Kaptelova N.V. ، مدرس فيزياء ، مذكرة تفاهم "صالة للألعاب الرياضية رقم 79" ، بارناول ، إقليم ألتاي
الصف 11
درس حول موضوع "الجسيمات الأولية" (2 ساعة).
مادة أكاديمية - فيزياء
المستوى - أساسي
الملف الشخصي الطبقي - إنساني
النص المستخدم - المادة 64 "الجسيمات الأولية" (Mansurov A.N.، Mansurov NA، كتاب مدرسي "Physics-10-11" للمدارس الإنسانية)
تكنولوجيا "تنمية التفكير النقدي من خلال القراءة والكتابة" (RCMCHP)
نوع الدرس: العمل مع نص المعلومات
الأهداف:
تعليمية - من خلال الدراسة غير المباشرة للنص لتكوين نظام للمعرفة العلمية حول الجسيمات الأولية لدى الطلاب
تطوير - تطوير أساليب المعالجة الفعالة للمعلومات التربوية لدى تلاميذ المدارس ، لمواصلة تشكيل طريقة للتعلم المستقل والكفاءات المعرفية والتواصلية
التعليمية - لمواصلة تكوين ثقة الطلاب في قدراتهم المعرفية ، وجهة نظر عالمية مادية جدلية
منهجي - لتهيئة الظروف للطلاب لإتقان طريقة التعلم المستقل بناءً على تقنية RCMCHP
نتيجة متوقعة:
استيعاب الطلاب لنظام المعرفة العلمية حول الجسيمات الأولية وعرضها في شكل كتلة ؛
اكتساب وفهم كل طالب لخبرته الخاصة في النشاط المعرفي المستقل القائم على العمل مع النص من خلال أشكال العمل الفردية والزوجية والجماعية والجماعية (تقنية RKMCHP).
ملاحظة: الكتلة - طريقة رسومية تتيح لك تقديم المعلومات في شكل منظم ومنهجي ، لتحديد الكلمات الرئيسية للموضوع. الكتلة رسم تخطيطي يتكون من أشكال بيضاوية. في وسط الكتلة ، في الشكل البيضاوي الرئيسي ، تكمن المشكلة الرئيسية ، الموضوع ، الفكرة. في المستويات البيضاوية من المستوى التالي - تصنيف الميزات أو أسس التنظيم ، في الأشكال البيضاوية من المستوى الثالث - مزيد من التفاصيل ، إلخ. يمكن أن تكون المجموعات شديدة الاتساع ، لذلك يجب عليك دائمًا اختيار مستوى التفاصيل الذي يمكنك التوقف عنده. بمساعدة المجموعات ، يمكن تقديم كميات كبيرة من المعلومات بطريقة منهجية.
تحتوي المجموعة على كلمات رئيسية وأفكار رئيسية تشير إلى الروابط المنطقية بين موضوعات النص. تضيف الوصلات التكامل والوضوح للصورة.
الكتلة (مثل جميع المخططات الرسومية) هي نموذج للموضوع المدروس ، وتتيح لك رؤية الموضوع بأكمله ، "من منظور عين الطائر". يزيد الدافع يتم فهم أفكار الموضوع بسهولة أكبر. يحتاج الشخص دائمًا إلى صور بيانية. يتذكر الدماغ الأنماط. يساهم عرض المعلومات من قبل الطلاب في شكل مجموعة في معالجتها الإبداعية ، وبالتالي ، يضمن استيعاب المعلومات على مستوى الفهم. تسمح لك المجموعات (مثل المخططات الأخرى) "بتغيير" تفكيرك ، وجعله أكثر مرونة ، والتخلص من القوالب النمطية ، وتحويل التفكير العقائدي إلى تفكير نقدي.
من المهم أيضًا أن يسمح لنا بناء المجموعات بتحديد نظام الكلمات الرئيسية التي يمكن استخدامها للبحث على الإنترنت ، وكذلك لتحديد الاتجاهات الرئيسية لأبحاث الطلاب ، واختيار الموضوعات للمشاريع التعليمية.
الواجب المنزلي (العمل اللامنهجي):
1. § 65 (بشكل مستقل وفقًا لتكنولوجيا RKMCHP)
2. مجموعات مصنوعة من تكنولوجيا المعلومات والاتصالات
(2 و 3 اختياري)
نص الدرس.
مكالمة.
أهداف المرحلة:
التشجيع على العمل بالمعلومات الجديدة ، إيقاظ الاهتمام بالموضوع
- تحدي "السطح" للمعرفة الموجودة حول هذا الموضوع
- تبادل خالي من النزاعات لوجهات النظر
"أسئلة موحية جنسيًا"
"العنقودية"
لحظة تنظيمية
2. يُعرض على الطلاب أسئلة للتأمل والمناقشة:
الوصول إلى السلسلة المنطقية: طبيعة - جسم - مادة - جزيء - ذرة - نواة - نيوكليونات (بروتون ، نيوترون) - إلكترون.
تذكر ما هي الجسيمات الأولية التي تعرفها؟ فكر في الأمر على أنه كتلة.
(البروتون ، النيوترون ، الإلكترون ، الفوتون ، π-ميسون)
يعمل الطلاب بشكل فردي في دفاتر الملاحظات ، ثم في أزواجوفقًا لاقتراحاتهم ، يرسم المعلم كتلة على السبورة. إحدى المجموعات التي اقترحها الطلاب:
المعلم: منذ عام 1932 ، فتح أكثر من 400 (!) جسيم أولي.
هل يمكن لعدد من هؤلاء الادعاء بأنهم "اللبنات الأولى للكون" ، أي الجسيمات الأولية حقًا؟
فكر بمفردك / في زوج / مجموعة. مناقشة جماعية للإجابات. الفهم والصياغة أهداف الدرس... تخطيط النشاط. ("دراسة الجسيمات الأولية من خلال تصنيفها وتنظيمها وفقًا للخصائص المختارة ، يتم تقديم النتيجة في شكل كتلة".
يُقترح إجراء دراسة مستقلة لنص الفقرة 64 "Physics-10-11" (Mansurov AN ، Mansurov NA) ، يجب تقديم المعلومات في شكل كتلة.
الفهم
أهداف المرحلة:
اكتساب معرفة جديدة
إتقان أنواع مختلفة من القراءة: تمهيدية ، دراسة ، استيعاب ، بحث ، طرق فهم نص المعلومات
تنمية مهارات التحليل والمناقشة والاتصال
"نظام I.N.S.E.R.T."
"العنقودية"
"فكر بمفردك / في زوج / في مجموعة"
العمل المستقل مع النص
تصور المعلومات. في هذه المرحلة يعمل الطالب بشكل فردي("يفكر على المرء"). قراءة تمهيدية ، الحصول على فكرة عامة عن موضوع النص.
دراسة القراءة. فردالعمل ("فكر بنفسك"). عمليات الإدراك الدلالي لعناصر النص ، وفهم الكلمات ، والجمل ، والفقرات ، وعزل موضوعات النص (المفاهيم الأساسية ، والكلمات الرئيسية ، والأفكار) ، وتحديد الروابط (المنطقية ، والسببية ، والمكانية ، والزمانية ، وما إلى ذلك). فهم العلاقة بين محتوى هذا النص ومحتوى النصوص الأخرى المدروسة ، وتفسير هذا النص بناءً على هذا الارتباط. يساعد على فهم محتوى تطبيق تعليم النص INSERT: (I .N .S .E .R .T. - "نظام التدوين التفاعلي لتحسين القراءة والتفكير")
- "معروف"
- - "تناقض الأفكار"
+ - "مثيرة للاهتمام وغير متوقعة"
؟ - "يتعلم أكثر"
! - "الأهمية"
القراءة الاستيعابية. اختبار فهم النص. تلاميذ في باريس("فكر في أزواج") قل بكلماتك الخاصةبعضها يجيب على أسئلة حول النص.
معالجة المعلومات. فردالعمل ("فكر بنفسك"). تقسيم المعلومات إلى أجزاء ذات صلة. إبراز أسس تنظيم المعلومات الواردة وتصنيفها.
توليف المعلومات المعالجة. فردالعمل ("فكر بنفسك"). التجميع ، والجمع بين المعلومات ، وتكوين الكتلة. ترجمة المعلومات الواردة "إلى لغة أخرى": من لغة الكلمات إلى لغة المخططات ، من اللغة اللفظية إلى اللغة الرسومية.
تمثيل وحماية التجمعات الفردية في باريس("فكر في أزواج") ، من ثم في مجموعات("نفكر معا").
"الترجمة العكسية" للمعلومات: من لغة المخططات إلى لغة الكلمات ، من لغة الرسوم إلى اللغة اللفظية ، ويتم توصيل المعلومات بكلماتك الخاصة. تبادل الأفكار في المناقشة أو الجدل. الجدل والنقد البناء والتوضيح ، مشتركالانتهاء من الكتلة.
انعكاس
ضع في اعتبارك معنى ما تم تغطيته ؛
ألق نظرة على محتوى الدرس في ضوء تجربتك الحياتية
"العودة إلى المجموعة"
"بطاقة الخروج"
تقديم وحماية خيارات متعددة لمجموعات المجموعات أمام الفصل ، جماعينقاش.
البديل المقدر للمجموعة النهائية:
2. الواجب: قارن هذه المجموعة مع المجموعة المقترحة في بداية الدرس. (!!!)
ابحث عن مكان عليه للإلكترون ، والبروتون ، والنيوترون ، والفوتون ، وبيتا ميسون.
تقديم استنتاج. ( زيادة كبيرة في المعرفة حول الجسيمات الأولية!)
3. (التلخيص والتحفيز لمزيد من النشاط المعرفي). دعنا نعود إلى الأسئلة التي بدأت الدرس. هل وجدت إجابات لهم؟ ما هي الأسئلة التي بقيت دون إجابة؟ ما الجديد الذي ظهر؟ أين تبحث عن الأجوبة؟
مما يتكون العالم المحيط؟
هل تشبه بنية المادة سلسلة لا نهائية من الدمى المتداخلة أم أن عملية الانشطار تنقطع عند العثور على جسيم أولي غير قابل للتجزئة؟
ما هي الجسيمات الأساسية الأكثر بدائية التي تتكون منها جميع الجسيمات الباقية؟
هل تمتلك الطبيعة مثل هذا المستوى من تنظيم المادة ، أعمق مما لا يوجد فيه شيء؟
هل يمكن لمثل هذا الرقم (أكثر من 400) الادعاء بأنه "اللبنات الأولى للكون" ، الجسيمات الأولية حقًا؟
كيف تتنقل في مثل هذه الوفرة من الجسيمات الأولية؟
ما هي الجسيمات حقا "الأولية"؟
(فكر بمفردك / في زوج / مجموعة). مناقشة.
العمل الكتابي الفردي (10 دقائق) "بطاقة الخروج" - 1) أهم فكرة في الدرس ؛ 2) سؤال واحد حول موضوع الدرس 3) تعليق عام على مادة الدرس
قم بإجراء تقييم ذاتي لعملك في الدرس (مسرور بنفسك ، ليس كثيرًا ، لست سعيدًا ، لماذا؟).
رابعا. الواجب المنزلي (العمل اللامنهجي)
لتمكين الطلاب من إجراء عمل مستقل لتعميق المعرفة المكتسبة خلال الدرس ؛
ممارسة مهارة أنشطة التعلم المستقلة ؛
تنمية إبداع أطفال المدارس
1. دراسة الفقرة 65 (بشكل مستقل وفقًا لتكنولوجيا RCMCHP)
2. مجموعات من المادة 65 مصنوعة بمساعدة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات
3. العمل الإبداعي في موضوع الاهتمام.
(2 و 3 اختياري)
مراقبة الطلاب تبين أن بناء التجمعات ينظر إليهم على أنه عمل ابداعي، حيث يكون من الممكن تنفيذ رؤيتك الخاصة للمشكلة ، نهجك الخاص ، التباين ، مثل يعنيالإدراك الذاتي ، تأكيد الذات.
تخلق إمكانية العمل الفردي والزوجي والجماعي والجماعي الراحة النفسية للعملية التعليمية. إدراج كل طالب في ثلاثة أنواع
النشاط (فكر ، اكتب ، تكلم) يوفر "معالجة داخلية للمعلومات". تساهم هذه العوامل في استيعاب الطلاب للمواد الجديدة على مستوى الفهم والاستيعاب وتنمية الدوافع والنشاط التربوي والمعرفي فيها (خاصة بين الطلاب الذين لا يتناسبون جيدًا مع نظام التدريس التقليدي والتوضيحي والتوضيحي. ). والأهم من ذلك ، هم عمليارئيسي - سيد طريقة لاكتساب معرفة جديدة بشكل مستقل، يطورون معرفة القراءة والكتابة الوظيفية.
تسمح لك تقنية التعلم المذكورة أعلاه القائمة على معالجة النصوص الإبداعية بالتدريس مثيرة للاهتمام وسريعة وجودة عاليةويمنح الطلاب شعورًا بالرضا.
أمثلة على أداء المجموعات حول موضوعي "التفاعلات الأساسية" و "الجسيمات الأساسية":
الغرض: إخبار الطلاب بالجسيمات الأولية وخصائصها الرئيسية وتصنيفاتها
خلال الفصول
مادة جديدة (محاضرة)
أظهرت الدراسات التي أجريت على بنية الذرة ونواة الذرة أن تكوين الذرة يشمل الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات. كان من المعتاد تسمية هذه الجسيمات الابتدائية. الفوتون () والبوزيترون (e +) والنيوترينو (v) ، والتي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالذرة والنواة ، بدأت أيضًا تسمى الجسيمات الأولية.
وفقًا للمفهوم الأصلي ، فإن الجسيمات الأولية هي أبسط الجسيمات التي تُبنى منها مادة (ذرات) العالم الحالي.
تم تقديم الجسيمات الأولية في البداية على أنها شيء أبدي ، غير متغير ، غير قابل للتدمير ، وكانت صورة الجسيم الأولي مرتبطة بصورة حبة رمل أو كرة صغيرة غير منظمة.
في الوقت الحاضر لا يوجد معيار واضح للعنصرية. إن مفهوم "الجسيم الأولي" اليوم معقد للغاية.
دعونا ندرج بإيجاز الجسيمات الأولية المعروفة بترتيب اكتشافها التاريخي.
ملاحظات منهجية: الطلاب في وقت تقديم مزيد من الشرح مدعوون لملء الجدول التالي (المرفق 1)
| إلى أي نوع تنتمي | اسم الجسيمات | تعيين | عام الافتتاح | المسؤول q | كتلة الجسيمات |
تم اكتشاف الإلكترون بواسطة JJ Thomsan في عام 1897. عادةً ما يتم التعبير عن كتل الجسيمات الأولية الأخرى من حيث كتلة الإلكترون.
في عام 1900. م. بلانك وخاصة ، عام 19005. أظهر أينشتاين أن الضوء يتكون من أجزاء منفصلة - فوتونات. لا توجد شحنة للفوتون ، وكتلة سكونه = 0. يمكن للفوتون أن يتواجد فقط في عملية التحرك بسرعة الضوء.
تجارب رذرفورد على تشتت الجسيمات عام 1911. يؤدي إلى اكتشاف البروتون. كتلة البروتون = 1836 م
كان معظم الفيزيائيين مقتنعين بأنهم تمكنوا أخيرًا من تقليص المجموعة الكاملة من العناصر الكيميائية والمواد الطبيعية إلى كيانين أبسط: الإلكترونات والبروتونات. ألهمت الصورة التي رسمها علماء الفيزياء في تلك السنوات حول بنية المادة إحساسًا بالجمال العلمي والنعمة. في الفترة من عام 1911. حتى عام 1932. شعر العديد من العلماء بالرضا عن نجاحهم في تحقيق حلم البحث العلمي الذي دام قرونًا.
ومع ذلك ، في عام 1928. ديراك ، ولاحقًا في عام 1932. اكتشف أندرسون هذه الجسيمات التي سميت بهذا الاسم البوزيترونات (e +)
البوزيترون هو أول جسيم أولي متوقع نظريًا.
في عام 1932. اكتشف D. Chadwig نيوترونًا كتلته = 1838 م
النيوترون في حالة حرة ، على عكس البروتون ، غير مستقر ويتحلل إلى بروتون وإلكترون بنصف عمر T = 1.01 10 3 s. في داخل النواة ، يمكن أن يوجد النيوترون إلى أجل غير مسمى.
في 1931-1933. اقترح دبليو باولي ، بتحليل -decay ، أنه أثناء التحلل ، بالإضافة إلى البروتون والإلكترون ، ينبعث جسيم محايد آخر بكتلة سكون = 0. تم تسمية هذا الجسيم نيوترينو ()
فقط في عام 1956. كاوين وزملاؤه اكتشفوا مضاد نيترينو () يتكون في مفاعل نووي. تم "القبض عليه" أثناء دراسة رد الفعل: p + الخامس n + e + ، النيوترينو يسبب التفاعل n + p + e -.
في عام 1937. اكتشف K. Anderson و S. Nedderman جسيمات مشحونة بكتلة 206.7m e ، كانت تسمى هذه الجسيمات -mesons (+ و -) ، والتي لها شحنة + e و -e. تسمى هذه الجسيمات الآن -جسيمات أو -muons.
في عام 1947. اكتشف العلماء الإنجليز S. Powell و G. Okchialini وآخرون -mesons (-meson - الميزون الأساسي ، الذي يتحلل ، يعطي الميونات)
الميزونات لها شحنة + e و -e ، وكتلتها 273.2 م. بعد ذلك بقليل في عام 1950 ، تم اكتشاف ميزون محايد (o) ، بكتلة 264.2 م. حاليًا ، هناك ثلاثة أنواع من الميسونات معروفة: - ، س ، + ، تتفاعل بشكل مكثف مع النيوكليونات ، ويتم إنتاجها بسهولة عندما تصطدم النوى بالنوى ، أي نشطة نوويا. يُعتقد حاليًا أن β-mesons هي كمية المجال النووي المسؤولة عن الجزء الأكبر من القوى النووية.
من 1949-1950. بدأ "الغزو" الحرفي للجسيمات الأولية ، وكان عددها يتزايد بسرعة.
يمكن تقسيم الجسيمات التي ظهرت حديثًا إلى مجموعتين:
المجموعة الأولى تضم جسيمات كتلتها حوالي 966 أنا و 974 أنا ، والآن تسمى K-mesons. المعروف K + و K - الميزونات بكتل تقارب 966.3 لي وشحنات كهربائية + e و -e. معروف K-mesons المحايدة (K o و K o) بكتل 974.5 لي.
المجموعة الثانية من الجسيمات تسمى hyperons. hyperons التالية معروفة حاليًا:
في عام 1955. تم اكتشاف البروتون المضاد ، وفي عام 1956 - تم اكتشاف البروتون المضاد.
في السنوات الأخيرة ، تم اكتشاف أشباه جسيمات جديدة (حالات الرنين) ذات أعمار قصيرة بشكل غير عادي ، في حدود 10 -22-10 -23 ثانية. في هذه الحالة ، لا يمكن حتى إصلاح آثار الجسيمات ويمكن أن يكون وجودها فقط الحكم من الاعتبارات غير المباشرة ، من تحليل سلوك منتجات الاضمحلال.
في السنوات الأخيرة ، تم اكتشاف نوع ثانٍ من النيوترينو ، يسمى نيوترينو (مضاد النيترينو) ميوني ، والذي ينبعث ، على سبيل المثال ، أثناء اضمحلال النيترينو ؛
المجموعة الثالثة- الجسيمات الثقيلة أو الباريونات
تشمل هذه المجموعة:
- النيوكليونات وجسيماتها المضادة
- الهايبرونات والجسيمات المضادة
استخدام الطاقة النووية الحرارية في مثال تركيب توكاماك
الطلاب مدعوون للإجابة على الأسئلة:
- ما يسمى التفاعل النووي النووي الحراري؟ (عن طريق الفم)
- كيف يمكن إجراء تفاعل حراري نووي؟
- اشرح مبدأ تشغيل التثبيت "Tokamak". (كتابة باستخدام الأدبيات الإضافية)
- شرح مبدأ تشغيل التثبيت بالليزر للاندماج النووي الحراري "(باستخدام مواد كتابية إضافية)
مخطط الدرس
حول هذا الموضوع
"مفهوم
حول الجسيمات الأولية "
(الصف 11)
مدرس الفيزياء
شيربيتا فاليري نيكولايفيتش
مدرسة GBOU 2051
مدينة موسكو
مفهوم الجسيمات الأولية.
تصنيف الجسيمات الأولية.
/data/files/u1514922328.pptx (عرض تقديمي للدرس حول موضوع "مفهوم جسيمات العنصر")
أهداف الدرس: لتعريف الطلاب بالجسيمات الأولية باعتبارها الممثل الوحيد للمادة عند مستوى أقل من 10¯ ¹⁵ م الأبعاد والمسافات المكانية ؛ للكشف عن الخصائص العامة للجسيمات الأولية ، لإعطاء تصنيفها.
خطة الدرس
| خطوات الدرس | الوقت ، دقيقة | الأساليب والتقنيات |
| مقدمة: صياغة المشكلات التربوية للدرس | 3 - 5 | قصة المعلم وصياغته |
| دراسة مادة جديدة: مفهوم الجسيمات الأولية ، تصنيف الجسيمات ، الكواركات ، إلخ. | 30 - 35 | قصة المعلم باستخدام عناصر المحادثة. العمل مع البرنامج التعليمي. مواد الكتاب المدرسي. طاولة. إدخالات دفتر الملاحظات |
| تلخيص ، وتسليط الضوء على الشيء الرئيسي. واجب منزلي | 5 - 7 | محادثة حول الأسئلة. صياغة الاستنتاجات |
1. خلال مسار الفيزياء ، التقى الطلاب مرارًا وتكرارًا بالجسيمات الأولية. بالفعل في المرحلة الأولى ، تمت دراسة الإلكترونات ؛ علاوة على ذلك ، تم استخدام مفهوم الإلكترون في كثير من الحالات. في فيزياء الكم ، تعلم الطلاب عن البروتون والنيوترون.
يمكن إجراء الدروس النهائية في شكل محاضرات مدرسية ، بما في ذلك عناصر المحادثة والبيانات القصيرة من قبل الطلاب حول قضايا محددة. للحفاظ على النشاط المعرفي للطلاب في الدرس ، من الضروري ضمان التغيير في أنشطتهم ، والجمع بين المواد الإعلامية (القصة والرسالة) والإنجابية (الإجابة على الأسئلة ، والعمل بشكل مستقل مع كتاب مدرسي) والإشكالية (طرح مشكلة ، طرح الفرضيات وما إلى ذلك). عند إعداد الدروس ، يجب أن تهتم بالمساعدات البصرية ، وتحضير الجداول ، وصور المسارات ، وما إلى ذلك. من أجل الاستخدام المتكرر للمفاهيم المقدمة للوقت ، لم تعد الدورة في الدورة ، لذلك من الضروري ربط الجديد بالمعرفة السابقة قدر الإمكان.
2. تقديم مواد جديدة.عندما تعمقنا في بنية المادة ، اكتشف العلم الجزيئات والذرات ، واكتشف أن الذرة تتكون من نواة وإلكترونات ، وأخيراً أنشأ البنية المعقدة للنواة ، والتي تشمل البروتونات والنيوترونات.
إذا أخذنا في الاعتبار بنية المادة مع مراعاة هذه المعلومات ، فعندئذٍ في العالم الصغير على مستوى المسافات الصغيرة ، بترتيب 10¯¹⁴ - 10 درجات⁵ م ، يمكننا أن نستنتج أن المادة تتكون من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. لكن المادة في الطبيعة لا تُمثَّل بالمادة فحسب ، بل بالمجال الكهرومغناطيسي أيضًا. يتكون المجال الكهرومغناطيسي أيضًا من جزيئات دقيقة - فوتونات.
تسمى الجسيمات الدقيقة - الفوتونات والإلكترونات والبروتونات والنيوترونات - بالجسيمات الأولية. تعني كلمة "أولي" أبسط المواد الأساسية: تتكون جميع الأشياء المادية - الأجسام والحقول - من هذه الجسيمات. عندما تم تقديم هذا المصطلح ، كان من المفترض أن التركيب الداخلي للجسيمات الأولية غائب ، أي لم يعودوا يتألفون من لا شيء. الآن تم توضيح مفهوم العنصر ، والذي سيتم مناقشته أدناه.
في الوقت الحاضر ، تم اكتشاف أكثر من 400 جسيم دقيق ، متشابهة في الحجم والكتلة والشحنة الكهربائية (وبعض الخصائص الأخرى) لتلك المذكورة أعلاه. كل منهم يسمى أيضا الابتدائية.
السمة المميزة لمعظم الجسيمات الأولية هيعدم الاستقرار... تتحلل جميع الجسيمات تلقائيًا ، باستثناء الفوتونات في الفراغ ، والإلكترونات ، والبروتونات ، والنيوترونات (في النواة) وجزيئات النيوترينو ، وتتحول في النهاية إلى جسيمات مستقرة. تشبه هذه العمليات الانحلال الإشعاعي للنواة. متوسط عمر الجسيمات الأولية غير المستقرة قصير العمر للغاية أو جسيمات مستقرة نسبيًا ، وعمرها10 ¯ ⁶ - 10 ¯ ¹⁴ ق ، أهناك جسيمات تعيش في كل شيء10 ¯ ²² - 10 ¯ ²³ مع.
النيوترون الموجود خارج النواة غير مستقر أيضًا: متوسط عمره 16 دقيقة ، ولكن بالمقارنة مع عمر الجسيمات قصيرة العمر ، فهذه فترة طويلة جدًا.
من الواضح أنه إذا نشأ الكون مرة ، فعند وجوده حتى يومنا هذا ، فإن جميع الجسيمات الأولية غير المستقرة سوف تتحلل ، وتتحول إلى جسيمات مستقرة ، أو تختفي ، وتتخلى عن طاقتها للحركة الحرارية لجسيمات المادة المستقرة. من أين تأتي الجسيمات قصيرة العمر؟ تم اكتشافها والحصول عليها في كل من التفاعلات النووية والتفاعلات المختلفة مع الجسيمات الأولية الثابتة. يحدث التفاعل عندما يصطدم أحد الجسيمات الأولية بآخر أو يتفكك تلقائيًا. نتيجة للتفاعل ، تتشكل جسيمات جديدة ، ويحدث التحول المتبادل للجسيمات.
كمثال على تفاعل التحلل ، نقدم التفاعل التالي:
ن → ص + ه¯+ ṽ ,
حيث يتحلل النيوترون إلى بروتون وإلكترون ومضاد نيوترينو.
مضادات النوترينوات والنيوترينوات هي جسيمات ذات كتلة سكون منخفضة للغاية ، أصغر بآلاف المرات من أخف جسيم - إلكترون. هم محايدون كهربائيا. النيوترينو جسيم مستقر. لفترة طويلة ، بعد التنبؤ النظري ، لا يمكن تسجيل تصرفات النيوترينوات تجريبياً. أخيرًا ، في عام 1956 ، تم إجراء التفاعل
ص + ṽ → ن + ه˖
حيث تم تشكيل نيوترون وإلكترون موجب الشحنة - بوزيترون.
تم العثور على البوزيترون في التجربة ، حيث التقى بالإلكترون - إنه "يختفي" مع الإلكترون:
ه˖ + ه¯ → 2ذ
رد الفعل يسمىإبادةزوج موجب إلكترونيًا ؛ نتيجة لذلك ، يتم تكوين فوتونين ، يتم تسجيلهما بواسطة عدادات خاصة.
قابلية التحويل المتبادلابتدائيالجسيمات في التفاعلات - ميزتها الثانية.
الميزة الثالثة المتأصلة في جميع الجسيمات الأولية هيوجود توأم لكل جسيم - جسيم مضاد.إذا كان الجسيم مشحونًا كهربائيًا ، فإن الجسيم المضاد يحمل الشحنة المعاكسة. ولكن هناك أيضًا جسيمات مضادة للجسيمات غير المشحونة. عندما يلتقيان ، يؤدي تفاعل الجسيم مع الجسيم المضاد إلى فنائهما ، أي إلى الاختفاء ، إلى التحول إلى فوتونات أو جسيمات أخرى. في الوقت الحاضر ، تم العثور على الجسيمات المضادة لجميع الجسيمات المعروفة تقريبًا ، بما في ذلك البروتون المضاد ، مضاد النيوترون. تم الحصول على ذرة تتكون من جسيمات مضادة - مضادات الهيليوم ، لذلك من حيث المبدأ يمكننا التحدث عن إمكانية وجود المادة المضادة. يجب أن يؤدي الجمع بين المادة والمادة المضادة إلى انتقال المادة إلى حقل ، إلى فناء المادة في إطار قوانين الحفاظ على الطاقة ، والزخم ، والشحنة الكهربائية ؛ في هذه الحالة ، يتم إطلاق الطاقة ، بما يعادل الكتلة الباقيةمولودية². لكن في الوقت الحاضر من المعروف أن الكون يتكون فقط من المادة ، ولا توجد فيه مادة مضادة ، تمامًا كما لا توجد جزيئات مضادة مستقرة أو قليلة جدًا.
بعد ذلك ، يجب أن تعطيتصنيف الجسيمات الأوليةمع تقسيم كل الجسيمات بالكتلة إلى فئات: اللبتونات ، الميزونات ، الباريونات. عند دراسة وتحليل جدول الجسيمات الأولية ، نلفت الانتباه إلى خصائصها: الكتل ، الشحنات ، العمر. نعلمك أن الجدول يحتوي على الجسيمات الرئيسية - مستقرة ومستقرة نسبيًا. العديد من الجسيمات غير المستقرة - الميزونات والباريونات ، تسمىصدى، - غير موضوعة في الجدول.
مناقشة أحجام الجسيمات. وفقًا للبيانات الحديثة ، لا تكشف الفوتونات واللبتونات عن الامتداد والبنية الداخلية في التجارب. في هذا الصدد ، يمكن تصنيفها على أنها جسيمات أولية (أولية) حقًا. الميزونات والباريونات حوالي 10¯ ¹⁵ م.تؤدي التجارب التي أجريت على تشتت الإلكترونات ذات الطاقة العالية جدًا بواسطتها ، مثل تلك التي قام بها رذرفورد ، إلى استنتاج مفاده أن هناك بنية داخلية للميزونات والباريونات. يمكننا القول أنها ليست أولية ، ولكنها تتكون من جسيمات أولية فرعية تسمىجسيمات دون الذرية.
عند دراسة الجسيمات الأولية ، لا نتطرق إلى المجال العياني الثاني الموجود في الطبيعة - مجال الجاذبية. ثبت نظريًا أنه على المستوى الجزئي يتكون من حقل كمات ، يسمىالجرافيتون... هذه ، مثل الفوتونات ، جسيمات بدون كتلة وشحنة. ومع ذلك ، لم يتم الكشف عن الجرافيتون تجريبيا.
3. تلخيص. انعكاس
واجب منزلي
عالم الجسيمات الأولية
درس في الصف 11
الغرض من الدرس:
التعليمية:
تعريف الطلاب ببنية الجسيمات الأولية وخصائص القوى والتفاعلات داخل النواة ؛ تعليم لتعميم وتحليل المعرفة المكتسبة ، للتعبير عن أفكارك بشكل صحيح ؛ تعزيز تنمية التفكير ، والقدرة على هيكلة المعلومات ؛ لزراعة علاقة قيمة عاطفية بالعالم
النامية:
الاستمرار في تطوير التفكير والقدرة على التحليل والمقارنة واستخلاص استنتاجات منطقية.
تنمية الفضول والقدرة على تطبيق المعرفة والخبرة في المواقف المختلفة.
التعليمية:
تنمية مهارات العمل الجماعي الفكري. تعليم أسس الوعي الذاتي الأخلاقي (الفكر: مسؤولية العالم ، مكتشف ثمار اكتشافاته) ؛
إيقاظ اهتمام الطلاب بأدب العلوم الشعبية ، بدراسة الشروط المسبقة لاكتشاف ظواهر معينة.
الغرض من الدرس:
خلق الظروف لتنمية الكفاءات الفكرية والتواصلية التي يكون الطالب فيها قادراً على:
قم بتسمية الأنواع الرئيسية للجسيمات الأولية ؛
فهم غموض النموذج القياسي الحديث للعالم ؛
قم بصياغة أفكارك حول تاريخ تطور الجسيمات الأولية ؛
تحليل دور تطوير الفيزياء الأولية ؛
تصنيف الجسيمات الأولية من خلال تكوينها ؛
فكر في الحاجة إلى أن يكون لديك منصب خاص بك ، وتحمل وجهة نظر مختلفة ؛
أظهر اتصالاً خاليًا من النزاعات عند العمل في مجموعة.
نوع الدرس:تعلم مواد جديدة.
شكل الدرس:درس مشترك.
طرق الدرس:اللفظي ، البصري ، العملي.
ادوات:عرض الكمبيوتر ، جهاز عرض الوسائط المتعددة ، كتاب الطالب ، الكمبيوتر الشخصي.
| خطوات الدرس | الوقت ، دقيقة. | الأساليب والتقنيات |
| 1. مقدمة تنظيمية. بيان المشكلة التربوية. | تسجيل موضوع الدرس. قصة المعلم. |
|
| 2. تفعيل المعرفة (عرض الطالب) | قصة الطالب عن المعرفة الموجودة والمتطلبات الأساسية لتعلم أشياء جديدة. |
|
| 3. تعلم مادة جديدة (عرض المعلم) | قصة المعلم باستخدام الشرائح. الملاحظة. محادثة. رواية الطلاب باستخدام الشرائح. |
|
| 4. تطوير المادة المدروسة. حصره. | التوحيد عن طريق المذكرات المرجعية و العمل مع الكتاب المدرسي. إجابات لأسئلة الأمان. |
|
| 5. تلخيص. واجب منزلي | تخصيص المعلم الرئيسي الطلاب. |
خلال الفصول
اللحظة التنظيمية للدرس(التحية ، التحقق من جاهزية الطلاب للدرس)
سننظر اليوم في الدرس في وجهات نظر مختلفة حول بنية العالم ، والتي يتكون منها كل ما يحيط بنا. سيكون الدرس مثل المحاضرة ، ويتطلب منك الاهتمام في الغالب.
في بداية الدرس ، أود أن ألفت انتباهكم إلى تاريخ ظهور عقيدة الجسيمات.
2. تحقيق المعرفة (عرض قدمه ف. ألكساخينا "تاريخ تطور المعرفة حول الجسيمات")
شريحة 2. الذرية العتيقة- هذا هو مفهوم بنية العالم من قبل علماء العصور القديمة. وفقًا لأفكار ديموقريطس ، كانت الذرات أبدية ، غير متغيرة ، غير قابلة للتجزئة ، تختلف في الشكل والحجم ، والتي ، بالربط والفصل ، شكلت أجسامًا مختلفة.
شريحة 3.بفضل اكتشاف العلماء ديراك وجاليليو ونيوتن لمبدأ النسبية ، وقوانين الديناميات ، وقوانين الحفظ ، وقانون الجاذبية العالمية ، في القرن السابع عشر ، خضعت الذرية الخاصة بالقدماء لتغييرات كبيرة وأصبحت راسخة في العلم الصورة الميكانيكية للعالم، والذي كان قائمًا على تفاعل الجاذبية - تخضع له جميع الأجسام والجسيمات ، بغض النظر عن الشحنة.
شريحة 4.أدت المعرفة المتراكمة في دراسة الظواهر الكهربائية والمغناطيسية والبصرية إلى الحاجة إلى استكمال وتطوير صورة العالم. وهكذا ، في القرن التاسع عشر وحتى بداية القرن العشرين ، بدأت في الهيمنة صورة كهروديناميكية للعالم... لقد اعتبر بالفعل نوعين من التفاعل - الجاذبية والكهرومغناطيسية. لكنهم فشلوا في تفسير الإشعاع الحراري فقط ، واستقرار الذرة ، والنشاط الإشعاعي ، والتأثير الكهروضوئي ، وطيف الخط.
شريحة 5.في بداية القرن العشرين ، ظهرت فكرة قياس الطاقة ، والتي أيدها بلانك ، وآينشتاين ، وبوهر ، وستوليتوف ، وكذلك ثنائية الموجة الجسيمية للويس دي برولي. تميزت هذه الاكتشافات بالظهور صورة المجال الكمي للعالم، حيث تمت إضافة تفاعل قوي أيضًا. بدأ التطور النشط لفيزياء الجسيمات الأولية.
3. تعلم مواد جديدة
حتى الثلاثينيات من القرن العشرين ، تم تقديم هيكل العالم للعلماء في أبسط أشكاله. لقد اعتقدوا أن "المجموعة الكاملة" من الجسيمات التي تتكون منها المادة كلها هي البروتون والنيوترون والإلكترون. لذلك ، تم تسميتهم الابتدائية. تشتمل هذه الجسيمات أيضًا على فوتون - ناقل للتفاعلات الكهرومغناطيسية.
شريحة 6.النموذج المعياري الحديث للعالم:
تتكون المادة من الكواركات واللبتونات والجسيمات - ناقلات التفاعل.
بالنسبة لجميع الجسيمات الأولية ، هناك احتمال للكشف عن الجسيمات المضادة.
ثنائية الموجة الجسدية. مبادئ عدم اليقين والكمية.
توصف نظريات التوحيد الكبرى التفاعلات القوية والكهرومغناطيسية والضعيفة. ما تبقى هو الجاذبية غير الموحدة.
شريحة 7.تتكون نواة الذرة من الهادرونات المكونة من الكواركات. الهادرونات هي جزيئات تشارك في تفاعلات قوية.
تصنيف الهادرونات: تتكون الميزونات من كوارك واحد وواحد مضاد للكوارك تتكون الباريونات من ثلاثة كواركات - نيوكليونات (بروتونات ونيوترونات) و
هايبرونس.
شريحة 8.الكواركات هي الجسيمات الأساسية التي تتكون منها الهادرونات. حاليًا ، هناك 6 أنواع مختلفة من الكواركات (يقال غالبًا - نكهات) معروفة. تمتلك الكواركات تفاعلات قوية ، وتشارك في قوى وضعيفة وكهرومغناطيسية. يتبادلون الغلوونات والجسيمات ذات الكتلة الصفرية والشحنة الصفرية فيما بينهم. توجد كواركات مضادة لجميع الكواركات . لا يمكن ملاحظتها بحرية. لديهم شحنة كهربائية جزئية: + 2 / 3e - تسمى U-quarks (up) و -1 / 3e - d-quark (down).
تكوين كوارك لإلكترون عود ، تكوين كوارك لبروتون عود
شريحة 9.الجسيمات التي لا تشكل جزءًا من النواة هي اللبتونات. اللبتونات هي جسيمات أساسية لا تشارك في تفاعلات قوية. يوجد اليوم 6 لبتونات معروفة و 6 من جسيماتها المضادة.
كل الجسيمات لها جسيمات مضادة. اللبتونات وجسيماتها المضادة: إلكترون وبوزيترون معهم ، ونيوترينو إلكترون ومضاد نيوترينو. Muon و anti-muon معهم muon neutrino و antineutrino. Taon و Antitaon - تاون نيوترينو ومضاد نيوترينو.
شريحة 10.جميع التفاعلات في الطبيعة هي مظاهر لأربعة أنواع التفاعلات الأساسيةبين الجسيمات الأساسية - اللبتونات والكواركات.
تفاعل قويتتأثر الكواركات ، والجلوونات هي ناقلاتها. يربطهم معًا لتشكيل البروتونات والنيوترونات والجسيمات الأخرى. يؤثر بشكل غير مباشر على ارتباط البروتونات في نواة الذرة.
التفاعل الكهرومغناطيسيتتأثر الجسيمات المشحونة. في هذه الحالة ، تحت تأثير القوى الكهرومغناطيسية ، لا تتغير الجسيمات نفسها ، ولكنها تكتسب فقط خاصية الطرد في حالة الشحنات المتشابهة.
تفاعل ضعيفتتأثر الكواركات واللبتونات. أشهر تأثير للتفاعل الضعيف هو تحويل الكوارك السفلي إلى كوارك علوي ، والذي بدوره يتسبب في تحلل النيوترون إلى بروتون وإلكترون ومضاد نيوترينو.
أحد أهم أنواع التفاعل الضعيف هو تفاعل هيغز... وفقًا للافتراضات ، يملأ حقل هيغز (الخلفية الرمادية) مساحة السائل بالكامل ، مما يحد من نطاق التفاعلات الضعيفة. أيضًا ، يتفاعل بوزون هيغز مع الكواركات واللبتونات ، مما يضمن وجود كتلتها.
تفاعل الجاذبية.إنه أضعف المعروف. إنه يشمل جميع الجسيمات وناقلات جميع أنواع التفاعل دون استثناء. يتم تنفيذه بفضل تبادل الجرافيتونات - الجسيمات الوحيدة التي لم يتم اكتشافها تجريبياً بعد. تفاعل الجاذبية هو عامل جذب دائمًا.
شريحة 11.يأمل العديد من الفيزيائيين أنه ، تمامًا كما كان من الممكن الجمع بين التفاعلات الكهرومغناطيسية والضعيفة في الكهروضعيف ، سيكون من الممكن مع مرور الوقت بناء نظرية توحد جميع أنواع التفاعلات المعروفة ، واسمها "التوحيد الكبير".
4 . توحيد المعرفة.
رسو أساسي(عرض قدمه J. Gordienko "مصادم هادرون كبير". يحاول العلماء المعاصرون تحسين عملية دراسة الجسيمات من أجل تحقيق اكتشافات جديدة للتقدم العلمي والتكنولوجي. ولهذا ، يتم بناء مراكز بحث ومسرعات ضخمة. أحد هذه الهياكل الفخمة هي مصادم هادرون الكبير.
الدمج النهائي(عمل جماعي: إجابات لأسئلة الكتاب المدرسي)
أنت مقسم إلى مجموعتين: الصف 1 والصف 2. لديك مهمة على الأوراق: تحتاج إلى الإجابة على الأسئلة ، وستجد الإجابات في الكتاب المدرسي في الفقرة 28 (ص 196 - 198).
مهام المجموعة الأولى:
كم عدد الجسيمات الأساسية هناك؟ (48)
تكوين الكوارك للإلكترون؟ (UUD)
ضع قائمة بأقوى تفاعلين (قوي وكهرومغناطيسي)
العدد الإجمالي للغلوونات؟ (ثمانية)
مهام المجموعة الثانية:
كم عدد الجسيمات في قلب الكون؟ (61)
تكوين الكوارك للبروتون؟ (عود)
ضع قائمة بأضعف تفاعلين (ضعيف وجاذبي)
ما الجسيمات التي تنفذ التفاعل الكهرومغناطيسي؟ (فوتون)
تعليق صوتي من قبل قادة المجموعة للإجابات على الأسئلة وتبادل البطاقات.
ملخص الدرس.
لقد تعرفت على بعض جوانب تطور الفيزياء الحديثة والآن لديك أفكار أولية حول الاتجاه الذي يتطور فيه علمنا ولماذا نحتاج إليه.
6. الواجب المنزلي. البند 28.
مهام المجموعة الأولى:
1. كم عدد الجسيمات الأساسية هناك في المجموع؟ ______________
2. تكوين الكوارك للإلكترون؟ ____________
3. ضع قائمة بأقوى تفاعلين ______
4. العدد الإجمالي للغلوونات؟ _______
___________________________________________________________________
مهام المجموعة الثانية:
1. كم عدد الجسيمات الموجودة في قلب الكون؟ ________
2. تكوين الكوارك للبروتون؟ ___________
___________________________________________________________________
مهام المجموعة الأولى:
1. كم عدد الجسيمات الأساسية هناك في المجموع؟ __________
2. تكوين الكوارك للإلكترون؟ __________
3. ضع قائمة بأقوى تفاعلين __________________________________________________________________________
4. العدد الإجمالي للغلوونات؟ _________
___________________________________________________________________
مهام المجموعة الثانية:
1. كم عدد الجسيمات الموجودة في قلب الكون؟ ____________
2. تكوين الكوارك للبروتون؟ _____________
3. ضع قائمة بأضعف تفاعلين ______________________
4. ما الجسيمات التي تنفذ التفاعل الكهرومغناطيسي؟ ______
___________________________________________________________________
مهام المجموعة الأولى:
1. كم عدد الجسيمات الأساسية هناك في المجموع؟ _____________
2. تكوين الكوارك للإلكترون؟ ______________
3. ضع قائمة بأقوى تفاعلين ________________________________________________________________________
4. العدد الإجمالي للغلوونات؟ _____
___________________________________________________________________
مهام المجموعة الثانية:
1. كم عدد الجسيمات الموجودة في قلب الكون؟ ______
2. تكوين الكوارك للبروتون؟ _________
3. ضع قائمة بأضعف تفاعلين _______________________
4. ما الجسيمات التي تنفذ التفاعل الكهرومغناطيسي؟ _______
مؤسسة تعليمية موازنة البلدية -
المدرسة الثانوية رقم 7 في بيلغورود
درس مفتوح في الفيزياء
الصف 11
"الجسيمات الأولية"
تم تحضيرها وإجرائها:
مدرس الفيزياء
Polshchikova A.N.
بيلغورود 2015
الموضوع: الجسيمات الأولية.
نوع الدرس: درس في الدراسة والتوطيد الأولي للمعرفة الجديدة
طريقة التعليم:محاضرة
شكل نشاط الطالب: أمامي ، جماعي ، فردي
الغرض من الدرس: توسيع فهم الطلاب لبنية المادة ؛ النظر في المراحل الرئيسية في تطوير فيزياء الجسيمات الأولية ؛ لإعطاء فكرة عن الجسيمات الأولية وخصائصها.
أهداف الدرس:
تعليمي : لتعريف الطلاب بمفهوم - جسيم أولي ، مع تصنيف الجسيمات الأولية ، وكذلك طرق دراسة خصائص الجسيمات الأولية ؛
النامية: تطوير الاهتمام المعرفي للطلاب ، وضمان مشاركتهم الممكنة في النشاط المعرفي النشط ؛
تعليمي: تعليم الصفات الإنسانية العالمية - الوعي بتصور الإنجازات العلمية في العالم ؛ تنمية الفضول والقدرة على التحمل.
معدات الدرس:
المواد التعليمية: مواد الكتب المدرسية وبطاقات الاختبار والجداول
مساعدات بصرية: عرض تقديمي
خلال الفصول
(عرض)
1. تنظيم بداية الدرس.
نشاط المعلم: التحية المتبادلة للمعلم والطلاب ، وتثبيت الطلاب ، والتحقق من استعداد الطلاب للدرس. تنظيم الاهتمام وإدماج الطلاب في إيقاع العمل في العمل.
النشاط الطلابي المتوقع: تنظيم الانتباه والإدماج في إيقاع العمل التجاري.
2. التحضير للمرحلة الرئيسية من الدرس.
نشاط المعلم: سنبدأ اليوم بدراسة قسم جديد من "فيزياء الكم" - "الجسيمات الأولية". في هذا الفصل ، سنتحدث عن الجسيمات الأولية غير القابلة للتحلل ، والتي تُبنى منها كل المادة ، حول الجسيمات الأولية.
اكتشف الفيزيائيون وجود الجسيمات الأولية في دراسة العمليات النووية ، لذلك ، حتى منتصف القرن العشرين ، كانت فيزياء الجسيمات الأولية فرعًا من فروع الفيزياء النووية. في الوقت الحاضر ، فيزياء الجسيمات الأولية والفيزياء النووية متقاربان ، لكنهما فرعان مستقلان للفيزياء ، متحدان من خلال القواسم المشتركة للعديد من المشكلات قيد الدراسة وطرق البحث المستخدمة.
تتمثل المهمة الرئيسية لفيزياء الجسيمات الأولية في دراسة الطبيعة والخصائص والتحولات المتبادلة للجسيمات الأولية.
ستكون أيضًا مهمتنا الرئيسية في دراسة فيزياء الجسيمات الأولية.
3. استيعاب المعارف وأساليب العمل الجديدة.
نشاط المعلم: موضوع الدرس: "مراحل تطور فيزياء الجسيمات الأولية". سنتناول في الدرس الأسئلة التالية:
تاريخ تطور الأفكار أن العالم يتكون من جسيمات أولية
ما هي الجسيمات الأولية؟
كيف يمكن الحصول على جسيم أولي منفصل وهل هذا ممكن؟
تصنيف الجسيمات.
فكرة أن العالم مكون من جسيمات أساسية لها تاريخ طويل. اليوم ، هناك ثلاث مراحل في تطوير فيزياء الجسيمات الأولية.
لنفتح البرنامج التعليمي. دعنا نتعرف على أسماء المراحل والأطر الزمنية.
المرحلة الأولى: من الإلكترون إلى البوزيترون: 1897-1932
المرحلة الثانية: من البوزيترون إلى الكواركات: 1932 - 1964
المرحلة الثالثة: من فرضية الكواركات (1964) إلى يومنا هذا.
نشاط المعلم:
المرحلة 1.
الابتدائية ، أي أبسط ، غير قابل للتجزئة ، هكذا تخيل العالم اليوناني القديم ديموقريطوس الذرة. اسمحوا لي أن أذكركم أن كلمة "ذرة" في الترجمة تعني "غير قابل للتجزئة". لأول مرة ، تم التعبير عن فكرة وجود أصغر الجسيمات غير المرئية التي تشكل جميع الكائنات المحيطة بواسطة ديموقريطس قبل 400 عام من عصرنا. بدأ العلم في استخدام مفهوم الذرات فقط في بداية القرن التاسع عشر ، عندما كان من الممكن على هذا الأساس شرح عدد من الظواهر الكيميائية. وفي نهاية هذا القرن ، تم اكتشاف التركيب المعقد للذرة. في عام 1911 ، تم اكتشاف النواة الذرية (E.Rutherford) وتم إثبات أن الذرات لها بنية معقدة.
دعونا نتذكر الرجال: ما هي الجسيمات الموجودة في الذرة ونميزها بإيجاز؟
نشاط الطالب المتوقع:
نشاط المعلم: يا رفاق ، ربما يتذكر شخص ما منك: من وفي أي سنوات تم اكتشاف الإلكترون والبروتون والنيوترون؟
نشاط الطالب المتوقع:
إلكترون.في عام 1898 أثبت J. Thomson حقيقة وجود الإلكترونات. في عام 1909 ، قاس ر. ميليكان لأول مرة شحنة الإلكترون.
بروتون... في عام 1919 ، اكتشف إ. رذرفورد ، أثناء قذفه بالنيتروجين بالجسيمات ، جسيمًا ، شحنته تساوي شحنة الإلكترون ، وكتلته أكبر 1836 مرة من كتلة الإلكترون. سمي الجسيم بالبروتون.
نيوترون. اقترح رذرفورد أيضًا وجود جسيم بدون شحنة ، كتلته تساوي كتلة البروتون.
في عام 1932 ، اكتشف د.تشادويك الجسيم الذي اقترحه رذرفورد وأطلق عليه اسم نيوترون.
نشاط المعلم: بعد اكتشاف البروتون والنيوترون ، أصبح من الواضح أن نوى الذرات ، مثل الذرات نفسها ، لها بنية معقدة. نشأت نظرية البروتون والنيوترون لبنية النوى (D.D. Ivanenko و V. Heisenberg).
في الثلاثينيات من القرن التاسع عشر في نظرية التحليل الكهربائي ، التي طورها M. Faraday ، ظهر مفهوم -ion وتم قياس الشحنة الأولية. نهاية القرن التاسع عشر - بالإضافة إلى اكتشاف الإلكترون ، تميزت باكتشاف ظاهرة النشاط الإشعاعي (أ. بيكريل ، 1896). في عام 1905 ، طورت الفيزياء مفهوم كمات المجال الكهرومغناطيسي - الفوتونات (أ. أينشتاين).
لنتذكر: ما يسمى الفوتون؟
نشاط الطالب المتوقع: الفوتون (أو كمية الإشعاع الكهرومغناطيسي) - جسيم ضوئي أولي ، محايد كهربائيًا ، خالي من كتلة السكون ، ولكنه يمتلك الطاقة والزخم.
نشاط المعلم: اعتبرت الجسيمات المفتوحة كيانات أولية غير قابلة للتجزئة وغير متغيرة ، وهي اللبنات الأساسية للكون. ومع ذلك ، فإن هذا الرأي لم يدم طويلا.
المرحلة الثانية.
في الثلاثينيات ، تم اكتشاف وفحص التحولات المتبادلة للبروتونات والنيوترونات ، وأصبح من الواضح أن هذه الجسيمات ليست أيضًا "لبنات بناء" أولية ثابتة للطبيعة.
حاليًا ، يُعرف حوالي 400 جسيم دون نووي (الجسيمات التي تتكون منها الذرات ، والتي تسمى عادةً بجسيمات أولية). الغالبية العظمى من هذه الجسيمات غير مستقرة (تتحول الجسيمات الأولية إلى بعضها البعض).
الاستثناءات الوحيدة هي الفوتون والإلكترون والبروتون والنيوترينو.
الفوتون ، والإلكترون ، والبروتون ، والنيوترينو هي جسيمات ثابتة (جسيمات يمكن أن توجد في حالة حرة لفترة غير محدودة) ، ولكن كل منها ، عند التفاعل مع جسيمات أخرى ، يمكن أن يتحول إلى جسيمات أخرى.
جميع الجسيمات الأخرى على فترات منتظمة تخضع لتحولات عفوية إلى جسيمات أخرى ، وهذه هي الحقيقة الرئيسية لوجودها.
لقد ذكرت جسيمًا آخر - النيوترينو. ما هي الخصائص الرئيسية لهذا الجسيم؟ على يد من ومتى تم فتحه؟
نشاط الطالب المتوقع: النيوترينو عبارة عن جسيم خالي من الشحنة الكهربائية وكتلة سكونه تساوي 0. وقد تنبأ ف. باولي بوجود هذا الجسيم في عام 1931 ، وفي عام 1955 ، تم تسجيل الجسيم تجريبيًا. يتجلى نتيجة لانحلال النيوترونات:
نشاط المعلم: تختلف الجسيمات الأولية غير المستقرة اختلافًا كبيرًا عن بعضها البعض من حيث العمر.
أطول الجسيمات عمرا هو النيوترون. يبلغ عمر النيوترون حوالي 15 دقيقة.
الجسيمات الأخرى "تعيش" لفترة أقصر بكثير.
هناك عدة عشرات من الجسيمات بعمر يتجاوز 10 -17 مع. على نطاق العالم الصغير ، هذا وقت مهم. تسمى هذه الجسيماتمستقر نسبيًا .
غالبية قصير الأمد الجسيمات الأولية لها أعمار تصل إلى 10-22-10-23 ص.
القدرة على التحويل المتبادل هي أهم خاصية لجميع الجسيمات الأولية.
يمكن أن تولد الجسيمات الأولية وتتلف (تنبعث وتُمتص). ينطبق هذا أيضًا على الجسيمات المستقرة مع الاختلاف الوحيد المتمثل في أن تحولات الجسيمات المستقرة لا تحدث تلقائيًا ، ولكن عند التفاعل مع الجسيمات الأخرى.
مثال على ذلكإبادة (بمعنى آخر. اختفاء ) الإلكترون والبوزيترون ، مصحوبًا بإنتاج فوتونات عالية الطاقة.
البوزيترون هو (الجسيم المضاد للإلكترون) جسيم موجب الشحنة له نفس الكتلة ونفس الشحنة (modulo) مثل الإلكترون. سنتحدث عن خصائصه بمزيد من التفصيل في الدرس التالي. دعنا نقول فقط أن وجود البوزيترون قد تنبأ به P. Dirac في عام 1928 ، واكتشفه في عام 1932 في الأشعة الكونية بواسطة K. Anderson.
في عام 1937 ، تم اكتشاف جسيمات كتلتها 207 إلكترونًا في الأشعة الكونية المسماةالميون ( -ميسونس ). متوسط العمر-ميسون 2.2 * 10-6 ص.
ثم في 1947-1950 افتتحالفاونيا (بمعنى آخر. -ميسونس). متوسط عمر المحايد-ميسون - 0.87 10-16 ثانية.
في السنوات اللاحقة ، بدأ عدد الجسيمات المكتشفة حديثًا في النمو بسرعة. تم تسهيل ذلك من خلال دراسات الأشعة الكونية ، وتطوير تكنولوجيا المعجل ، ودراسة التفاعلات النووية.
هناك حاجة إلى مسرعات حديثة لتنفيذ عملية تكوين جسيمات جديدة ودراسة خصائص الجسيمات الأولية. يتم تسريع الجسيمات الأولية في المسرع إلى طاقات عالية "في مسار تصادم" وتصطدم مع بعضها البعض في مكان معين. إذا كانت طاقة الجسيمات عالية ، ففي عملية الاصطدام تولد الكثير من الجسيمات الجديدة ، وعادة ما تكون غير مستقرة. هذه الجسيمات ، المنتشرة من نقطة الاصطدام ، تتحلل إلى جسيمات أكثر استقرارًا ، يتم تسجيلها بواسطة أجهزة الكشف. لكل حدث تصادم (يقول الفيزيائيون: لكل حدث) - ويتم تسجيلهم بالآلاف في الثانية! - يحدد المجربون نتيجة لذلك المتغيرات الحركية: قيم النبضات وطاقات الجسيمات "الملتقطة" ، بالإضافة إلى مساراتها (انظر الشكل في الكتاب المدرسي). بعد جمع العديد من الأحداث من نفس النوع ودراسة توزيعات هذه الكميات الحركية ، أعاد الفيزيائيون بناء كيفية سير التفاعل ونوع الجسيمات التي يمكن أن تُنسب إلى الجسيمات الناتجة.
المرحلة 3.
يتم تجميع الجسيمات الأولية في ثلاث مجموعات: الفوتونات , اللبتونات و الهادرونات (الملحق 2).
يا رفاق ، أخبروني بالجسيمات التي تنتمي إلى مجموعة الفوتونات.
نشاط الطالب المتوقع: إلى المجموعة الفوتونات لا يوجد سوى جسيم واحد - فوتون
نشاط المعلم: المجموعة التالية تتكون من جزيئات الضوءاللبتونات .
: تضم هذه المجموعة نوعين من النيوترينوات (إلكترون وميون) ، إلكترون و؟ -meson
نشاط المعلم: تتضمن اللبتونات أيضًا عددًا من الجسيمات غير المدرجة في الجدول.
المجموعة الثالثة الكبيرة تتكون من جسيمات ثقيلة تسمى الهادرونات... هذه المجموعة مقسمة إلى مجموعتين فرعيتين. تشكل الجسيمات الأخف مجموعة فرعية الميزونات .
نشاط الطالب المتوقع: الأخف وزنا موجب وسالب الشحنة وكذلك محايد. الفاونيا هي كميات من المجال النووي.
نشاط المعلم: المجموعة الفرعية الثانية -باريونات - يشمل الجسيمات الثقيلة. إنه الأكثر شمولاً.
نشاط الطالب المتوقع: أخف الباريونات هي النيوكليونات - البروتونات والنيوترونات.
نشاط المعلم: ويتبعهم ما يسمى hyperons. تم اكتشاف أوميغا ناقص هايبرون في عام 1964.
أدت وفرة الهادرونات المكتشفة والمكتشفة حديثًا العلماء إلى فكرة أنها كلها مبنية من بعض الجسيمات الأساسية الأخرى.
في عام 1964 ، طرح الفيزيائي الأمريكي م. جيل مان فرضية أكدتها دراسات لاحقة ، مفادها أن جميع الجسيمات الأساسية الثقيلة - الهادرونات - مبنية من جسيمات أساسية أكثر تسمىجسيمات دون الذرية.
من وجهة نظر هيكلية ، تتكون الجسيمات الأولية التي تتكون منها النوى الذرية (نيوكليونات) ، وبشكل عام جميع الجسيمات الثقيلة - الهادرونات (باريونات وميزونات) - من جسيمات أبسط ، والتي تسمى عادةً أساسية. في هذا الدور ، العناصر الأساسية الأساسية للمادة هي الكواركات ، حيث تبلغ شحنتها الكهربائية +2/3 أو -1/3 من الشحنة الموجبة للوحدة من البروتون.
يتم استدعاء الكواركات الأكثر شيوعًا والأخف وزناً لأعلى ولأسفل ويتم تحديدها ، على التوالي ، u (من الإنجليزية إلى أعلى) و d (أسفل). أحيانًا يطلق عليهم أيضًا البروتون والكواركات النيوترونية نظرًا لحقيقة أن البروتون يتكون من مزيج من Uud والنيوترون عبارة عن udd. شحنة الكوارك العلوي هي +2/3 ؛ أسفل - شحنة سالبة -1/3. نظرًا لأن البروتون يتكون من كواركين علوي وواحد سفلي ، والنيوترون يتكون من كوارك علوي واثنين من الكواركات السفلية ، يمكنك التحقق بشكل مستقل من أن الشحنة الكلية للبروتون والنيوترون يتضح أنها تساوي تمامًا 1 و 0.
الزوجان الآخران من الكواركات هما جزء من الجسيمات الأكثر غرابة. الكواركات من الزوج الثاني تسمى charmed - c (من الساحرة) والغريب - s (من غريب).
يتكون الزوج الثالث من الكواركات true - t (من الحقيقة ، أو في التقليد الإنجليزي للأعلى) و beautiful - b (من الجمال ، أو في التقليد الإنجليزي للقاع).
تم بالفعل اكتشاف جميع الجسيمات التي تتكون من مجموعات مختلفة من الكواركات بشكل تجريبي.
مع اعتماد فرضية الكوارك ، كان من الممكن إنشاء نظام متناغم من الجسيمات الأولية. لم تنجح العديد من عمليات البحث عن الكواركات في حالة حرة ، والتي أجريت في مسرعات عالية الطاقة وفي الأشعة الكونية. يعتقد العلماء أن أحد أسباب عدم إمكانية ملاحظة الكواركات الحرة هو كتلتها الكبيرة جدًا. هذا يمنع إنتاج الكواركات بالطاقات التي تتحقق مع المسرعات الحديثة.
ومع ذلك ، في ديسمبر 2006 ، تم إرسال رسالة غريبة حول اكتشاف "كواركات القمة الحرة" عبر خلاصات وكالات الأنباء العلمية ووسائل الإعلام.
4. الفحص الأولي للفهم.
نشاط المعلم: يا رفاق ، لقد غطينا معك:
المراحل الرئيسية في تطوير فيزياء الجسيمات الأولية
اكتشف الجسيم الذي يسمى الابتدائية
تعرفت على تصنيف الجسيمات.
في الدرس التالي سنلقي نظرة على:
تصنيف أكثر تفصيلا للجسيمات الأولية
أنواع تفاعلات الجسيمات الأولية
الجسيمات المضادة.
أقترح الآن إجراء اختبار لإحياء النقاط الرئيسية للمادة التي درسناها في ذاكرتك. (الملحق 3).
5. تلخيص نتائج الدرس.
نشاط المعلم: تقدير الطلاب الأكثر نشاطا.
6. الواجب المنزلي
نشاط المعلم:
1 - 114 - 115
2. ملخص.
تحميل ...