Курсовая: Адроны - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Адроны

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 20 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Пермский военный институт ВВ МВД РФ Кафедра общенаучных дисциплин Курсовая работа по физике Тема: Адроны Выполнил: Бывший старший преподаватель ПВИ ВВ МВД РФ подполковник в отставке Овеч кин Алексадр Васильевич для курсанта N Научный руководитель: Дата защиты « » апреля 2003 г. Оценка (подпись науч. руков.) Пермь – 2003 г. ОГЛАВЛЕНИЕ . Виды взаимодействий. . Классификация элементарных частиц. . Адроны. . Свойства элементарных частиц ( масса, заряд, спин, барионный заряд, изото пический спин, гиперзаряд, чётность, комбинированная чётность, страннос ть, очарование, и т.д.). . Законы сохранения. . Несохранение чётности в слабых взаимодействиях. . Систематика адронов. . Теория унитарной симметрии. . Кварки. Вступление Обнаружение на рубеже 19-20 вв. мельчайших носителей свойств вещества - мол екул и атомов - и установление того факта, что молекулы построены из атомо в, впервые позволило описать все известные вещества как комбинации коне чного, хотя и большого, числа структурных составляющих - атомов. Выявлен ие в дальнейшем наличия составных слагающих атомов - электронов и ядер, у становление сложной природы ядер, оказавшихся построенными всего из дв ух типов частиц (протонов и нейтронов), существенно уменьшило количество дискретных элементов, формирующих свойства вещества, и дало основание п редполагать, что цепочка составных частей материи завершается дискрет ными бесструктурными образованиями - элементарными частицами. Такое пр едположение, вообще говоря, является экстраполяцией известных фактов и сколько-нибудь строго обосновано быть не может. Нельзя с уверенностью утверждать, что частицы, элементарные в смысле при ведённого определения, существуют. Протоны и нейтроны, например, длитель ное время считавшиеся элементарными частицами, как выяснилось, имеют сл ожное строение. Не исключена возможность того, что последовательность с труктурных составляющих материи принципиально бесконечна. Может оказа ться также, что утверждение "состоит из..." на какой-то ступени изучения мат ерии окажется лишённым содержания. Основная часть Виды взаимодействий Основные, фундаментальные взаимодействия в физике делятся на: . гравитационные . электромагнитные . слабые . сильные Гравитационные взаимодействия, хорошо известные по своим макроскопиче ским проявлениям, в случае Э. ч. на характерных расстояниях ~10- 13 см дают чре звычайно малые эффекты из-за малости масс элементарных частиц. Электромагнитные взаимодействия характеризуются как взаимодействия, в основе которых лежит связь с электромагнитным полем. Процессы, обуслов ленные ими, менее интенсивны, чем процессы сильных взаимодействий, а пор ождаемая ими связь Э. ч. заметно слабее. Электромагнитные взаимодействия , в частности, ответственны за связь атомных электронов с ядрами и связь а томов в молекулах. Слабое взаимодействие, одно из фундаментальных взаимодействий, в котор ом участвуют все элементарные частицы (кроме фотона). Слабое взаимодейст вие гораздо слабее не только сильного, но и электромагнитного взаимодей ствия, но неизмеримо сильнее гравитационного. Ожидаемый радиус действи я слабого взаимодействия порядка 2·10-16 см. Слабое взаимодействие обусловл ивает большинство распадов элементарных частиц, взаимодействия нейтри но с веществом и др. Для слабого взаимодействия характерно нарушение чет ности, странности, «очарования» и др. В кон. 60-х гг. создана единая теория сл абого и электромагнитного взаимодействий (так называемое электрослабо е взаимодействие). Сильные взаимодействия, самое сильное из фундаментальных взаимодейств ий элементарных частиц. В сильном взаимодействии участвуют адроны. Силь ное взаимодействие превосходит электромагнитное взаимодействие прим ерно в 100 раз, его радиус действия ок. 10-13 см. Частный случай сильного взаимод ействия — ядерные силы. Характерное время, за которое происходят элементарные процессы, вызыва емые сильными взаимодействиями, составляет 10-23— 10-24 сек. Сильные взаимодей ствия обладают высокой степенью симметрии; они симметричны относитель но пространственной инверсии, зарядового сопряжения, обращения времен и. Специфическим для сильных взаимодействий является наличие внутренн их симметрий адронов: изотопической инвариантности, симметрии по отнош ению к фазовому преобразованию, приводящей к существованию особого сох раняющегося квантового числа — странности, а также SU (3)-симметрии. Важнейшая особенность сильных взаимодействий — их короткодействующи й характер; они заметно проявляются лишь на расстояниях порядка 10-13 см меж ду взаимодействующими адронами, т. е. их радиус действия примерно в 100 000 ра з меньше размеров атомов. На таких расстояниях С. в. в 100— 1000 раз превышают эл ектромагнитные силы, действующие между заряженными частицами. С увелич ением расстояния сильные взаимодействия быстро убывают, так что на расс тоянии несколько радиусов действия они становятся сравнимыми с электр омагнитными взаимодействиями, а на ещё больших расстояниях практическ и исчезают. С короткодействующим характером сильных взаимодействий св язан тот факт, что они, несмотря на их огромную роль в природе, были экспер иментально обнаружены только в 20 в., в то время как более слабые дальнодей ствующие электромагнитные и гравитационные силы были обнаружены и изу чены гораздо раньше (вследствие дальнодействующего характера электром агнитных и гравитационных сил происходит сложение сил, действующих со с тороны большого числа частиц, и таким образом возникает взаимодействие между макроскопическими телами). Для объяснения малого радиуса действия ядерных сил была выдвинута гипо теза, согласно которой сильные взаимодействия между нуклонами (N) происх одит благодаря тому, что они обмениваются друг с другом некоторой частиц ей, обладающей массой, аналогично тому, как электромагнитное взаимодейс твие между заряженными частицами, согласно квантовой электродинамике, осуществляется посредством обмена «частицами света» — фотонами. При э том предполагалось, что существует специфическое взаимодействие, прив одящее к испусканию и поглощению промежуточной частицы — переносчик а ядерных сил, который назвали сильными взаимодействиями. Согласно квантовой механике, время наблюдения системы Dt и неопределённо сть в её энергии DE связаны неопределённостей соотношением: DEDt ~ [pic], где [pic] — постоянная Планка. Поэтому, если свободный нуклон испускает частицу с ма ссой m (т. е. энергия системы меняется согласно формуле теории относительн ости на величину DE = mc2, где с — скорость света), то это может происходить лиш ь на время Dt ~ [pic]/mc2. За это время частица, движущаяся со скоростью, приближающ ейся к предельно возможной скорости света с, может пройти расстояние пор ядка [pic]/mc. Следовательно, чтобы взаимодействие между двумя частицами осу ществлялось путём обмена частицей массы т, расстояние между этими части цами должно быть порядка (или меньше) [pic]/mc, т. е. радиус действия сил, переноси мых частицей с массой m, должен составлять величину [pic]/mc. При радиусе действ ия ~10-13 см масса переносчика ядерных сил должна быть около 300 me (где me — масса электрона), или приблизительно в 6 раз меньше массы нуклона. Такая частица была обнаружена в 1947 и названа пи-мезоном (пионом, p). В зависимости от участия в тех или иных видах взаимодействий все изученн ые Э. ч., за исключением фотона, разбиваются на две основные группы: адроны ( от греческого hadros - большой, сильный) и лептоны (от греческого leptos - мелкий, тонк ий, лёгкий). Элементарные частицы Элементарные частицы, мельчайшие известные частицы физической материи . Представления об элементарных частицах отражают ту степень в познани и строения материи, которая достигнута современной наукой. Характерная особенность элементарных частиц — способность к взаимным превращения м; это не позволяет рассматривать элементарные частицы как простейшие, н еизменные «кирпичики мироздания», подобные атомам Демокрита. Число ча стиц, называемых в современной теории элементарными частицами, очень ве лико. Каждая элементарная частица (за исключением абсолютно нейтральны х частиц) имеет свою античастицу. Всего вместе с античастицами открыто (н а 1978) более 350 элементарных частиц. Из них стабильны фотон, электронное и мюо нное нейтрино, электрон, протон и их античастицы; остальные элементарные частицы самопроизвольно распадаются за время от 103 с для свободного нейт рона до 10- 22 — 10-24 с для резонансов. Однако нельзя считать, что нестабильные элементарные частицы «состоят» из стабильных хотя бы потому, что одна и та же частица может распадаться несколькими способами на различные эле ментарные частицы. Классификация элементарных частиц Классификация элементарных частиц производится по типам фундаменталь ных взаимодействий, в которых они участвуют, и на основе законов сохране ния ряда физических величин. Отдельную «группу» составляет фотон. Части цы со спином 1/2, не участвующие в сильном взаимодействии и обладающие сохр аняющейся внутренней характеристикой — лептонным зарядом, образуют г руппу лептонов. Элементарные частицы, участвующие во всех фундаментальных взаимодейст виях, включая сильное, называются адронами. Характерным для адронов силь ным взаимодействиям свойственно максимальное число сохраняющихся вел ичин (законов сохранения), в т. ч. специфического для них — барионного за ряда, странности, изотопического спина, «очарования». Адроны делятся на барионы и мезоны. По современным представлениям, адрон ы имеют сложную внутреннюю структуру: барионы состоят из 3 кварков, мезон ы — из кварка и антикварка. При столкновениях элементарных частиц проис ходят всевозможные превращения их друг в друга (включая рождение многих дополнительных частиц), не запрещаемые законами сохранения. Последовательная теория элементарн ых частиц, которая предсказ ывала бы воз можные значения масс элементарных частиц и другие их внутренние характ еристики, еще не создана. Адроны – (термин происходит от греч. hadros - большой, сильный; термин предложе н Л. Б. Окунем в 1967). Частицы, участвующие в сильном взаимод ействии. К адронам относятся все барионы (в т. ч. нуклоны - протон и нейтрон) и мезоны. Адроны обладают сохраняющимися в процессах сильного взаимоде йствия квантовыми числами: странностью, очарованием, красотой и др. Близ кие по массе адроны, имеющие одинаковые значения указанных квантовых чи сел, а также барионного числа и спина могут быть объединены в изотопичес кие мультиплеты, включающие в себя адроны с различными электрическими з арядами. Изотопические мультиплеты, отличающиеся только значением стр анности, могут быть, в свою очередь, объединены в более обширные группы ча стиц - супермультиплеты группы SU(3). Адроны с В = +1 образуют подгруппу барионов (сюда входят протон, нейтрон, гип ероны, барионные резонансы), а адроны с В = 0 - подгруппу мезонов (p- и К-мезоны, б озонные резонансы). Название подгрупп адронов происходит от греческих с лов barэs - тяжёлый и mйsos - средний, что на начальном этапе исследований Э. ч. отр ажало сравнительные величины масс известных тогда барионов и мезонов. Б олее поздние данные показали, что массы барионов и мезонов сопоставимы. Для лептонов В = 0. Для фотона В = 0 и L = 0. Барионы и мезоны подразделяются на уже упоминавшиеся совокупности: обы чных (нестранных) частиц (протон, нейтрон, p-мезоны), странных частиц (гиперо ны, К-мезоны) и очарованных частиц. Этому разделению отвечает наличие у ад ронов особых квантовых чисел: странности S и очарования (английское charm) Ch с д опустимыми значениями: 151 = 0, 1, 2, 3 и |Ch| = 0, 1, 2, 3. Для обычных частиц S = 0 и Ch = 0, для странных частиц |S| № 0, Ch = 0, для очарованных частиц |Ch| № 0, а |S| = 0, 1, 2. Вместо странности часто и спользуется квантовое число гиперзаряд Y = S + В, имеющее, по-видимому, более фундаментальное значение. Свойства элементарных частиц. Классы взаимодействий. Характеристики элементарных частиц. Наиболее важное квантовое свойство все элементарных частиц. - их способн ость рождаться и уничтожаться (испускаться и поглощаться) при взаимодей ствии с другими частицами. Характеристики элементарных частиц. Каждая элементарных частиц, наряду со спецификой присущих ей взаимодей ствий, описывается набором дискретных значений определённых физически х величин, или своими характеристиками Общими характеристиками всех элементарных частиц являются масса (m), вре мя жизни (t), спин (J) и электрический заряд (Q). Пока нет достаточного понимания того, по какому закону распределены массы элементарных частиц и существ ует ли для них какая-то единица измерения. Масса, одна из основных физических характеристик материи, определяющая ее инертные и гравитационные свойства. Все элементарные частицы являются объектами исключительно малых масс и размеров. У большинства из них массы имеют порядок величины массы прот она, равной 1,6Ч10-24 г (заметно меньше лишь масса электрона: 9Ч10-28 г). Определённы е из опыта размеры протона, нейтрона, p-мезона по порядку величины равны 10-13 см. Размеры электрона и мюона определить не удалось, известно лишь, что он и меньше 10-15 см. В зависимости от времени жизни элементарные частицы делятся на стабиль ные, квазистабильные и нестабильные (резонансы). Стабильными, в пределах точности современных измерений, являются элект рон (t > 5Ч1021 лет), протон (t > 2Ч1030 лет), фотон и нейтрино. К квазистабильным относят частицы, распадающиеся за счёт электромагни тных и слабых взаимодействий. Их времена жизни > 10-20 сек (для свободного ней трона даже ~ 1000 сек). Резонансами называются элементарные частицы, распада ющиеся за счёт сильных взаимодействий. Их характерные времена жизни 10-23-10-24 сек. В некоторых случаях распад тяжёлых резонансов (с массой і 3 Гэв) за счё т сильных взаимодействий оказывается подавленным и время жизни увелич ивается до значений - ~10-20 сек. [pic] Спин (англ. spin, букв. — вращение), собственно момент количества движения м икрочастицы, имеющий квантовую природу и не связанный с движением части цы как целого; измеряется в единицах Планка постоянной ћ и может быть цел ым (0, 1, 2,...) или полуцелым (1/2, 3/2,...). Спин p- и К-мезонов равен 0, у протона, нейтрона и электрона J= 1/2, у фотона J = 1 Барионный заряд (барионное число) (B), одна из внутренних характеристик бар ионов. У всех барионов B = +1, а у их античастиц B = -1 (у остальных элементарных ча стиц B = 0). Алгебраическая сумма барионных зарядов, входящих в систему част иц, сохраняется при всех взаимодействиях. Изотопический спин (изоспин, I), внутренняя характеристика адронов и атом ных ядер, определяющая число ( n) частиц в одном изотопическом мультиплете : n = 2 I+1. В процессах сильного взаимодействия изотопический спин сохраняетс я. Четность- квантовое число, характеризующее симметрию волновой функции физической системы или элементарной частицы при некоторых дискретных преобразованиях: если при таком преобразовании не меняет знака, то четно сть положительна, если меняет, то четность отрицательна. Для абсолютно н ейтральных частиц (или систем), которые тождественны своим античастицам , кроме четности пространственной, можно ввести понятия зарядовой четно сти и комбинированной четности (для остальных частиц замена их античаст ицами меняет саму волновую функцию). Важной характеристикой адронов является также внутренняя чётность Р, с вязанная с операцией пространств, инверсии: Р принимает значения =1. , изотопический спин, гиперзаряд, чётность, комбинированная чётность, ст ранность, очарование, и т.д.). Странность (S), целое (нулевое, положительное или отрицательное) квантовое число, характеризующее адроны. Странность частиц и античастиц противоп оложны по знаку. Адроны с S0 называются странными. Странность сохраняется в сильном и электромагнитном взаимодействиях, но нарушается (на 1) в слаб ом взаимодействии. «Красота» («прелесть»), квантовое число, характеризующее адроны; сохраня ется в сильном и электромагнитном взаимодействиях и не сохраняется в сл абом. Носителем «красоты» является b-кварк. Адроны с ненулевым значением «красоты» называются «красивыми» («прелестными»), обнаружены на опыте . «Очарование» (чарм, шарм), квантовое число, характеризующее адроны (или к варки); сохраняется в сильном и электромагнитном взаимодействиях, но нар ушается слабым взаимодействием. Частицы с ненулевым значением «очаро вание» называются «очарованными» частицами. Цвет, квантовое число, характеризующее кварки и глюоны. Для каждого типа кварка принимает одно из трех возможных значений. В квантовой хромодина мике с «цветом» связан специфический «цветовой заряд», определяющий вз аимодействие «цветных» частиц. DМ=Zmp+Nmn-M(Z,N)=Eсв/c2, где M — масса ядра, имеющего Z протонов и N нейтронов; mp, mn — массы п ротона и нейтрона. Для атомов, молекул, кристаллов величина дефекта масс ы пренебрежимо мала. Сохранения законы, законы, согласно которым численные значения некотор ых физических величин не изменяются с течением времени при различных пр оцессах. Важнейшие законы сохранения — законы сохранения энергии, импу льса, момента количества движения, электрического заряда. Кроме этих стр огих законов сохранения существуют приближенные законы сохранения, ко торые справедливы лишь для определенного круга процессов; напр., сохране ние четности нарушается лишь слабыми взаимодействиями. Теория унитарной симметрии SU (3). Открытие большого числа резонансов и установление их квантовых чисел п оказало, что адроны, входящие в разные изотопические мультиплеты, могут быть объединены в более широкие группы частиц с одинаковыми спинами, чёт ностью и барионным зарядом, но с разными гиперзарядами — т. н. супермульт иплеты. Например, 8 барионов со спином 1/2 и положит. чётностью: нуклоны N (прот он и нейтрон) с изотопическим спином I = 1/2 и гиперзарядом Y = 1, S-гипероны (S+,S0,S-) c I = 1, Y = 0, L-гиперон с I = 0, Y = 0, X- гипероны (X0, X-) с I = 1/2, Y = - 1 могут быть объединены в единый супермультиплет — октет барионов. В супермультиплет (декаплет) объедин яются также барионы со спином 3/2 и положительной чётностью; этот мультипл ет включает резонансы D (D++, D+, D0, D-) с I = 3/2, Y = 1, резонансы S* (S+*, S0*, S-*) c l = 1, Y = 0, резонансы X* (X0*, X-*) с I = 1/2, Y = - 1 и W- = гиперон с I = 0, Y = - 2. Аналогичным образом в супермультиплеты объединя ются и мезоны. Например, p-мезоны (p+, p0, p-) с I = 1, Y = 0, K- мезоны (K+, K0, K-, K0) с I = 1/2, Y = ± 1 и h-мезон c I = 0, Y = 0 объединяются в октет мезонов со спином 0 и отрицательной чётностью. Пос кольку, однако, массы частиц, входящих в один и тот же супермультиплет, зам етно отличаются друг от друга, ясно, что симметрия С. в., вследствие которо й существуют группы «похожих» частиц, является не точной, а приближенной симметрией. Можно считать, что С. в. складывается из обладающего высокой с тепенью симметрии т. н. «сверхсильного» взаимодействия и нарушающего си мметрию «умеренно сильного» взаимодействия. Кварки Кварки - гипотетические фундаментальные частицы, из которых по современ ным представлениям, состоят все адроны (барионы — из трех кварков, мезон ы — из кварка и антикварка). Кварки обладают спином 1/2, барионным зарядом 1/3, электрическими зарядами -2/3 и +1/3 заряда протона, а также специфическим кван товым числом «цвет». Экспериментально (косвенно) обнаружены 6 типов («аро матов») кварков: u, d, s, c, b, t. В свободном состоянии не наблюдались. Гипотетические электрически нейтральные частицы с нулевой массой и сп ином 1, осуществляющие взаимодействие между кварками называются глюона ми,. Подобно кваркам, глюоны обладают квантовой характеристикой «цвет» . ЗАКЛЮЧЕНИЕ Изучение структуры различных элементарных части ц, и в первую очередь протона и нейтрона, находится на самом переднем крае фронта исследований в физике элементарных частиц. Протон и нейтрон – эт о окончательные основные состояния всех барионов. Из обеих этих частиц п остроены все атомные ядра, находящиеся в своих основных состояниях. Классификация адронов оказалась очень успешной, при этом удалось немно го заглянуть в структуру адронов, представить их состоящими из кварков. Но многое еще предстоит выяснить. Не так давно появилась новая теория эле ментарных частиц, названная «теорией зашнуровки». Согласно ей ни одна из частиц не является более фундаментальной и элементарной, чем остальные . Каждая элементарная частица существует потому, что существуют все оста льные частицы. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: В.Акоста, К.Кован, Б.Грэм « Основы современной физики», М. Просвещение, 1981; И.Розенталь «Элементарные частицы и структура Вселенной», М. Наука, 1984; К.Мухин «Занимательная ядерная физика», М. Энергоатомиздат, 1985 Боголюбов Н. Н., Медведев Б. В., Поливанов М. К., Вопросы теории дисперсионных соотношений, М., 1958; Логунов А. А, Основные тенденции в развитии теории сильных взаимодействи й, «Физика элементарных частиц, и атомного ядра (ЭЧАЯ)», 1974, т. 5, в. 3;
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Власти: Продолжительность жизни в Москве, уже сейчас составляет 77 лет, а скоро может достигнуть 80 лет...
Народ: В связи с этим предлагаем повысить пенсионный возраст в отдельно взятом регионе - г. Москве...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по физике "Адроны", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru