Элементар бөлшектер классификациясы

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 3 бет
Таңдаулыға:

Элементар бөлшектер классификациясы

19 ғ. аяғына дейін элементар бөлшектер рөлін атомдар атқарды. Бірақ, олардың санының көптігі олардың қарапайымдығына күмән келтірді.

1985 ж. Проут барлық элементтердің атомдары сутегі атомдарынан тұруы керек деп болжамдады. Бұл болжам 19ғ. аяғы мен 20ғ. басында тәжірибелер жүзінде расталды.

Элементар бөлшектердің алғашқылары - электрон, протон және фотон.

Атом құрамына кіретін бірінші элементар бөлшекті 1895ж. ағылшын ғалымы Томсон ашты. Ол өзі зерттеген катод сәулелерінің электр заряды теріс, массасы сутегі атомының массасынан 1840 есе кем бөлшектер ағынын анықтады. Элементар бөлшек атағы оған тек 1911ж. Милликен оның заряды мен массасын анықтаған соң ғана берілді. Бұл электрон - заряды е=1, 6*10 ^-19 Кл, массасы 9, 1*10 ^-31 кг тең жеңіл бөлшек . Қасиеті-спин, электрон спині -h/2 тең.

Элементар бөлшектер қатарына 1900ж. Планк абсолют қара дененің нұрлану спектрін түсіндіру үшін ұсынған фотонды да жатқызады. Жоғары энергиялы фотондарды рентген, гамма-кванттар деп те атайды. Фотонға тән қасиеттер-оның массасы 0-ге тең, ол жарық жылдамдығынан төмен жылдамдықпен қозғала алмайды, массасының жоқтығына қарамастан оған энергия мен импульс тән.

1919ж. Резерфорд азот ядроларын жоғары энергиялы альфа-бөлшектермен атқылау кезінде, азот ядроларының электр заряды +е, массасы сутегінің жеңіл изотопының атомының массасына тең бөлшек шығарып, ыдырайтынын бақылады. Басқа да тәжірибелерден, жоғары энергиялы альфа-бөлшектермен атқылағанда, сутегі ядросын шығарып ыдырайтынын анықтады. Сөйтіп, барлық ядролардың құрамында ең қарапайым ядро- протон болатынын анықтаған. Протонның қасиеттер-бариондық заряды В=1, изотоптық спині τ=1/2, массасы m _p =1, 007276 м. а. б., электр заряды q=+e, спині s=1/2.

1930ж. Боте мен Беккер, 1932ж. ерлі-зайыпты Жолио-Кюрилер мен Чэдвик жоғары энергиялы альфа-бөлшектермен атқыланған кейбір жеңіл элементтердің(Li, Be), протондардың орнына затта нашар жұтылатын нұр шығарып ыдырайтынын бақылады. Чэдвик бұл тәжірибені энергия мен импульстің сақталу заңына сүйеніп талдап, бұл нұрдың массасы протон массасына тең дерлік, электр бейтарап бөлшектер ағыны екенін көрсетті. Сөйтіп, нейтрон ашылды. Нейтрон протоннан сәл ауыр m _n =1, 008662 м. а. б. , оның бариондық заряды В=1, изотоптық спині τ=1/2, спині s=1/2. Нейтрон электрон мен протондай емес, ол орнықсыз(стабильді емес), қазіргі кезде еркін нейтронның 15 минуттай ғана өмір сүре алатындығы белгілі, содан кейін ол электронға, протонға және антинейтриноға ыдырап кетеді.

Бөлшектерді сұрыптаудың бір жолы - олардың өзара әрекеттесулеріне сүйенеді, себебі бөлшектердің бәрі бірдей барлық 4 әрекеттесуге қатыса бермейді.

1. Фотон тек электромагниттік әсерлесуге ғана қатысады, сондықтан оның бір өзі жеке класс құрады.

2. Лептондар - пәрменді (күшті) әрекеттесуге қатыспайтын, бірақ әлсіз әрекеттесуге қатысатын бөлшектер(олар сонымен қатар бұдан да гөрі әлсізірек гравитациялық әрекеттесулерге де қатысады) . Зарядталған лептондар электромагниттік әрекеттесулерге де қатысады. Жақсы белгілі 4 лептондар қатарына электрон, мюон және нейтриноның екі түрі - V _e электрондық нейтрино және V _μ мюондық нейтрино кіреді. Әрбір 4 лептонның да антибөлшектрі бар. Тағы бір лептонның τ-лептонның және оның V _τ нейтриносының ашылуының арқасында лептондардың жалпы саны 6-ға жетті. Барлық лептондарға бірдей қасиет олардың спиндері h/2, демек барлық лептондар - фермиондар. Электр зарядының мәніне қарай лептондарды жоғарғы және төменгі деп жіктейді. Жоғарғы лептондардың барлығының электр зарядтары 0-ге тең, ал төменгілерінікі -1-ге тең.

Электронтұңғыш ашылған элементар бөлшек және Әлемді құрайтын заттардың құрамына кіретін жалғыз лептон. Оның массасы me=9, 11*10-18кг, электр заряды -1, 6*10-19Кл. Электрон қатысатын ең күшті іргелі әсерлесу электромагниттік әсерлесу. Электрон-фермион, оған 1/2h спин тән.
Нейтриноларбарлық лептондар сияқты фермиондар. Олардың спиндері 1/2. Нейтринолардың электр зарядтары 0-ге тең, олар электр бейтарап бөлшектер. Оларға лептондық зарядтар тән. Нейтрино жалғыз электромагниттік әсерлесуге де, күшті әсерлесуге де ұшырамайтын бөлшек. Сондықтан, ол нәзік әсерлесу заңдылықтарын зерртеуде өте қажет.
Мюондарөмір сүру уақыты τμ=2, 2*10-6с, спині sμ=h/2, массасы электрон массасынан 207 еседей артық, орнықсыз бөлшек. Олар нәзік әсерлесу салдарынан:

μ ⁺ --->e ⁺ + V _e +V _μ μ ^- --->e ^- + V _e +V _μ

схемасымен ыдырайды. Осы ыдыраулар мюондардың вакуумдағы өмірінің ұзақтығын анықтайды.

τ-лептон - орнықсыз бөлшек, яғни ол, мәселен, электронға(және тағы екі нейтриноға), немесе мюонға(және тағы да екі нейтриноға) ыдырап кетеді. Әзірге ең ауырτ-лептон1975ж. Станфордта электрон-позитрондық қарсы шоқтарда бірінші рет бақыланды. Позитрондар оған қарсы бағытта өозғалатын электрондармен соқтығысу кезінде τ--лептон мен оның антибөлшегі τ+-лептон қосақтары бақыланады. Тау-лептондар да барлық іргелі әсерлесуге дәл электрондар сияқты қатысады. Тау-лептон электрон мен мюоннан өзінің ішкі кванттық саны тау-лептондық зарядымен ажыратылады. Оның электр заряды электронмен бірдей. τ-лептонның өмірінің ұзақтығы 4, 6*10-13с.

3. Бөлшектердің үшінші класы - адрондар . Бұл пәрменді(күшті) ядролық әрекеттесуге қатысатын бөлшектер. Адрондар басқа да күштермен әрекеттесе алады, бірақ жақын қашықтықтарда пәрменді(күшті) әрекеттесу басым болады. Адрондарға нуклондар, пиондар және басқа да көптеген бөлшектер жатады. Адрондар саны лептондардан әлдеқайда көп. Олардың көбісі ядролық әсерлесуге тән 10 ^-22 -10 ^-23 с ішінде ыдырайтын резонанстар.

Адрондар 2 кіші топқа бөлінеді : бариондар (бариондық заряды +1 болатын бөлшектер және бариондық заряды -1 болатын антибөлшектер) және мезондар (бариондық заряды 0 болатын бөлшектер) .

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.