Квантовая физика г. Гаврилов-Ям МОУ СОШ 3. Медведев Максим. 5 класс протон нейтрон электрон позитрон фотон(квант) нейтрино или антинейтрино π- мезоны мюоны π - + μ

1. Узнать основные свойства элементарных частиц. 2. Рассмотреть изотопы водорода. 3. Рассмотреть законы микромира. 4. Рассмотреть с механизм ядерных реакций на Солнце. 5. Узнать свойства мезона. 6. Изучить строение адрона.

Свойства элементарных частиц Электрон – отрицательно заряженная элементарная частица с массой 0,511 МэВ, со спином 0,5 Электрон – отрицательно заряженная элементарная частица с массой 0,511 МэВ, со спином 0,5 ћ. 938,3 МэВ( 1 а.е), со спином 0,5 Протон – положительная частица с массой 938,3 МэВ( 1 а.е), со спином 0,5 ћ. Позитрон – античастица электрона. Заряд 1, масса как у электрона, спин -0,5 ћ. 939,6 МэВ, спин Нейтрон – нейтральная элементарная частица, масса 939,6 МэВ, спин 0,5. В свободном состоянии нейтрон нестабилен и имеет время жизни около 16 мин. Вместе с протонами нейтрон образуют атомные ядра; в ядрах нейтрон стабилен.

Водород и его изотопы У водорода три изотопа – протий, дейтерий и тритий. HDT Водород с массовым числом 1 называют легким водородом, или протием, обозначают символом Н, а его ядро называют протоном, символ р.

Дейтерий и тритий Водород с массовым числом 2 называют тяжелым водородом, дейтерием. Для его обозначения используют символы 2 Н, или D (читается «де»), ядро d дейтрон. Радиоактивный изотоп с массовым числом 3 называют сверхтяжелым водородом, или тритием, символ 3 Н или Т (читается «те»), ядро t тритон. Схема радиоактивности трития: T 3 He e - ν p +

Законы микромира Как известно, нейтрон в свободном состоянии распадается на протон, электрон и антинейтрино. А почему рождается пара лептонов? Разве ту энергию, что несёт антинейтрино, не может унести электрон? Все реакции должны проходить по законам сохранения. В эти законы входят: закон сохранения энергии, электрического, лептонного, барионного заряда, и т.д… электрический заряд ++ n p + + e - + ν 0 = 1 +(-1)+0 0 = 0 +1/2+(-1/2) реакция запись 1 = лептонный заряд барионный заряд

Ядерные реакции на Солнце Солнце, как и другие звёзды, светит благодаря термоядерным реакциям. H H D 3 He H H 4 He 1. Протоны с высокой энергией сближаются. Один из них может распасться на протон, позитрон и нейтрино. Тогда образуется ядро дейтерия. e + ν 2. Ядро дейтерия присоединяет к себе протон, испускает мощный гамма-квант и становится ядром лёгкого гелия. γ 3. Когда такие ядра сближаются, они могут объединиться в ядро обычного гелия, «отпустив на свободу» два протона. Итак, в итоге последовательных превращений образуется ядро обычного гелия. Так как масса ядра гелия меньше суммы масс четырёх ядер водорода, то остаток массы переходит в энергию.

π-мезон В ядре протоны и нейтроны обмениваются π-мезонами, сильновзаимодействующими частицами в примерно 270 раз тяжелее электрона. В заряженном состоянии распадается на мюон и антинейтрино: π - Мюонное антинейтрино μ - В нейтральном состоянии он почти мгновенно распадается на два γ-фотона: π 0 γ γ

Мюон и тяжёлый лептон Мюон очень похож на электрон, но в двести с лишним раз тяжелее. Кроме того, мюон радиоактивен, он распадается на электрон и антинейтрино: μ - νe - Так же ведёт себя и тяжёлый лептон. «Лепто» - с греческого «лёгкий». Но после открытия мюона и тяжёлого лептона, название «лептон» и «адрон» стали чисто условными, фактически синонимами «слабо»- и «сильновзаимодействующий».

Строение адрона, кварки При составлении таблицы элементарных частиц в основе всех семейств предположили существование семейства кварков – частиц с зарядом меньше, чем у электрона (-, +, +). Нуклоны состоят из трёх кварков, мезоны – из кварка и антиквара. Почему кварки существуют только в виде адронов и не существуют в свободном состоянии? Электронным зондирующим пучком установили, что кварки обмениваются глюонами. Сила взаимодействия с расстоянием увеличивается, так как глюон начинает порождать другие глюоны. При попытке разорвать глюонные связи образуется новый мезон: e - π 0 π 0

Информационные ресурсы: В. С. Барашенков. «Вселенная в электроне». «Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия». Аванта + «Астрономия».