Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1. Назовите не менее девяти характеристик фундаментальных и состав-ных частиц. Составные частицы: адроны — частицы, участвующие во всех видах фундаментальных взаимодействий. Они состоят из кварков и подразделяются, в свою очередь, на: мезоны — адроны с целым спином, то есть являющиеся бозонами; барионы — адроны с полуцелым спином, то есть фермионы.
Фундаментальные (бесструктурные) частицы
2)Что такое частицы и античастицы? Что у них общего и чем отличают-ся частицы и их античастицы?
У всех частиц имеются партнеры-античастицы, обладающие теми же значениями массы, спина, времени жизни, но имеющие противоположный знак электрического заряда, других зарядов, например, лептонного, барионного, гиперзаряда, странности и т.д.. Античастицей электрона является позитрон , протона - антипротон , нейтрона - антинейтрон и т.д. Если у частицы нет никаких зарядов, ее античастица совпадает с ней самой и частица называется истинно нейтральной.
3) Чем отличается позитрон от электрона? Протон от антипротона?
Единственное отличие позитрона от электрона в том что он имеет положительный элементарный заряд. во всем остальном они совершенно одинаковые. АНТИПРОТОН (p,p) - античастица по отношению к протону. Масса и спин А. такие же, как у протона, барионное число B = -1 Электрич. заряд (и магн. момент) А. отрицателен и равен по абс. величине электрич. заряду (магн. моменту) протона.
4) Вещество и антивещество. Почему в обычных условиях мы не встре-чаемся с антивеществом?
Антивещество́ — вещество, состоящее из античастиц. Отличие вещества и антивещества возможно только за счёт слабого взаимодействия, однако при обычных температурах слабые эффекты пренебрежимо малы.
В принципе из антипротонов, антинейтронов и антиэлектронов можно построить антиатом и антивещество. Но из-за аннигиляции совместное сущеествование вещества и антивещества невозможно. Наша Вселенная состоит из вещества. Число же античастиц очень мало.
5) Что такое спин элементарной частицы. В каких единицах обычно из-меряется спин элементарных частиц?
Каждая частица обладает особым внутренним свойством, называемым спином, в том числе и равным нулю. Благодаря спину частица «ведет себя» подобно вращающемуся волчку, то есть обладает собственным моментом импульса.
Собственный момент импульса элементарных частиц – спин – принято измерять в единицах ћ (h перечеркнутое), где ћ = h 2π , h – постоянная Планка.
6) Что представляют собой бозоны и фермионы?
Частицы с целыми спинами называются бозонами. Все бозоны являются «коллективистами»: в каждом квантовом состоянии может находиться любое число бозонов. Все бозоны являются частицами – квантами – какого-нибудь поля. Из всех бозонов самыми распространенными во Вселенной являются фотоны.
Частицы с полуцелыми спинами называются фермионами. Все фермионы являются «индивидуалистами». Фермионы подчиняются принципу запрета (принципу Паули): в каждом квантовом состоянии может находиться только один фермион. Все фермионы являются частицами вещества.
7) В чем состоит принцип запрета Паули?
Фермионы подчиняются принципу запрета (принципу Паули): в каждом квантовом состоянии может находиться только один фермион. Все фермионы являются частицами вещества.Именно благодаря совместному действию двух принципов: принципа минимума энергии и принципа запрета, – в нашем мире существует многообразие веществ.
8) фундаментальные фермионы? Какие частицы являются фундаментальными фермионами?
Фундаментальными фермионами называют лептоны и кварки. Каждый фундаментальный фермион имеет спин, равный (1/2) ћ. Все вещество во Вселенной в основном построено из фундаментальных фермионов первого поколения. Частицы второго и третьего поколений являются нестабильными и распадаются с образованием частиц первого поколения.
9) Семейства лептонов и их характеристики. Чему равен барионный за-ряд лептонов?
Все заряженные лептоны: электрон (e), мюон (ё) и таон (τ) обладаютодинаковым отрицательным электрическим зарядом – e = −1,6 ⋅ 10 −19 Кл.Все лептоны обладают особым внутренним свойством,Это свойство называется лептонным зарядом, который обозначается буквой L. У всех лептонов барионный заряд равен нулю.
10)Сравните свойства лептонов и антилептонов.
Все фундаментальные фермионы имеют соответствующие античастицы, у которых спин и все заряды: электрический, три лептонных и барионный, странность, – имеют противоположные знаки. Таким образом, всегоимеется 12 лептонов и 12 кварков.
11. Семейства кварков и их характеристики. Чему равен барионный заряд кварков и антикварков? Чему равен лептонный заряд кварков и антикварков?
КВАРКИ - микроскопич. частицы со спином 1/2, элементарные составляющие всех адронов: барионов и мезонов. В пределах точности совр. эксперимента К.- точечные, бесструктурные образования (их размеры <10-16 см). Известно 6 разных видов кварков, для различия которых вводится такое понятие как «аромат». Для краткости кваркам присвоены следующие имена: u-кварк(верхний), d-кварк(нижний), c-кварк(очаровательный), s-кварк(странный), t-кварк(истинный), b-кварк(прелестный).Барионный заряд кварков равен +1/3, а антикварков -1/3. Лептонный заряд кварков 0
12. Сравните свойства кварков и антикварков.
Античастица для кварка называется антикварк, она обозначается чертой над символом соответствующего кварка, например есть верхний антикварк. Как антиматерия, антикварки имеют те же самые массу, среднее время жизни и спин, что и соответствующие кварки, но электрический заряд и другие квантовые числа имеют противоположный знак.
13. Время жизни элементарных частиц. Какие стабильные частицы Вам известны? Что происходит с нестабильными частицами?
Стабильные частицы: фотон, электрон, протон и нейтрино..
Нестабильные элементарные частицы сильно отличаются друг от друга по временам жизни. Наиболее долгоживущей частицей является нейтрон. Время жизни нейтрона порядка 15 мин. Другие частицы «живут» гораздо меньшее время. Например, среднее время жизни μ-мезона равно 2,2·10–6 с, нейтрального π-мезона – 0,87·10–16 с. Многие массивные частицы – гипероны – имеют среднее время жизни порядка 10–10 с.
14. Что такое электрический заряд?
это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии. Впервые электрический заряд был введён в законе Кулона в 1785 году.
15. Что такое лептонный заряд? Сколько имеется лептонных зарядов? (из лекций)
Все лептоны обладают особым внутренним свойством, делающим их собственно лептонами. Это свойство называется лептонным зарядом, который обозначается буквой L. У частиц, не являющихся лептонами, лептонный заряд равен нулю.
16. Что такое барионный заряд? (из лекций)
Все кварки также обладают своим особым внутренним свойством, делающим их собственно кварками. Это свойство называется барионным зарядом, который обозначается буквой В. Барионный заряд любого кварка равен 1/3. У всех лептонов барионный заряд равен нулю.
17.Чему равны электрический, лептонный и барионный заряды названных элементарных частиц? Будут заданы конкретные элементарные частицы.
Электрический заряд равен е=1,6*10-19
Лептонный заряд : У частиц, не являющихся лептонами, лептонный заряд равен нулю
Барионный заряд любого кварка равен 0, у всех лептонов барионный заряд равен 0
18.Назовите фундаментальные взаимодействия. Расположите их в порядке убывания интенсивности.
Все происходящее в природе можно свести к четырем фундаментальным взаимодействиям:
1) сильному – S;2) электромагнитному – E;3) слабому – W;4) гравитационному – G
19.Расскажите, какую роль в природе играют фундаментальные взаимодействия.
Если принять во внимание все многообразие свойств окружающего нас Мира, то кажется совершенно удивительным, что в Природе есть только четыре фундаментальных взаимодействия, ответственных за все явления Природы.
20.Назовите характеристики фундаментальных взаимодействий.
1) Гравитационное взаимодействие является самым слабым и в то же время самым универсальным. Оно обеспечивает взаимное притяжение всех тел во Вселенной, имеющих массу. Это взаимное притяжение осуществляется в соответствии с законом всемирного тяготения
2) Электромагнитное взаимодействие примерно в 100 раз слабее сильного взаимодействия. В электромагнитном взаимодействии участвуют только электрически заряженные частицы и тела
3)Сильное взаимодействие существует только в микромире на околоядерном уровне. Благодаря сильному взаимодействию существуют нуклоны и ядра атомов
4) Слабое взаимодействие присуще всем фундаментальным фермионам и его предназначением является изменение природы частиц, то есть превращение одного кварка или лептона в другой кварк или лептон. В микромире слабое взаимодействие играет решающую роль.
21.Какие взаимодействия характерны для микромира?
1)Сильное взаимодействие существует только в микромире на околоядерном уровне. Благодаря сильному взаимодействию существуют нуклоны и ядра атомов
2) Слабое взаимодействие присуще всем фундаментальным фермионам и его предназначением является изменение природы частиц, то есть превращение одного кварка или лептона в другой кварк или лептон. В микромире слабое взаимодействие играет решающую роль.
22.Какие взаимодействия характерны для макромира и мегамира?
Гравитационное взаимодействие является самым слабым и в то же время самым универсальным. Оно обеспечивает взаимное притяжение всех тел во Вселенной, имеющих массу. Это взаимное притяжение осуществляется в соответствии с законом всемирного тяготения
Слабое взаимодействие присуще всем фундаментальным фермионам и его предназначением является изменение природы частиц, то есть превращение одного кварка или лептона в другой кварк или лептон.
Слабое взаимодействие проявляется не только в микромире. Его влияние распространяется и на мегамир. Без слабого взаимодействия погасло бы Солнце и другие звезды, поскольку «топливом» для термоядерных реакций, обеспечивающих «горение» звезд, служит гелий-4
23.Сравните интенсивности и радиусы действия различных фундаментальных взаимодействий.
24.Сравните гравитационное и электромагнитное взаимодействия.
1) Гравитационное взаимодействие является самым слабым и в то же время самым универсальным. Оно обеспечивает взаимное притяжение всех тел во Вселенной, имеющих массу. Это взаимное притяжение осуществляется в соответствии с законом всемирного тяготения
2) Электромагнитное взаимодействие примерно в 100 раз слабее сильного взаимодействия. В электромагнитном взаимодействии участвуют только электрически заряженные частицы и тела
25.Сравните электромагнитное и слабое взаимодействия.
1) Электромагнитное взаимодействие примерно в 100 раз слабее сильного взаимодействия. В электромагнитном взаимодействии участвуют только электрически заряженные частицы и тела
2) Слабое взаимодействие присуще всем фундаментальным фермионам и его предназначением является изменение природы частиц, то есть превращение одного кварка или лептона в другой кварк или лептон. В микромире слабое взаимодействие играет решающую роль.
26.Сравните сильное и слабое взаимодействия.
1)Сильное взаимодействие существует только в микромире на околоядерном уровне. Благодаря сильному взаимодействию существуют нуклоны и ядра атомов
2) Слабое взаимодействие присуще всем фундаментальным фермионам и его предназначением является изменение природы частиц, то есть превращение одного кварка или лептона в другой кварк или лептон. В микромире слабое взаимодействие играет решающую роль.
27.Какие изменения произойдут, если «выключить» электромагнитное взаимодействие?
Если выключить электромагнитное взаимодействие, то Электромагнитное взаимодействие прекратит обеспечивать существование атома посредством кулоновского притяжения электрически положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.
Электромагнитное взаимодействие лежит в основе межмолекулярных сил, обеспечивающих существование молекул и поведение кристаллов, жидкостей и газообразных тел. А также лежит в основе сил упругости и трения, химических реакций, всех наблюдаемых электрических, магнитных и оптических явлений. Напомним, что свет – это электромагнитная волна.
28.Какие изменения в природе вызовет «выключение» слабого взаимодействия?
Без слабого взаимодействия погасло бы Солнце и другие звезды, поскольку «топливом» для термоядерных реакций, обеспечивающих «горение» звезд, служит гелий-4
29.Какие изменения произойдут, если «выключить» сильное взаимодействие?
Если выключить сильное взаимодействие перестанут существовать нуклоны и ядра атомов. Собственно сильное взаимодействие объединяет кварки и антикварки в нуклоны и другие адроны. Действие же ядерных сил, связывающих нуклоны в ядре, обеспечено остаточным сильным взаимодействием.
30.Какие изменения произойдут, если «выключить» гравитационное взаимодействие?
Без гравитации перестанут удерживаться все тела на Земле, собираться вещества в планеты и звезды, удерживаться планеты на орбитах и «связываться» звезды в скопления и галактики. Таким образом, в астрономических масштабах гравитация играет определяющую роль.
31.Какие законы сохранения обязательно выполняются при всех превращениях элементарных частиц?
– закона сохранения энергии;
– закона сохранения импульса;
– закона сохранения момента импульса;
– закона сохранения электрического заряда;
– закона сохранения трех лептонных и барионного зарядов,
– закона сохранения странности.
32.В чем заключаются законы сохранения лептонного и барионного зарядов? Приведите конкретные примеры.
Электрон, мюон и таон всегда появляются в паре только со своим роственным нейтрино. Такое поведение объясняется наличием трех разных лептонных зарядов: лептонного электронного, лептонного мюонного и лептонного таонного, как это показано ниже в таблице.
Физическая теория утверждает, что каждый закон сохранения основан на соответствующем фундаментальном принципе симметрии. Со свойствами симметрий пространства-времени связаны законы сохранения энергии, импульса и момента импульса. Законы сохранения электрического, барионного и лептонного зарядов связаны не со свойствами пространства-времени, а с симметрией физических законов относительно фазовых преобразований в абстрактном пространстве квантовомеханических операторов и векторов состояний. Заряженные поля в квантовой теории поля описываются комплексной волновой функцией, где x — пространственно-временная координата.
38. Что такое виртуальные частицы? К какому классу частиц: к фермионам или бозонам относятся переносчики фундаментальных взаимодействий?
Виртуальная частица — некоторый абстрактный объект в квантовой теории поля, обладающий квантовыми числами одной из реальных элементарных частиц (с массой ), для которого, однако, не выполняется обычная связь между энергией и импульсом (то есть ). Виртуальные частицы не могут «улететь на бесконечность»; они рождаются и обязаны либо поглотиться какой-либо частицей, либо распасться. Можно сказать, что виртуальные частицы — это и есть то, как происходит взаимодействие.
Фундамента́льные взаимоде́йствия — качественно различающиеся типы взаимодействия элементарных частиц и составленных из них тел.Переносчики фундаментальных взаимодействий (гравитон, W+ W- Z0 бозоны, глюон и фотон) являются бозонами.
39. Назовите участников и переносчиков сильного взаимодействия.
Кварки и глюоны(переносчик) и составленные из них частицы, называемые адронами (барионы и мезоны)
40. Назовите участников и переносчиков электромагнитного взаимодейст-вия.
Имеющие электрический заряд частицы(кварки, электрон, мюон и тау-лептон (из фермионов)), фотон(переносчик).
41. Назовите участников и переносчиков слабого взаимодействия.
Лептоны, кварки, античастицы, W+ W- Z0 бозоны(переносчик)
42. Назовите участников и переносчиков гравитационного взаимодействия.
Все тела, имеющие массу или энергию и гравитон(переносчик).
43. Укажите кварковый состав протона и нейтрона.
Протон: uud; Нейтрон: udd.
44. Укажите кварковый состав и назовите характеристики следующих ба-рионов: протон и антипротон, нейтрон и антинейтрон.
Протон. Кварковый состав: uud. Эл.заряд: +1. Спин: ½. Изотопический спин: ½. Барионное число: 1. Время жизни: >2,9*1029лет
Антипротон. Кварковый состав: . Эл.заряд: -1. Спин: ½. Изотопический спин: ½. Барионное число: -1. Время жизни: >7·105 лет
Нейтрон. Кварковый состав: udd. Эл.заряд: 0. Спин: ½. Изотопический спин: ½. Барионное число: 1. Время жизни 880.1 ± 1.1 c. Схема распада
Антинейтрон. Кварковый состав: . Эл.заряд: 0. Спин: ½. Изотопический спин: ½. Барионное число: 1. Время жизни 885,7(8) c. Схема распада
45. Что означают названия: барионы, мезоны, адроны? Чему равен их ба-рионный заряд?
Барионы (от греч. — тяжёлый) — семейство элементарных частиц, сильно взаимодействующие[1] фермионы[2], состоящие из трёх кварков.(адроны с полуцелым спином).
Мезон (от др.-греч. — средний) — бозон сильного взаимодействия. В Стандартной модели, мезоны — это составные (не-элементарные) частицы, состоящие из чётного числа кварков и антикварков.
Адроны (от др.-греч. крупный, массивный) — класс элементарных частиц, подверженных сильному взаимодействию. Адроны делятся на мезоны и барионы.
46. Из скольких и каких кварков состоят барионы? Из скольких и каких кварков состоят мезоны? Почему?
Барионы — состоят из трёх кварков трёх цветов, образуя так называемую бесцветную комбинацию.
Мезоны — состоят из одного кварка и одного антикварка.
47.Пользуясь таблицей характеристик кварков и некоторых адронов ( +,0 ,+ ,0 ,- ,++ ), укажите их кварковый состав.
+ us~ 0 uss
0 uds - sss
+ uus ++ uuu
48. Поясните, какие превращения происходят на кварковом уровне при - – и + – распадах ядер.
При - - распеде происходит превращение d-кварка в u-кварк с испусканием W-бозона.
49. Пользуясь таблицей мультиплетов мезонов и барионов, посчитайте значение изотопического спина заданного мультиплета.
50. Пользуясь таблицей мультиплетов мезонов и барионов, посчитайте значение третьей проекции изотопического спина заданной частицы (p, n, + , 0, - ,0 ,-, ++ , + , 0 , - ).