээгдэв. 1911 онд атомын цөмийг нээсэн (Э.Рутерфорд) атомууд цогц бүтэцтэй болох нь эцэстээ батлагдсан.

Залуусыг санацгаая: атомын нэг хэсэг нь ямар бөөмс бөгөөд тэдгээрийг товчхон тайлбарлах вэ?

Оюутны таамагласан үйл ажиллагаа:

Багшийн үйл ажиллагаа: Залуус аа, та нарын зарим нь санаж байгаа байх: электрон, протон, нейтроныг хэн, хэдэн онд нээсэн бэ?

Оюутны таамагласан үйл ажиллагаа:

Электрон. 1898 онд Ж.Томсон электрон оршин тогтнох бодит үнэнийг нотолсон. 1909 онд Р.Милликан анх электроны цэнэгийг хэмжиж байжээ.

Протон. 1919 онд Э.Резерфорд азотыг бөөмсөөр бөмбөгдөж байхдаа цэнэг нь электроны цэнэгтэй тэнцүү, масс нь электроны массаас 1836 дахин их бөөмийг нээсэн. Бөөмийг протон гэж нэрлэсэн.

Нейтрон. Рутерфорд мөн масс нь протоны масстай тэнцүү цэнэггүй бөөмс байдаг гэж санал болгосон.

1932 онд Д.Чадвик Рутерфордын санал болгосон бөөмийг нээж түүнийг нейтрон гэж нэрлэжээ.

Багшийн үйл ажиллагаа: Протон ба нейтроныг нээсний дараа атомын цөм нь атомын нэгэн адил нарийн төвөгтэй бүтэцтэй болох нь тодорхой болсон. Цөмийн бүтцийн протон-нейтроны онол гарч ирэв (Д. Д. Иваненко, В. Гейзенберг).

19-р зууны 30-аад онд М.Фарадейгийн боловсруулсан электролизийн онолд -ион гэсэн ойлголт гарч ирж, элементар цэнэгийг хэмжсэн. 19-р зууны төгсгөл - электроныг нээхээс гадна цацраг идэвхт үзэгдлийн нээлт (А. Беккерел, 1896) болсон. 1905 онд цахилгаан соронзон орны квант - фотонуудын тухай санаа (А. Эйнштейн) физикт гарч ирэв.

Санаж үзье: фотон гэж юу вэ?

Оюутны таамагласан үйл ажиллагаа: Фотон (эсвэл цахилгаан соронзон цацрагийн квант) нь цахилгаан саармаг, тайван массгүй, гэхдээ энерги, импульс бүхий энгийн гэрлийн бөөмс юм.

Багшийн үйл ажиллагаа: задгай бөөмсийг орчлон ертөнцийн үндсэн барилгын материал болох хуваагдашгүй, хувиршгүй анхдагч мөн чанар гэж үздэг. Гэсэн хэдий ч энэ үзэл бодол удаан үргэлжилсэнгүй.

2-р шат.

1930-аад онд протон ба нейтроны харилцан хувирлыг олж, судалж, эдгээр бөөмс нь мөн адил байгалийн өөрчлөгдөөгүй энгийн "барилгын материал" биш болох нь тодорхой болсон.

Одоогийн байдлаар 400 орчим дэд цөмийн тоосонцор (атомыг бүрдүүлдэг бөөмсийг ихэвчлэн энгийн гэж нэрлэдэг) мэддэг. Эдгээр бөөмсийн дийлэнх нь тогтворгүй байдаг (элементар бөөмсүүд бие биедээ хувирдаг).

Үл хамаарах зүйл бол фотон, электрон, протон, нейтрино юм.

Фотон, электрон, протон, нейтрино нь тогтвортой бөөмс (чөлөөт төлөвт хязгааргүй оршин тогтнох боломжтой бөөмс) боловч тэдгээр нь тус бүр нь бусад бөөмстэй харилцан үйлчлэлцэх үед бусад бөөмс болж хувирдаг.

Бусад бүх бөөмс нь тодорхой хугацааны интервалаар аяндаа өөр бөөмс болж хувирдаг бөгөөд энэ нь тэдний оршин тогтнох гол баримт юм.

Би өөр нэг бөөмсийг дурьдсан - нейтрино. Энэ бөөмийн гол шинж чанарууд юу вэ? Хэн, хэзээ илрүүлсэн бэ?

Оюутны таамагласан үйл ажиллагаа: Нейтрино нь цахилгаан цэнэггүй бөөмс бөгөөд тайван масс нь 0. Энэ бөөмс оршин тогтнохыг 1931 онд В.Паули урьдчилан таамаглаж, 1955 онд бөөмийг туршилтаар бүртгэжээ. Нейтроны задралын үр дүнд илэрдэг:

Багшийн үйл ажиллагаа: Тогтворгүй энгийн бөөмс нь амьдрах хугацаандаа ихээхэн ялгаатай байдаг.

Хамгийн урт насалдаг бөөмс бол нейтрон юм. Нейтроны амьдрах хугацаа 15 минут орчим байна.

Бусад тоосонцор илүү богино хугацаанд "амьдардаг".

10-аас дээш хугацаатай хэдэн арван тоосонцор байдаг -17 -тай. Бичил ертөнцийн хэмжээнд энэ бол чухал цаг үе юм. Ийм бөөмсийг нэрлэдэгхарьцангуй тогтвортой .

Олонхи богино настай энгийн бөөмс нь 10-ын дарааллын амьдрах хугацаатай байдаг-22 -10 -23 секунд.

Харилцан хувирах чадвар нь бүх элементийн бөөмсийн хамгийн чухал шинж чанар юм.

Элементар тоосонцор нь үүсэх, устгах (ялгарах, шингээх) чадвартай байдаг. Энэ нь тогтвортой бөөмсүүдэд ч хамаатай бөгөөд цорын ганц ялгаа нь тогтвортой бөөмсийн хувирал нь аяндаа биш, харин бусад хэсгүүдтэй харилцан үйлчлэлцэх замаар явагддаг.

Жишээ нь болноустгах (өөрөөр хэлбэл алга болох ) электрон ба позитрон, өндөр энергитэй фотонуудын төрөлт дагалддаг.

Позитрон гэдэг нь электронтой ижил масстай, ижил (үнэмлэхүй утгаараа) цэнэгтэй эерэг цэнэгтэй бөөмсийг (электроны эсрэг бөөмс) хэлнэ. Түүний шинж чанаруудын талаар бид дараагийн хичээл дээр илүү дэлгэрэнгүй ярих болно. Позитрон оршин тогтнохыг 1928 онд П.Дирак таамаглаж байсан бол 1932 онд К.Андерсон сансрын туяанаас нээсэн гэж хэлье.

1937 онд сансрын туяанаас 207 электрон масстай бөөмсийг нээсэн.мюон ( - мезон ). Амьдралын дундаж хугацаа-мезон нь 2.2*10-тай тэнцүү-6 с.

Тэгээд 1947-1950 онд нээгдсэнЦээнэ цэцэг (өөрөөр хэлбэл - мезон). Төвийг сахисан дундаж ашиглалтын хугацаа-мезон - 0.87·10 -16 с.

Дараагийн жилүүдэд шинээр нээгдсэн бөөмсийн тоо хурдацтай өсч эхэлсэн. Сансрын туяаг судлах, хурдасгуурын технологийг хөгжүүлэх, цөмийн урвалыг судлах зэрэг нь үүнд нөлөөлсөн.

Орчин үеийн хурдасгуурууд нь шинэ тоосонцор үүсгэх процессыг явуулах, энгийн бөөмсийн шинж чанарыг судлахад зайлшгүй шаардлагатай. Анхны бөөмс нь хурдасгуурт "мөргөлдөх замаар" өндөр энерги хүртэл хурдасч, тодорхой газар бие биетэйгээ мөргөлддөг. Хэрэв бөөмсийн энерги өндөр байвал мөргөлдөх явцад тогтворгүй олон шинэ бөөмс үүсдэг. Мөргөлдөх цэгээс тархсан эдгээр тоосонцор нь илүү тогтвортой тоосонцор болж задардаг бөгөөд үүнийг детекторууд бүртгэдэг. Ийм мөргөлдөөн бүрийн хувьд (физикчид: үйл явдал бүрийн хувьд) - секундэд хэдэн мянгаар бүртгэгддэг! Үүний үр дүнд туршилтчид кинематик хувьсагчдыг тодорхойлдог: "барьсан" бөөмсийн импульс ба энергийн утгууд, түүнчлэн тэдгээрийн замнал (сурах бичиг дээрх зургийг үз). Ижил төрлийн олон үйл явдлыг цуглуулж, эдгээр кинематик хэмжигдэхүүнүүдийн тархалтыг судалснаар физикчид харилцан үйлчлэл хэрхэн үүссэн, үүссэн бөөмсийг ямар төрлийн бөөмстэй холбож болохыг сэргээдэг.

3-р шат.

Элементар бөөмсийг гурван бүлэгт нэгтгэдэг. фотонууд , лептонууд Тэгээд адронууд (Хавсралт 2).

Залуус аа, фотонуудын бүлэгт хамаарах бөөмсийг жагсааж өгөөч.

Оюутны таамагласан үйл ажиллагаа: Бүлэг рүү фотонууд нь нэг бөөмс - фотоныг хэлнэ

Багшийн үйл ажиллагаа: дараагийн бүлэг нь хөнгөн хэсгүүдээс бүрдэнэлептонууд .

: энэ бүлэгт хоёр төрлийн нейтрино (электрон ба мюон), электрон ба?-мезон орно

Багшийн үйл ажиллагаа: Лептонуудад мөн хүснэгтэд ороогүй хэд хэдэн тоосонцор орно.

Гурав дахь том бүлэг нь хүнд хэсгүүдээс бүрддэг адронууд. Энэ бүлэг нь хоёр дэд бүлэгт хуваагддаг. Хөнгөн хэсгүүд нь дэд бүлгийг үүсгэдэг мезон .

Урьдчилан таамагласан оюутны үйл ажиллагаа: тэдгээрийн хамгийн хөнгөн нь эерэг ба сөрөг цэнэгтэй, мөн төвийг сахисан -мезонтой. Пионууд нь цөмийн талбайн квантууд юм.

Багшийн үйл ажиллагаа: хоёр дахь дэд бүлэг -барионууд - хүнд хэсгүүд орно. Энэ нь хамгийн өргөн цар хүрээтэй юм.

Оюутны таамагласан үйл ажиллагаа: Хамгийн хөнгөн барионууд нь нуклонууд - протон ба нейтронууд юм.

Багшийн үйл ажиллагаа: Тэдний араас гиперонууд гэж нэрлэгддэг. 1964 онд олдсон омега-хасах-гиперон нь хүснэгтийг хаадаг.

Олдсон болон шинээр нээсэн адронуудын элбэг дэлбэг байдал нь эрдэмтдийг тэдгээр нь бусад үндсэн бөөмсөөс бий болсон гэж үзэхэд хүргэсэн.

1964 онд Америкийн физикч М.Гелл-Мэн бүх хүнд суурь бөөмсүүд болох адронууд нь илүү суурь бөөмсөөс бүтдэг гэсэн таамаглал дэвшүүлж, дараагийн судалгаагаар батлагдсан.кваркууд.

Бүтцийн үүднээс авч үзвэл атомын цөмийг (нуклон) бүрдүүлдэг энгийн бөөмсүүд, ерөнхийдөө бүх хүнд хэсгүүд - адрон (барион ба мезон) нь бүр ч энгийн хэсгүүдээс бүрддэг бөгөөд тэдгээрийг ихэвчлэн суурь гэж нэрлэдэг. Бодисын жинхэнэ үндсэн элементүүдийн энэ үүргийг гүйцэтгэхэд цахилгаан цэнэг нь протоны нэгж эерэг цэнэгийн +2/3 эсвэл -1/3-тэй тэнцүү байдаг кваркууд юм.

Хамгийн түгээмэл ба хөнгөн кваркуудыг дээш, доош гэж нэрлэдэг бөгөөд тус тусад нь u (англи хэлнээс дээш) ба d (доош) гэж тэмдэглэнэ. Заримдаа протон нь үүд, нейтрон нь udd-ийн хослолоос бүрддэг тул тэдгээрийг протон ба нейтрон кварк гэж нэрлэдэг. Дээд кварк нь +2/3 цэнэгтэй; доод - сөрөг цэнэг -1/3. Протон нь хоёр дээш, нэг доош, нейтрон нь нэг дээш, хоёр доош кваркаас бүрддэг тул протон ба нейтроны нийт цэнэг 1 ба 0-тэй тэнцүү гэдгийг бие даан шалгаж болно.

Нөгөө хоёр хос кварк нь илүү чамин бөөмсийн нэг хэсэг юм. Хоёр дахь хосын кваркуудыг дур булаам гэж нэрлэдэг - c (сэтгэл татсанаас) ба хачин - s (хачингаас).

Гурав дахь хос нь үнэн - t (үнэнээс, эсвэл англи уламжлалаар дээд) ба үзэсгэлэнтэй - b (гоо үзэсгэлэнгээс, эсвэл англи уламжлалын доод хэсэгт) кваркуудаас бүрдэнэ.

Кваркуудын янз бүрийн хослолоос бүрдэх бараг бүх бөөмсийг туршилтаар аль хэдийн илрүүлсэн.

Кваркийн таамаглалыг хүлээн зөвшөөрснөөр энгийн бөөмсүүдийн эв нэгдэлтэй системийг бий болгох боломжтой болсон. Өндөр энергитэй хурдасгуур болон сансрын туяанд хийсэн чөлөөт төлөвт кваркуудыг хайх олон тооны хайлт амжилтгүй болсон. Эрдэмтэд чөлөөт кваркууд ажиглагдахгүй байх нэг шалтгаан нь тэдний маш том масс гэж үздэг. Энэ нь орчин үеийн хурдасгуурт хүрдэг эрчим хүч дээр кварк үүсэхээс сэргийлдэг.

Гэсэн хэдий ч 2006 оны 12-р сард шинжлэх ухааны мэдээллийн агентлагууд болон хэвлэл мэдээллийн хэрэгслүүдээр "чөлөөт топ кваркууд" олсон тухай хачирхалтай мэдээ цацагдсан.

4. Ойлголтын эхний шалгалт.

Багшийн үйл ажиллагаа: Залуус аа, бид дараах зүйлсийг хийсэн:

бөөмийн физикийн хөгжлийн үндсэн үе шатууд

аль бөөмийг элементар гэж нэрлэдэгийг олж мэдэв

бөөмсийн хэв шинжтэй танилцсан.

Дараагийн хичээл дээр бид дараахь зүйлийг авч үзэх болно.

энгийн бөөмсийн илүү нарийвчилсан ангилал

энгийн бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн төрлүүд

эсрэг бөөмс.

Одоо би танд бидний судалсан материалын гол санааг санах ойд сэргээх тест өгөхийг санал болгож байна (Хавсралт 3).

5. Хичээлийг дүгнэх.

Багшийн үйл ажиллагаа: Хамгийн идэвхтэй сурагчдад үнэлгээ өгөх.

6. Гэрийн даалгавар

Багшийн үйл ажиллагаа:

1. § 114 - 115

2. хийсвэр.

Зорилго: Оюутнуудад энгийн бөөмс, тэдгээрийн үндсэн шинж чанар, ангиллын талаар ярих

Хичээлийн үеэр

Шинэ материал (лекцэнд өгсөн)

Атомын бүтэц, атомын цөмийг судалснаар атомын бүтцэд электрон, протон, нейтрон агуулагддаг болохыг харуулсан. Эдгээр бөөмсийг энгийн гэж нэрлэдэг заншилтай байсан. Атом ба цөмтэй шууд холбоотой фотон (), позитрон (e +) ба нейтрино (v) -ийг мөн энгийн бөөмс гэж нэрлэж эхэлсэн.

Анхны төлөвлөгөөний дагуу энгийн бөөмс нь одоо байгаа ертөнцийн бодис (атом) үүссэн хамгийн энгийн бөөмс юм.

Элементар бөөмсийг анх мөнхийн, өөрчлөгддөггүй, устаж үгүй ​​болдог зүйл гэж төсөөлж байсан бөгөөд энгийн бөөмийн дүрсийг элсний ширхэг эсвэл бүтэцгүй жижиг бөмбөгний дүрстэй холбож үздэг байв.

Өнөө үед энгийн байдлын тодорхой шалгуур байдаггүй. Өнөө үед "элементар бөөмс" гэсэн ойлголт маш төвөгтэй байдаг.

Мэдэгдэж буй энгийн бөөмсүүдийг түүхэн нээлтийн дарааллаар нь товч жагсаацгаая.

Арга зүйн тайлбар: Оюутнууд нэмэлт тайлбар өгөхдөө дараах хүснэгтийг бөглөнө үү (Хавсралт 1)

Энэ нь ямар төрөлд хамаарах вэ?	Бөөмийн нэр	Зориулалт	Нээлтийн жил	Цэнэглэх q	Бөөмийн масс

Электроныг 1897 онд Ж.Ж.Томсан нээсэн. Бусад энгийн бөөмсийн массыг ихэвчлэн электроны массаар илэрхийлдэг.

1900 онд М.Планк, ялангуяа 19005 онд. А.Эйнштейн гэрэл нь тусдаа хэсгүүд болох фотонуудаас бүрддэг болохыг харуулсан. Фотон нь цэнэггүй бөгөөд түүний тайван масс = 0. Фотон нь зөвхөн гэрлийн хурдаар хөдөлж байх үед л оршин байж болно.

1911 онд Рутерфордын бөөмийн тархалтын туршилтууд. Протоныг нээхэд хүргэсэн. Протоны масс=1836м e

Ихэнх физикчид эцэст нь байгалийн химийн элементүүд болон бодисын олон янз байдлыг электрон ба протон гэсэн хоёр энгийн зүйл болгон бууруулж чадсан гэдэгтээ итгэлтэй байв. Тухайн үеийн физикчдийн материйн бүтцийн талаар зурсан зураг нь шинжлэх ухааны гоо үзэсгэлэн, нигүүлслийн мэдрэмжийг төрүүлсэн. 1911 оноос хойшхи хугацаанд 1932 он гэхэд Олон эрдэмтэд шинжлэх ухааны судалгааны олон зуун жилийн мөрөөдлөө биелүүлж чадсандаа сэтгэл ханамжийн мэдрэмжээр дүүрэн байв.

Гэсэн хэдий ч 1928 онд П.Дирак, улмаар 1932 онд К.Андерсон ийм бөөмсийг нээсэн, гэж нэрлэдэг позитрон (e+)

Позитрон бол онолын хувьд таамагласан анхны энгийн бөөмс юм.

1932 онд Д.Чадвиг = 1838 м масстай нейтроныг нээсэн e

Чөлөөт төлөвт байгаа нейтрон нь протоноос ялгаатай нь тогтворгүй бөгөөд хагас задралын хугацаа T = 1.01 10 3 сек протон ба электрон болж задардаг. Цөм дотор нейтрон хязгааргүй оршин тогтнож болно.

1931-1933 онд. В.Паули задралын явцад протон, электроноос гадна тайван масс = 0 байх өөр нэг саармаг бөөмс ялгардаг гэж В.Паули санал болгосон. Энэ бөөмийг нэрлэсэн нейтрино()

Зөвхөн 1956 онд К.Коуэн болон түүний хамтрагчид цөмийн реакторт үүссэн антинейтрино()-ыг нээсэн. Энэ нь урвалыг судлахад "барьсан": p+ v n+e +, нейтрино нь n+p+e - урвалыг үүсгэдэг.

1937 онд К.Андерсон, С.Неддерман нар 206,7м e масстай цэнэглэгдсэн бөөмсийг нээсэн бөгөөд эдгээр бөөмсийг +e ба -e цэнэгтэй -мезон (+ ба -) гэж нэрлэдэг. Одоогийн байдлаар эдгээр бөөмсийг -бөөмс эсвэл -мюон гэж нэрлэдэг.

1947 онд Английн эрдэмтэд С.Пауэлл, Г.Оккиалини болон бусад хүмүүс -мезоныг (-мезон нь ялзрахад мюон өгдөг анхдагч мезон) нээсэн.

Мезон нь +e ба -e цэнэгтэй, 273.2 м масстай e.1950 оноос хойш хэсэг хугацааны дараа 264.2 м масстай саармаг -мезон (o) нээгдсэн.Одоогоор гурван төрлийн -мезон. мэдэгдэж байгаа: -, o, +, тэдгээр нь нуклонуудтай эрчимтэй харилцан үйлчилдэг бөгөөд нуклонууд цөмтэй мөргөлдөхөд амархан үүсдэг, өөрөөр хэлбэл. цөмийн идэвхтэй байдаг. Одоогийн байдлаар мезонууд нь цөмийн хүчний ихэнх хэсгийг хариуцдаг цөмийн талбайн квантууд гэж үздэг.

1949-1950 он хүртэл Энгийн тоосонцоруудын шууд "халдлага" эхэлж, тэдний тоо хурдацтай нэмэгдэв.

Шинээр гарч ирсэн хэсгүүдийг хоёр бүлэгт хувааж болно.

Эхний бүлэгт одоогийн байдлаар К-мезон гэж нэрлэгддэг 966 м e ба 974 м e масстай бөөмс багтана. K + ба K - мезонууд нь ойролцоогоор 966.3 м e масстай, цахилгаан цэнэгүүд +e ба -e байдаг. 974.5 м e масстай саармаг К-мезонууд (К о ба К о) мэдэгдэж байна.

Хоёр дахь бүлгийн бөөмсийг гиперон гэж нэрлэдэг. Дараах гиперонууд одоогоор мэдэгдэж байна.

1955 онд Антипротоныг нээж, 1956 онд антинейтроныг нээсэн.

Сүүлийн жилүүдэд 10 -22 - 10 -23 сек-ийн дарааллаар, ер бусын богино наслалттай шинэ хагас бөөмс (резонанс төлөв) нээгдэж байгаа бөгөөд энэ тохиолдолд бөөмсийн ул мөр, тэдгээрийн оршин байгааг илрүүлэх боломжгүй юм. Тэдний задралын бүтээгдэхүүний шинжилгээний зан төлөвийг зөвхөн шууд бус үүднээс авч үзэх замаар шүүж болно.

Сүүлийн жилүүдэд нейтрино хоёр дахь төрлийн мюон нейтрино (антинейтрино) гэж нэрлэгддэг, жишээлбэл, мезон задралын үед ялгардаг;

III бүлэг- хүнд хэсгүүд, эсвэл барионууд

Энэ бүлэгт дараахь зүйлс орно.

• Нуклонууд ба тэдгээрийн эсрэг хэсгүүд
• Гиперонууд ба тэдгээрийн эсрэг хэсгүүд

Токамак суурилуулалтын жишээг ашиглан термоядролын энергийг ашиглах

Оюутнууд дараах асуултуудад хариулахыг хүсдэг.

• Ямар цөмийн урвалыг термоядрол гэж нэрлэдэг вэ? (амаар)
• Термоядролын урвал хэрхэн явагдах вэ?
• Токамак суурилуулалтын үйл ажиллагааны зарчмыг тайлбарлана уу.(бичгээр, нэмэлт ном зохиол ашиглан)
• Термоядролыг нэгтгэх лазер суурилуулалтын зарчмыг тайлбарлана уу" (нэмэлт ном зохиол ашиглан бичгээр)

АТОМ БА ЦӨМИЙН ФИЗИК

ХИЧЭЭЛ 11/60

Сэдэв. Элементар бөөмс

Хичээлийн зорилго: энгийн бөөмс, тэдгээрийн шинж чанарын тухай ойлголтыг өгөх.

Хичээлийн төрөл: хосолсон хичээл.

ХИЧЭЭЛИЙН ТӨЛӨВЛӨГӨӨ

ШИНЭ МАТЕРИАЛ СУРАХ

· Нэгдүгээр шат. Электроноос позитрон руу: 1897-1932 х. Орчин үеийн үүднээс авч үзвэл энгийн хэсгүүдээс бүрддэггүй эдгээр хэсгүүдийг бид энгийн хэсгүүд гэж үздэг.

Италийн физикч Энрико Ферми тэмдэглэснээр "анхан шатны" гэсэн нэр томъёо нь бөөмсийн шинж чанар гэхээсээ илүү бидний мэдлэгийн түвшинг илэрхийлдэг. Шинжлэх ухааны хөгжлийн дагуу олон тооны энгийн бөөмсүүд элемент биш болжээ.

· Хоёрдугаар шат. Позитроноос кварк хүртэл: 1932-1964 он.

Бүх энгийн бөөмсүүд бие биедээ хувирдаг бөгөөд эдгээр харилцан өөрчлөлтүүд нь тэдний оршин тогтнох гол баримт юм.

· Гурав дахь шат. Кваркийн таамаглалаас (1964) өнөөг хүртэл. Ихэнх энгийн бөөмс нь нарийн төвөгтэй бүтэцтэй байдаг.

1964 онд М.Гелл-Манн, Ж.Звейг нар хүчтэй (цөмийн) харилцан үйлчлэлд оролцдог бүх бөөмсийг илүү суурь хэсгүүд болох кваркуудаас бүрдүүлдэг загварыг санал болгосон.

Энгийн бөөмсийн ертөнц маш нарийн төвөгтэй, төөрөгдөлтэй болсон. Гэхдээ бид үүнийг шийдэж чадсан хэвээр байна. Хэдийгээр тэдгээрийн шинж чанаруудын олон янз байдлыг тайлбарладаг энгийн бөөмсийн эцсийн онол хараахан боловсруулагдаагүй байгаа ч олон зүйл аль хэдийн тодорхой болсон. Молекулууд, атомууд, цөмүүд хуваагдах боломжтой тул тэдгээр нь энгийн бөөмсүүдэд хамаарахгүй. Гэсэн хэдий ч энэ нь энгийн бөөмс нь бусад, бүр "жижиг" формацуудаас бүрдэх боломжгүй гэсэн үг биш юм. Үүнээс гадна тэдгээрийн ихэнх нь хамгийн төвөгтэй бүтэцтэй байдаг. Гэхдээ эдгээр бөөмсийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь ийм хүчээр баригддаг тул орчин үеийн санаануудыг харгалзан үзвэл холбогдох холболтыг таслах нь үндсэндээ боломжгүй юм.

Үүний дагуу үүнээс өмнө бүх энгийн бөөмсийг хоёр том ангилалд хуваадаг (зураг харна уу): адрон (нарийн төвөгтэй бүтэцтэй бөөмс) ба үндсэн (эсвэл жинхэнэ анхдагч) бөөмсийг өнөөдөр бүтэцгүй гэж ангилдаг тул жинхэнэ анхдагч гэж үздэг. материйн элементүүд.

Бүх адронуудын нэг онцлог шинж чанар нь тэдний найрлага, хүчтэй харилцан үйлчлэх чадвар бөгөөд энэ нь үнэндээ тэдний нэрийг тайлбарладаг ("хадрос" гэсэн грек үг нь "том", "хүчтэй" гэсэн утгатай). Хүчтэй харилцан үйлчлэлд өөр ямар ч бөөмс оролцох боломжгүй. Адроны анги нь хамгийн олон (300 гаруй бөөмс) юм. Кваркийн найрлагаас хамааран тэдгээрийг барион ба мезон гэсэн хоёр бүлэгт хуваадаг.

Өнөөдөр жинхэнэ энгийн бөөмсийг үндсэн харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгч гэж үздэг - лептон ба кварк.

Ø Квантын талбайн онолоор байгальд байдаг бүх суурь харилцан үйлчлэлүүд (хүчтэй, цахилгаан соронзон, сул ба таталцлын) солилцооны шинж чанартай байдаг.

Энэ нь жагсаасан харилцан үйлчлэл бүрийн энгийн үйлдэл нь бөөмс нь тодорхой квантуудыг ялгаруулж, шингээх үйл явц юм гэсэн үг юм. Эдгээр квантуудыг харгалзах харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгч гэж нэрлэдэг. Тэдгээрийг солилцох замаар бөөмсүүд хоорондоо харилцан үйлчилдэг.

Английн физикч П.Дирак 1928 онд электрон хөдөлгөөний харьцангуй онолыг бүтээжээ. Энэ онолын дагуу электрон сөрөг ба эерэг цэнэгтэй байж болно.

1932 онд Америкийн физикч К.Андерсон үүлэн камерт сансар огторгуйн бөөмсийн ул мөрийг гэрэл зургаар авч байхдаа нэгэн гэрэл зургаас электронд хамаарах мэт боловч... эерэг цэнэгтэй болохыг олж илрүүлжээ. Андерсон хачирхалтай ул мөрийг өгсөн бөөмсийг позитрон гэж нэрлэжээ. 1933 онд γ квантын бодистой харилцан үйлчлэх үед позитрон ба электрон үүсэх үзэгдлийг нээсэн.

1934 онд позитронууд зарим цацраг идэвхт цөмүүдийг ялгаруулдаг болохыг олж мэдсэн (энэ нь цөмийн протоныг нейтрон болгон хувиргасантай холбоотой юм):

Жишээлбэл, фосфорын изотопын цацраг идэвхт цөм нь цахиурын цөм, позитрон ба нейтрино болж задардаг.

П.Дирак позитрон электронтой уулзах үед урвуу процесс явагдах ёстой гэж үзсэн: эдгээр бөөмсийг хоёр фотон болгон хувиргах. Позитроныг туршилтаар нээсний дараа удалгүй ийм урвуу үйл явц үүссэн. Энэ үйл явцыг устгах гэж нэрлэдэг.

Амралттай масстай электрон ба позитрон хоёр фотон болж хувирдаг бөгөөд тэдгээр нь тайван массгүй байдагт оюутнуудын анхаарлыг хандуулах нь чухал юм. Үүнээс үзэхэд:

Ø Элемент бөөмсийн түвшинд бодис ба талбайн ялгаа арилна.

Устгах нь дэлхий дээр позитрон байхгүй байх шалтгаан юм: позитрон гарч ирснийхээ дараа шууд электронтой уулзаж, хоёулаа хоёр фотон болж хувирдаг.

Нэгэн цагт электрон-позитрон хосуудын төрж, устаж үгүй ​​болохыг нээсэн нь шинжлэх ухаанд үнэхээр сенсаци болж байв. Дараа нь бүх бөөмсөөс ихэр - эсрэг бөөмс олдсон.

1931 онд В.Паула урьдчилан харж, 1955 онд n нейтрино болон антинейтрино-г туршилтаар илрүүлжээ. Нейтрино нь 1 0 н задралын үед гарч ирдэг. 1955 онд хурдан протонуудыг Купруму цөмтэй мөргөлдөх үед антипротоныг туршилтаар олж авсан. 1956 онд урвалын эсрэг нейтроныг нээсэн

Тэдгээр. Протон ба антипротоны мөргөлдөөн нь нейтрон ба антинейтрон үүсгэдэг.

Эсрэг бөөмс нь бөөмсөөс цахилгаан цэнэгийн тэмдэг, соронзон моментийн чиглэл эсвэл өөр шинж чанараараа ялгаатай байж болно. Гэхдээ тэдний гол онцлог нь:

Ø Эсрэг бөөмийн бөөмстэй уулзах нь үргэлж бие биенээ устгахад хүргэдэг.

Цөм нь антинуклон, позитрон бүрхүүлээс тогтдог атомууд нь эсрэг бодис үүсгэдэг. 1969 онд анх удаа антигелиумыг гаргаж авсан.

Антиматерийг бодистой хамт устгах явцад үлдсэн энерги нь үүссэн гамма квантуудын кинетик энерги болж хувирдаг.

Амралтын энерги нь орчлон ертөнцийн энергийн хамгийн том, хамгийн их төвлөрсөн нөөц юм. Зөвхөн устгах үед л бүрэн чөлөөлөгдөж, бусад төрлийн энерги болж хувирдаг. Тиймээс антиматер бол энергийн хамгийн төгс эх үүсвэр, хамгийн өндөр илчлэгтэй “түлш” юм. Хүн төрөлхтөн хэзээ нэгэн цагт энэ “түлш”-ийг ашиглаж чадах эсэхийг одоо хэлэхэд хэцүү байна.

ШИНЭ МАТЕРИАЛ ТАНИЛЦУУЛАХ ҮЕИЙН ОЮУТНУУДАД АВАХ АСУУЛТ

Эхний түвшин

1. Ямар бөөмсийг элементар гэж нэрлэдэг вэ?

2. Одоогийн байдлаар жинхэнэ элемент гэж тооцогддог бөөмсийг нэрлэнэ үү.

3. Позитрон ажиглалтын нэн ховор тохиолдлыг юу тайлбарладаг вэ?

4. Та ямар эсрэг бөөмсийг мэдэх вэ?

5. Эсрэг бодис гэж юуг хэлэх вэ?

Хоёрдугаар түвшин

1. Үндсэн бөөмс гэж юу вэ?

2. Суурь харилцан үйлчлэлийн ямар төрлийг та мэдэх вэ? Аль нь хамгийн хүчтэй вэ? хамгийн сул?

3. Кваркуудын үндсэн шинж чанарууд юу вэ?

4. Кваркууд чөлөөт төлөвт байдаг уу?

СУРСАН МАТЕРИАЛЫН БАРИЛГА

· Орчин үеийн үүднээс авч үзвэл энгийн хэсгүүдээс бүрддэггүй бөөмсийг бид энгийн тоосонцор гэж үздэг.

· Эгэл бөөмсийн түвшинд матери ба талбайн ялгаа арилна.

· Эсрэг бөөмс бөөмстэй уулзах нь үргэлж бие биенээ устгахад хүргэдэг.

Гэрийн даалгавар

Riv1 No. 18.3; 18.4; 18.6; 18.10.

Riv2 дугаар 18.11; 18.13; 18.14; 18.15.

Riv3 дугаар 18.16, 18.17; 18.18; 18.19.

>> Бөөмийн физикийн хөгжлийн гурван үе шат

Бүлэг 14. БӨӨМСӨН

Энэ бүлэгт хуваагдах боломжгүй, бүх бодисоос бүтсэн бөөмсийн тухай ярих болно.

§ 114. БӨӨМСИЙН ФИЗИКИЙН ХӨГЖЛИЙН ГУРВАН ҮЕ шат

Та электрон, фотон, протон, нейтроны талаар аль хэдийн бага эсвэл бага мэддэг болсон. Гэхдээ энгийн бөөмс гэж юу вэ?

Нэгдүгээр шат. Электроноос позитрон руу: 1897-1932 он.(Элементар бөөмс нь илүү гүнзгий түвшинд "Демокритын атомууд" юм.)

Грекийн физикч Демокрит хамгийн энгийн, хуваагдашгүй тоосонцорыг атом гэж нэрлэх үед (атом гэдэг үг нь "хуваашгүй" гэсэн утгатай гэдгийг санаарай) зарчмын хувьд түүнд бүх зүйл тийм ч төвөгтэй биш юм шиг санагдаж магадгүй юм. Төрөл бүрийн объект, ургамал, амьтан нь хуваагдашгүй, өөрчлөгддөггүй хэсгүүдээс бүрддэг. Дэлхий дээр ажиглагдаж буй өөрчлөлтүүд нь атомуудын энгийн дахин зохион байгуулалт юм. Дэлхий дээрх бүх зүйл урсаж, өөрчлөгдөөгүй атомуудаас бусад бүх зүйл өөрчлөгддөг.

Гэхдээ 19-р зууны төгсгөлд. атомын цогц бүтцийг нээж, электроныг атомын салшгүй хэсэг болгон тусгаарласан. Дараа нь аль хэдийн 20-р зуунд протон ба нейтрон - атомын цөмийн нэг хэсэг болох бөөмсийг нээсэн. Эхлээд эдгээр бүх бөөмсийг яг Демокрит атомыг хардаг шиг авч үзсэн: тэдгээр нь хуваагдашгүй, өөрчлөгддөггүй анхдагч биетүүд, орчлон ертөнцийн үндсэн барилгын материал гэж тооцогддог байв.

Хоёрдугаар шат. Позитроноос кварк хүртэл: 1932-1964 он.(Бүх энгийн тоосонцор бие биедээ хувирдаг.) ​​Сэтгэл татам тод байдлын нөхцөл байдал удаан үргэлжилсэнгүй. Бүх зүйл илүү төвөгтэй болж хувирав: өөрчлөгдөөгүй тоосонцор огт байдаггүй. Анхан шатны гэдэг үг өөрөө давхар утгатай. Нэг талаас, энгийн зүйл нь өөрөө ойлгомжтой, хамгийн энгийн зүйл юм. Нөгөөтэйгүүр, элементар гэдэг нь аливаа зүйлийн үндэс суурь болох фуидаментал зүйлийг (энэ утгаараа субатомын бөөмсийг одоо элементар гэж нэрлэдэг) гэсэн үг юм.

Дараах энгийн баримт нь одоо мэдэгдэж байгаа энгийн бөөмсийг Демокритын өөрчлөгдөөгүй атомуудтай төстэй гэж үзэхээс сэргийлж байна. Аль ч бөөмс үхэшгүй мөнх биш. Эдүгээ анхдагч гэж нэрлэгддэг ихэнх бөөмс гадны нөлөөгүй байсан ч секундын хоёр сая хуваас илүүг тэсвэрлэж чадахгүй. Чөлөөт нейтрон (атомын цөмийн гадна байрлах нейтрон) дунджаар 15 минут амьдардаг.

Зөвхөн фотон, электрон, протон, нейтрино бөөмсүүд нь бүхэлдээ дэлхий дээр дангаараа байсан бол өөрчлөгдөхгүй хэвээр байх болно (нейтрино нь цахилгаан цэнэггүй бөгөөд түүний амрах масс нь тэгтэй тэнцүү байна).

Гэхдээ электрон ба протонууд нь хамгийн аюултай ах дүүстэй байдаг - позитрон ба антипротонууд мөргөлдөхөд эдгээр бөөмсүүд харилцан устгаж, шинэ хэсгүүд үүсдэг.

Ширээний чийдэнгээс ялгарах фотон 10-8 секундээс илүүгүй үргэлжилнэ. Энэ нь номын хуудсанд хүрч, цаасанд шингэх хугацаа юм.

Зөвхөн нейтрино нь бусад бөөмстэй маш сул харилцан үйлчилдэг тул бараг үхэшгүй байдаг. Гэсэн хэдий ч нейтрино нь бусад бөөмстэй мөргөлдөхдөө үхдэг, гэхдээ ийм мөргөлдөөн нь маш ховор байдаг.

Тиймээс, бидний өөрчлөгдөж буй ертөнцөд өөрчлөгдөшгүй зүйлийг олох мөнхийн эрэл хайгуулд эрдэмтэд "боржин чулуун суурь" дээр биш, харин "хурдан элсэнд" оров.

Бүх энгийн бөөмсүүд бие биедээ хувирдаг бөгөөд эдгээр харилцан өөрчлөлтүүд нь тэдний оршин тогтнох гол баримт юм.

Эрдэмтэд өндөр энергитэй бөөмсийн мөргөлдөх үед энгийн бөөмсийн хувиргалтыг ажигласан. Энгийн бөөмсийн хувиршгүй байдлын тухай санаа нь үндэслэлгүй болж хувирав. Гэхдээ тэдний задрах чадваргүй гэсэн санаа хэвээр үлджээ. Элементар бөөмс нь хуваагдашгүй болсон ч шинж чанараараа шавхагдашгүй юм. Чамайг тэгж бодоход хүргэж байгаа нь энэ.

Жишээлбэл, электрон нь бусад дэд элементийн хэсгүүдээс бүрддэг эсэхийг судлах байгалийн хүсэл эрмэлзэлтэй байцгаая. Электроныг задлахын тулд юу хийх хэрэгтэй вэ? Таны бодож чадах ганц л арга бий. Хуванцар тоглоомын дотор юу байгааг олж мэдэхийг хүсвэл хүүхэд ашигладагтай ижил арга юм - хүчтэй цохилт.

Мэдээжийн хэрэг та электроныг алхаар цохиж чадахгүй. Үүнийг хийхийн тулд асар их хурдтай нисдэг өөр электрон эсвэл өндөр хурдтай хөдөлж буй бусад энгийн бөөмсийг ашиглаж болно.

Орчин үеийн хурдасгуурууд цэнэглэгдсэн хэсгүүдэд гэрлийн хурдтай маш ойрхон хурдыг өгдөг.

Хэт өндөр энергитэй хэсгүүд мөргөлдвөл юу болдог вэ? Тэдгээрийг ямар ч бүрэлдэхүүн хэсэг гэж нэрлэж болох зүйлд хуваадаггүй. Үгүй ээ, тэд аль хэдийн энгийн бөөмсийн жагсаалтад гарч ирсэн хэсгүүдээс шинэ тоосонцорыг төрүүлдэг. Мөргөлдөх бөөмсийн энерги их байх тусам бөөмс үүсэх тоо нэмэгдэнэ. Энэ тохиолдолд мөргөлдөж буй хэсгүүдээс их масстай хэсгүүд гарч ирж болно. Анхаарах гол зүйл бол энерги хадгалагдах хууль үргэлж хангагдсан байдаг.

Зураг 14.1-д та 60 тэрбум эВ энергитэй нүүрстөрөгчийн цөм (зузаан дээд шугам) гэрэл зургийн эмульсийн мөнгөн цөмтэй мөргөлдсөний үр дүнг харж байна. Цөм нь хэсгүүдэд хуваагдаж, янз бүрийн чиглэлд тархдаг. Үүний зэрэгцээ олон шинэ энгийн бөөмс - пионууд үүсдэг. Академич А.М.Балдины удирдлаган дор Дубна дахь Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнгийн өндөр энергийн лабораторид хурдасгуурт үүссэн харьцангуй цөмийн мөргөлдөөний ижил төстэй урвалыг дэлхийд анх удаа хийжээ. Лазер туяагаар нүүрстөрөгчийн атомуудыг ионжуулах замаар электроноор дутагдсан цөмүүдийг гаргаж авсан.

Бидэнд хараахан олдоогүй энергитэй бөөмс мөргөлдөхөд шинэ, хараахан үл мэдэгдэх бөөмс үүсэх нь мэдээжийн хэрэг. Гэхдээ энэ нь асуудлын мөн чанарыг өөрчлөхгүй. Мөргөлдөөний үед үүссэн шинэ бөөмсийг ямар ч байдлаар "эцэг эх" бөөмсийн бүрэлдэхүүн хэсэг гэж үзэх боломжгүй. Эцсийн эцэст, "охин" бөөмс нь хурдасвал мөн чанараа өөрчлөхгүйгээр мөргөлдөх үед "эцэг эхтэйгээ" яг адилхан хэд хэдэн бөөмс, тэр ч байтугай бусад олон бөөмсийг үүсгэж болно.

Тиймээс орчин үеийн үзэл баримтлалын дагуу энгийн бөөмс нь бүх бодисыг бий болгодог анхдагч, задрах боломжгүй бөөмс юм. Гэсэн хэдий ч энгийн бөөмсийн хуваагдашгүй байдал нь тэдгээр нь дотоод бүтэцгүй гэсэн үг биш юм.

Гуравдугаар шат. Кваркийн таамаглалаас (1964) өнөөг хүртэл.(Ихэнх энгийн тоосонцор нь нарийн төвөгтэй бүтэцтэй байдаг.) ​​60-аад онд. Одоо энгийн гэж нэрлэгддэг бүх бөөмс энэ нэрийг бүрэн зөвтгөдөг гэсэн эргэлзээ төрж байв. Эргэлзээний шалтгаан нь энгийн: эдгээр тоосонцор маш олон байдаг.

Шинэ элементийн бөөмсийг нээсэн нь шинжлэх ухааны гайхалтай ялалт байсаар ирсэн бөгөөд одоо ч хэвээр байна. Гэвч нэлээд эртнээс дараалсан ялалт бүрт сэтгэлийн зовнилын хэсэг холилдож эхэлсэн. Ялалтууд ар араасаа шууд утгаараа дагаж эхлэв.

Нуклонуудын массаас давсан масстай К-мезон ба гиперонууд гэсэн хачирхалтай бөөмсийг илрүүлсэн. 70-аад онд Тэдэнд дур булаам гэж нэрлэгддэг түүнээс ч том масстай бөөмсийн том бүлэг нэмэгдсэн.

Үүнээс гадна 10 -22 -10 -23 секундын хугацаатай богино настай бөөмсийг илрүүлсэн. Эдгээр хэсгүүдийг резонанс гэж нэрлэдэг байсан бөгөөд тэдгээрийн тоо хоёр зуугаас давжээ.

Тэр үед (1964 онд) М.Гелл-Манн, Ж.Звейг нар хүчтэй (цөмийн) харилцан үйлчлэлд оролцдог бүх бөөмс болох адроныг илүү суурь (эсвэл анхдагч) бөөмс-кваркуудаас бүрдүүлдэг загварыг санал болгосон.

Хичээлийн агуулга хичээлийн тэмдэглэлдэмжих хүрээ хичээл танилцуулга хурдасгах аргууд интерактив технологи Дасгал хийх даалгавар, дасгал бие даан шалгах семинар, сургалт, кейс, даалгавар бие даалт хэлэлцүүлгийн асуултууд сурагчдын уран илтгэлийн асуулт Зураглал аудио, видео клип, мультимедиагэрэл зураг, зураг, график, хүснэгт, диаграмм, хошигнол, анекдот, хошигнол, хошин шог, сургаалт зүйрлэл, хэллэг, кроссворд, ишлэл Нэмэлтүүд хураангуйнийтлэл, сониуч хүүхдийн ор сурах бичиг, нэр томьёоны үндсэн болон нэмэлт толь бичиг бусад Сурах бичиг, хичээлийг сайжруулахсурах бичгийн алдааг засахсурах бичгийн хэсэг, хичээл дэх инновацийн элементүүдийг шинэчлэх, хуучирсан мэдлэгийг шинэ зүйлээр солих Зөвхөн багш нарт зориулагдсан төгс хичээлүүдоны хуанлийн төлөвлөгөө арга зүйн зөвлөмж, хэлэлцүүлгийн хөтөлбөр Нэгдсэн хичээлүүд

Энгийн бөөмсийн шинж чанар, зан төлөвийг тайлбарлахын тулд тэдгээрт масс, цахилгаан цэнэг, төрлөөс гадна тэдгээрийн шинж чанарын хэд хэдэн нэмэлт хэмжигдэхүүнүүд (квант тоо) байх ёстой бөгөөд бид үүнийг доор авч үзэх болно.

Элементар бөөмсийг ихэвчлэн хуваадаг дөрвөн анги . Эдгээр ангиллаас гадна өөр ангиллын бөөмс байдаг гэж үздэг. гравитонууд (таталцлын талбайн квантууд). Эдгээр бөөмсийг туршилтаар хараахан илрүүлээгүй байна.

Дөрвөн ангиллын энгийн бөөмсийн талаар товч тайлбар өгье.

Зөвхөн нэг бөөм нь тэдгээрийн аль нэгэнд хамаарна - фотон .

Фотонууд (цахилгаан соронзон орны квантууд) цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлд оролцдог боловч хүчтэй, сул харилцан үйлчлэлгүй байдаг.

Хоёр дахь анги бий болсон лептонууд , гурав дахь - адронууд эцэст нь дөрөв дэх нь - хэмжигч бозонууд (Хүснэгт 2)

хүснэгт 2

Элементар бөөмс
Лептонууд	Тохируулгын бозонууд	Адронууд
		n, х, гиперонууд Барион резонанс	Мезоник резонанс

Лептонууд (Грек " лептос"- хялбар) - тоосонцор,цахилгаан соронзон болон сул харилцан үйлчлэлд оролцдог. Эдгээрт хүчтэй харилцан үйлчлэлгүй бөөмсүүд орно: электрон (), мюон (), таон (), мөн электрон нейтрино (), муон нейтрино () ба тау нейтрино (). Бүх лептонууд 1/2-тэй тэнцэх эргэлттэй байдаг тул ийм байна фермионууд . Бүх лептонууд сул харилцан үйлчлэлтэй байдаг. Цахилгаан цэнэгтэй (жишээлбэл, мюон ба электрон) нь цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлтэй байдаг. Нейтрино нь зөвхөн сул харилцан үйлчлэлд оролцдог.

Адронууд (Грек " adros"- том, том) - тоосонцор,хүчтэй оролцож байна,цахилгаан соронзон ба сул харилцан үйлчлэл. Өнөөдөр зуу гаруй адрон мэдэгдэж байгаа бөгөөд тэдгээр нь хуваагддаг барионууд Тэгээд мезон .

Барионууд - адронууд,гурван кваркаас бүрддэг (qqq) мөн B барион дугаартай = 1.

Барионуудын ангилал нь нуклонуудыг нэгтгэдэг ( х, n) ба нуклонуудын массаас их масстай тогтворгүй хэсгүүдийг нэрлэдэг гиперонууд (). Бүх гиперонууд нь хүчтэй харилцан үйлчлэлтэй байдаг тул атомын цөмтэй идэвхтэй харьцдаг. Бүх барионуудын спирал нь 1/2 байдаг тул барионууд нь байдаг фермионууд . Протоноос бусад бүх барионууд тогтворгүй байдаг. Барион задрахад бусад хэсгүүдийн хамт заавал барион үүсдэг. Энэ загвар нь нэг юм барион цэнэг хадгалагдах хуулийн илрэл.

Мезон - адронууд,кварк ба антикваркаас бүрддэг () мөн барион дугаартай Б = 0.

Мезонууд нь барион цэнэг гэж нэрлэгддэггүй тогтворгүй бөөмсүүд юм. Үүнд -мезон эсвэл пион (), К-мезон эсвэл каон ( ), ба -мезонууд. Масс ба мезон нь ижил бөгөөд 273.1, 264.1 амьдралын хугацаа, s-тэй тэнцүү байна. К-мезонуудын масс 970 байна. К-мезонуудын амьдрах хугацаа нь s дараалалтай байдаг. Эта мезонуудын масс 1074, амьдрах хугацаа нь s дараалалтай байна. Лептонуудаас ялгаатай нь мезонууд нь зөвхөн сул (мөн цэнэгтэй бол цахилгаан соронзон) харилцан үйлчлэлтэй төдийгүй хүчтэй харилцан үйлчлэлтэй байдаг бөгөөд энэ нь хоорондоо харилцан үйлчлэх үед, мөн мезон ба барионуудын харилцан үйлчлэлийн үед илэрдэг. Бүх мезонуудын эргэлдэх хэмжээ тэгтэй тэнцүү тул тэд тийм байна бозонууд.

Бозоныг хэмжих - тоосонцор,үндсэн фермионуудын харилцан үйлчлэл(кварк ба лептонууд). Эдгээр нь бөөмс юм В + , В – , З 0 ба найман төрлийн глюон g. Үүнд мөн фотон γ орно.

Энгийн бөөмсийн шинж чанарууд

Бөөм бүрийг физик хэмжигдэхүүний багцаар дүрсэлсэн байдаг - түүний шинж чанарыг тодорхойлдог квант тоо. Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг бөөмийн шинж чанарууд нь дараах байдалтай байна.

Бөөмийн масс , м. Бөөмийн масс нь 0 (фотон) -аас 90 ГеВ ( З-бозон). З-Босон бол мэдэгдэж байгаа хамгийн хүнд бөөмс юм. Гэсэн хэдий ч илүү хүнд хэсгүүд ч байж болно. Адронуудын масс нь тэдгээрт агуулагдаж буй кваркуудын төрлөөс, мөн тэдгээрийн спин мужаас хамаардаг.

Насан туршдаа , τ. Амьдралын хугацаанаас хамааран бөөмсийг хуваана тогтвортой тоосонцор, харьцангуй урт наслах, мөн тогтворгүй.

TO тогтвортой тоосонцорсул буюу цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлээр ялзарч буй тоосонцор орно. Бөөмүүдийг тогтвортой ба тогтворгүй гэж хуваах нь дур зоргоороо байдаг. Иймд тогтвортой тоосонцор гэдэгт одоогоор задрал илрээгүй байгаа электрон, протон, τ = 0.8×10 - 16 секундын амьдралын хугацаатай π 0 мезон зэрэг бөөмс багтана.

TO тогтворгүй тоосонцорхүчтэй харилцан үйлчлэлийн үр дүнд ялзарч буй тоосонцор орно. Тэдгээрийг ихэвчлэн дууддаг резонанс . Резонансын шинж чанар нь 10-23-10-24 секунд байна.

Ээрэх Ж. Эргэлтийн утгыг нэгжээр хэмждэг ħ 0, хагас бүхэл, бүхэл тоон утгыг авч болно. Жишээ нь: π- ба К-мезонуудын спин 0-тэй тэнцүү. Электрон ба мюоны эргэлт 1/2-тэй тэнцүү байна. Фотоны спин нь 1. Илүү том спин утгатай бөөмс байдаг. Хагас бүхэл спиртэй бөөмс Ферми-Диракийн статистикт, харин бүхэл тоотой бөөмс Бозе-Эйнштейний статистикт захирагддаг.

Цахилгаан цэнэг q. Цахилгаан цэнэг нь бүхэл үржвэр юм д= 1.6×10 - 19 С, энгийн цахилгаан цэнэг гэж нэрлэдэг. Бөөмүүд нь 0, ±1, ±2 цэнэгтэй байж болно.

Дотоод паритет Р. Квантын тоо Ророн зайн тусгалын хувьд долгионы функцийн тэгш хэмийн шинж чанарыг тодорхойлдог. Квантын тоо Р+1, -1 утгатай байна.

Бүх бөөмсийн нийтлэг шинж чанаруудын зэрэгцээ тэд бас ашигладаг зөвхөн бөөмсийн бие даасан бүлэгт хуваарилагдсан квант тоонууд.

Квантын тоо : барион тоо IN, хачирхалтай с, Сэтгэл татам (сэтгэл татам) -тай, гоо сайхан (ёроолэсвэл гоо сайхан) б, дээд (дээд зэрэглэлийн) т, изотопын эргэлт Iзөвхөн хүчтэй харилцан үйлчлэлцдэг тоосонцортой холбоотой - адронууд.

Лептоны тоо Л э, Л μ , Лτ. Лептоны тоог лептонуудын бүлгийг бүрдүүлдэг бөөмсүүдэд өгдөг. Лептонууд д, μ ба τ нь зөвхөн цахилгаан соронзон ба сул харилцан үйлчлэлд оролцдог. Лептонууд ν д, n μ ба n τ нь зөвхөн сул харилцан үйлчлэлд оролцдог. Лептоны тоо нь тодорхой утгатай Л э, Л μ , Лτ = 0, +1, -1. Жишээлбэл, e - , электрон нейтрино n дбайна Л э= +l; , байна Л э= - л. Бүх адронууд байдаг .

Барион тоо IN. Барионы тоо чухал IN= 0, +1, -1. Жишээлбэл, барионууд n, Р, Λ, Σ, нуклон резонансууд нь барион тоотой байдаг IN= +1. Мезон, мезон резонансын IN= 0, антибарионууд байна IN = -1.

Хачирхалтай с. Квантын тоо s нь -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 утгыг авч болох ба адронуудын кваркийн найрлагаар тодорхойлогддог. Жишээлбэл, гиперонууд Λ, Σ байдаг с= -l; К + - , К– - мезонууд байдаг с= + л.

Сэтгэл татам -тай. Квантын тоо -тай -тай= 0, +1 ба -1. Жишээлбэл, Λ+ барион нь байдаг -тай = +1.

Доод тал б. Квантын тоо б-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 утгыг авч болно. Одоогоор бөөмсийг олж илрүүлсэн байна б= 0, +1, -1. Жишээлбэл, IN+ -месон байна б = +1.

Дээд зэрэглэлийн байдал т. Квантын тоо т-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 утгыг авч болно. Одоогоор зөвхөн нэг нөхцөл байдал илэрсэн байна т = +1.

Изопин I. Хүчтэй харилцан үйлчлэлцдэг бөөмсийг ижил төстэй шинж чанартай бөөмсийн бүлэгт хувааж болно (спин, парит, барион тоо, хачирхалтай байдал болон хүчтэй харилцан үйлчлэлд хадгалагддаг бусад квант тоонуудын ижил утгатай) - изотопын олон талт. Isospin үнэ цэнэ Iнэг изотопын олон тооны бөөмсийн тоог тодорхойлдог; nТэгээд Ризотоп давхар бүрдэл үүсгэдэг I= 1/2; Σ + , Σ - , Σ 0 орно изотопын гурвалсан I= 1, Λ - изотоп сингл I= 0, нэгд багтсан бөөмийн тоо изотопын мультиплет, 2I + 1.

Г - паритет Энэ нь цэнэгийн холболтын нэгэн зэрэг үйл ажиллагааны хувьд тэгш хэмд харгалзах квант тоо юм. -тайболон гурав дахь бүрэлдэхүүн хэсгийн тэмдгийн өөрчлөлт Iизопин. G-Паритет нь зөвхөн хүчтэй харилцан үйлчлэлд хадгалагдана.