प्राथमिक कण और उनके क्षेत्र संग्रह। प्राथमिक कणों का भौतिकी। परमाणु और परमाणु भौतिकी

कक्षा: 11

कक्षा: 11

पाठ प्रकार:नए ज्ञान के अध्ययन और प्राथमिक समेकन में एक पाठ

पढ़ाने का तरीका:भाषण

छात्र गतिविधि का रूप:ललाट, सामूहिक, व्यक्तिगत

पाठ का उद्देश्य:पदार्थ की संरचना के बारे में छात्रों की समझ का विस्तार करना; प्राथमिक कण भौतिकी के विकास के मुख्य चरणों पर विचार कर सकेंगे; प्राथमिक कणों और उनके गुणों का अंदाजा लगाने के लिए।

पाठ मकसद:

शिक्षात्मक: अवधारणा के साथ छात्रों को परिचित करने के लिए - एक प्राथमिक कण, प्राथमिक कणों की टाइपोलॉजी के साथ-साथ प्राथमिक कणों के गुणों का अध्ययन करने के तरीकों के साथ;
विकसित होना: छात्रों की संज्ञानात्मक रुचि विकसित करना, सक्रिय संज्ञानात्मक गतिविधि में उनकी व्यवहार्य भागीदारी सुनिश्चित करना;
शिक्षात्मक: सार्वभौमिक मानवीय गुणों की शिक्षा - दुनिया में वैज्ञानिक उपलब्धियों की धारणा के बारे में जागरूकता; जिज्ञासा, धीरज का विकास।

सबक के लिए उपकरण:

उपदेशात्मक सामग्री:पाठ्यपुस्तक सामग्री, परीक्षण कार्ड और टेबल

दृश्य एड्स: प्रस्तुति

1. पाठ की शुरुआत का संगठन।

शिक्षक गतिविधि:शिक्षक और छात्रों का आपसी अभिवादन, छात्रों को ठीक करना, पाठ के लिए छात्रों की तत्परता की जाँच करना। काम की व्यावसायिक लय में छात्रों का ध्यान और समावेश का संगठन।

काम की व्यावसायिक लय में ध्यान और समावेश का संगठन।

2. पाठ के मुख्य चरण की तैयारी।

शिक्षक गतिविधि:आज हम "क्वांटम भौतिकी" - "प्राथमिक कण" के एक नए खंड का अध्ययन शुरू करेंगे। इस अध्याय में, हम प्राथमिक कणों के बारे में बात करेंगे, जो आगे के अविभाज्य कणों के बारे में हैं, जिनमें से सभी पदार्थ निर्मित होते हैं, प्राथमिक कणों के बारे में।

प्राथमिक कण भौतिकी का मुख्य कार्य प्राथमिक कणों की प्रकृति, गुणों और पारस्परिक परिवर्तनों का अध्ययन है।

प्राथमिक कणों के भौतिकी के अध्ययन में भी यह हमारा मुख्य कार्य होगा।

3. नए ज्ञान और क्रिया के तरीकों को आत्मसात करना।

शिक्षक गतिविधि:पाठ विषय: "प्राथमिक कण भौतिकी के विकास के चरण"। पाठ में, हम निम्नलिखित प्रश्नों पर विचार करेंगे:

विचारों के विकास का इतिहास कि दुनिया में प्राथमिक कण हैं
प्राथमिक कण क्या हैं?
एक पृथक प्राथमिक कण कैसे प्राप्त किया जा सकता है और क्या यह संभव है?
कण टाइपोलॉजी।

यह विचार कि दुनिया मौलिक कणों से बनी है, का एक लंबा इतिहास रहा है। आज, प्राथमिक कण भौतिकी के विकास में तीन चरण हैं।

आइए ट्यूटोरियल खोलें। आइए चरणों के नाम और समय सीमा से परिचित हों।

अनुमानित छात्र गतिविधि:

चरण 1. इलेक्ट्रॉन से पॉज़िट्रॉन तक: 1897 - 1932

चरण 2. पॉज़िट्रॉन से क्वार्क तक: 1932 - 1964

चरण 3. क्वार्क की परिकल्पना (1964) से लेकर आज तक।

शिक्षक गतिविधि:

चरण 1।

प्राथमिक, यानी। सबसे सरल, अविभाज्य आगे, इस प्रकार प्रसिद्ध प्राचीन यूनानी वैज्ञानिक डेमोक्रिटस ने परमाणु की कल्पना की। मैं आपको याद दिला दूं कि अनुवाद में "परमाणु" शब्द का अर्थ "अविभाज्य" है। पहली बार, हमारे युग से 400 साल पहले डेमोक्रिटस द्वारा आसपास की सभी वस्तुओं को बनाने वाले सबसे छोटे, अदृश्य कणों के अस्तित्व का विचार व्यक्त किया गया था। विज्ञान ने परमाणुओं की अवधारणा का उपयोग 19वीं शताब्दी की शुरुआत में ही शुरू किया था, जब इस आधार पर कई रासायनिक घटनाओं की व्याख्या करना संभव था। और इस सदी के अंत में, परमाणु की जटिल संरचना की खोज की गई थी। 1911 में, परमाणु नाभिक की खोज की गई (ई। रदरफोर्ड) और अंत में यह साबित हो गया कि परमाणुओं की एक जटिल संरचना होती है।

आइए दोस्तों को याद करें: परमाणु में कौन से कण शामिल हैं और संक्षेप में उनकी विशेषता है?

अनुमानित छात्र गतिविधि:

शिक्षक गतिविधि:दोस्तों, शायद किसी को आपसे याद हो: इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की खोज किसने और किन वर्षों में की थी?

अनुमानित छात्र गतिविधि:

इलेक्ट्रॉन। 1898 में जे. थॉमसन ने इलेक्ट्रॉनों के अस्तित्व की वास्तविकता को साबित किया। 1909 में आर. मिलिकन ने पहली बार एक इलेक्ट्रॉन के आवेश को मापा।

प्रोटॉन। 1919 में, ई। रदरफोर्ड ने नाइट्रोजन पर - कणों के साथ बमबारी करते हुए, एक कण की खोज की, जिसका आवेश इलेक्ट्रॉन के आवेश के बराबर है, और द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान से 1836 गुना अधिक है। कण का नाम प्रोटॉन रखा गया।

न्यूट्रॉन। रदरफोर्ड ने बिना किसी आवेश वाले कण के अस्तित्व का भी सुझाव दिया, जिसका द्रव्यमान प्रोटॉन के द्रव्यमान के बराबर है।

1932 में डी. चाडविक ने रदरफोर्ड द्वारा सुझाए गए कण की खोज की और इसे न्यूट्रॉन नाम दिया।

शिक्षक गतिविधि:प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की खोज के बाद, यह स्पष्ट हो गया कि परमाणुओं के नाभिक, स्वयं परमाणुओं की तरह, एक जटिल संरचना है। नाभिक की संरचना का प्रोटॉन-न्यूट्रॉन सिद्धांत उत्पन्न हुआ (डी। डी। इवानेंको और वी। हाइजेनबर्ग)।

XIX सदी के 30 के दशक में, एम। फैराडे द्वारा विकसित इलेक्ट्रोलिसिस के सिद्धांत में, -आयन की अवधारणा दिखाई दी और प्राथमिक आवेश का मापन किया गया। XIX सदी का अंत - इलेक्ट्रॉन की खोज के अलावा, रेडियोधर्मिता की घटना की खोज द्वारा चिह्नित किया गया था (ए। बेकरेल, 1896)। 1905 में, भौतिकी ने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के क्वांटा की अवधारणा विकसित की - फोटॉन (ए। आइंस्टीन)।

आइए याद रखें: फोटॉन को क्या कहा जाता है?

अनुमानित छात्र गतिविधि: फोटोन(या विद्युत चुम्बकीय विकिरण की मात्रा) - एक प्राथमिक प्रकाश कण, विद्युत रूप से तटस्थ, बाकी द्रव्यमान से रहित, लेकिन ऊर्जा और गति रखने वाला।

शिक्षक गतिविधि:खुले कणों को अविभाज्य और अपरिवर्तनीय प्रारंभिक संस्थाएं माना जाता था, जो ब्रह्मांड के मुख्य निर्माण खंड थे। हालाँकि, यह राय लंबे समय तक नहीं चली।

चरण 2।

30 के दशक में, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के पारस्परिक परिवर्तनों की खोज की गई और जांच की गई, और यह स्पष्ट हो गया कि ये कण प्रकृति के अपरिवर्तनीय प्राथमिक "बिल्डिंग ब्लॉक" भी नहीं हैं।

वर्तमान में, लगभग 400 उप-परमाणु कण ज्ञात हैं (जिन कणों के परमाणु बने होते हैं, जिन्हें आमतौर पर प्राथमिक कहा जाता है)। इन कणों का भारी बहुमत अस्थिर है (प्राथमिक कण एक दूसरे में परिवर्तित हो जाते हैं)।

एकमात्र अपवाद फोटॉन, इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रिनो हैं।

फोटॉन, इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रिनो स्थिर कण हैं (कण जो असीमित समय तक मुक्त अवस्था में मौजूद रह सकते हैं), लेकिन उनमें से प्रत्येक, अन्य कणों के साथ बातचीत करते समय, अन्य कणों में बदल सकता है।

अन्य सभी कण नियमित अंतराल पर अन्य कणों में सहज परिवर्तन से गुजरते हैं, और यही उनके अस्तित्व का मुख्य तथ्य है।

मैंने एक और कण का उल्लेख किया - न्यूट्रिनो। इस कण की मुख्य विशेषताएं क्या हैं? इसे किसके द्वारा और कब खोला गया था?

अनुमानित छात्र गतिविधि: न्यूट्रिनो विद्युत आवेश से रहित एक कण है और इसका शेष द्रव्यमान 0 के बराबर है। इस कण के अस्तित्व की भविष्यवाणी 1931 में वी। पाउली ने की थी, और 1955 में, कण को प्रयोगात्मक रूप से पंजीकृत किया गया था। यह न्यूट्रॉन क्षय के परिणामस्वरूप स्वयं प्रकट होता है:

शिक्षक गतिविधि:अस्थिर प्राथमिक कण जीवन काल की दृष्टि से एक दूसरे से बहुत भिन्न होते हैं।

सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला कण न्यूट्रॉन है। न्यूट्रॉन का जीवनकाल लगभग 15 मिनट है।

अन्य कण बहुत कम समय के लिए "जीवित" रहते हैं।

ऐसे कई दसियों कण हैं जिनका जीवनकाल 10 -17 s से अधिक है। माइक्रोवर्ल्ड के पैमाने पर, यह एक महत्वपूर्ण समय है। ऐसे कणों को कहा जाता है अपेक्षाकृत स्थिर .

बहुमत अल्पकालिक प्राथमिक कणों का जीवनकाल 10 -22 -10 -23 s कोटि का होता है।

पारस्परिक रूप से रूपांतरित करने की क्षमता सभी प्राथमिक कणों का सबसे महत्वपूर्ण गुण है।

प्राथमिक कण पैदा होने और नष्ट होने (उत्सर्जित और अवशोषित) होने में सक्षम हैं। यह स्थिर कणों पर भी एकमात्र अंतर के साथ लागू होता है कि स्थिर कणों के परिवर्तन अनायास नहीं होते हैं, लेकिन अन्य कणों के साथ बातचीत करते समय।

एक उदाहरण है विनाश (अर्थात। लापता होने के) एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन के साथ, उच्च-ऊर्जा फोटॉन के उत्पादन के साथ।

एक पॉज़िट्रॉन (एक इलेक्ट्रॉन का एंटीपार्टिकल) एक धनात्मक आवेशित कण होता है जिसका द्रव्यमान समान होता है और एक इलेक्ट्रॉन के समान (मॉड्यूलो) आवेश होता है। हम अगले पाठ में इसकी विशेषताओं के बारे में अधिक विस्तार से बात करेंगे। मान लीजिए कि पॉज़िट्रॉन के अस्तित्व की भविष्यवाणी 1928 में पी. डिराक ने की थी, और 1932 में के. एंडरसन ने कॉस्मिक किरणों में इसकी खोज की थी।

1937 में, ब्रह्मांडीय किरणों में 207 इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान वाले कणों की खोज की गई, जिन्हें कहा जाता है म्यून्स (-मेसन्स) एक मेसन का औसत जीवनकाल 2.2 * 10 -6 सेकेंड होता है।

फिर 1947-1950 में खोले गए चपरासी (अर्थात। -मेसन)।एक तटस्थ-मेसन का औसत जीवनकाल 0.87 · 10 -16 सेकेंड होता है।

बाद के वर्षों में, नए खोजे गए कणों की संख्या तेजी से बढ़ने लगी। यह कॉस्मिक किरणों के अध्ययन, त्वरक प्रौद्योगिकी के विकास और परमाणु प्रतिक्रियाओं के अध्ययन से सुगम हुआ।

नए कण बनाने की प्रक्रिया को लागू करने और प्राथमिक कणों के गुणों का अध्ययन करने के लिए आधुनिक त्वरक की आवश्यकता होती है। प्रारंभिक कण त्वरक में "टकराव के दौरान" उच्च ऊर्जा के लिए त्वरित होते हैं और एक निश्चित स्थान पर एक दूसरे से टकराते हैं। यदि कणों की ऊर्जा अधिक होती है, तो टक्कर की प्रक्रिया में कई नए कणों का जन्म होता है, जो आमतौर पर अस्थिर होते हैं। टक्कर के बिंदु से बिखरने वाले ये कण, अधिक स्थिर कणों में क्षय हो जाते हैं, जो डिटेक्टरों द्वारा पंजीकृत होते हैं। टक्कर के ऐसे प्रत्येक कार्य के लिए (भौतिक विज्ञानी कहते हैं: प्रत्येक घटना के लिए) - और वे हजारों प्रति सेकंड में पंजीकृत हैं! -परिणाम के रूप में प्रयोगकर्ता गतिज चर निर्धारित करते हैं: "पकड़े गए" कणों के आवेगों और ऊर्जाओं के मूल्य, साथ ही साथ उनके प्रक्षेपवक्र (पाठ्यपुस्तक में आंकड़ा देखें)। एक ही प्रकार की कई घटनाओं को एकत्र करने और इन गतिज मात्राओं के वितरण का अध्ययन करने के बाद, भौतिक विज्ञानी पुनर्निर्माण करते हैं कि बातचीत कैसे आगे बढ़ी और किस प्रकार के कणों को परिणामी कणों के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

चरण 3.

प्राथमिक कणों को तीन समूहों में बांटा गया है: फोटॉनों , लेप्टॉन तथा हैड्रॉन्स (परिशिष्ट 2)।

दोस्तों, मुझे फोटॉन समूह से संबंधित कणों के बारे में बताएं।

अनुमानित छात्र गतिविधि:समूह के लिए फोटॉनोंकेवल एक कण है - एक फोटान

शिक्षक गतिविधि:अगले समूह में प्रकाश कण होते हैं लेप्टॉन.

अनुमानित छात्र गतिविधि: इस समूह में दो प्रकार के न्यूट्रिनो (इलेक्ट्रॉन और म्यूऑन), इलेक्ट्रॉन और? -मेसन शामिल हैं

शिक्षक गतिविधि:लेप्टान में तालिका में सूचीबद्ध नहीं किए गए कई कण भी शामिल हैं।

तीसरा बड़ा समूह भारी कणों से बना है जिसे कहा जाता है हैड्रॉन्स... यह समूह दो उपसमूहों में विभाजित है। हल्के कण एक उपसमूह बनाते हैं मेसॉनों .

अनुमानित छात्र गतिविधि: उनमें से सबसे हल्का सकारात्मक और नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, साथ ही तटस्थ -मेसन भी। Peonies परमाणु क्षेत्र का क्वांटा है।

शिक्षक गतिविधि:दूसरा उपसमूह - बेरिऑनों - भारी कण शामिल हैं। यह सबसे विस्तृत है।

अनुमानित छात्र गतिविधि:सबसे हल्के बैरियन न्यूक्लियॉन हैं - प्रोटॉन और न्यूट्रॉन।

शिक्षक गतिविधि:उनके बाद तथाकथित हाइपरॉन होते हैं। तालिका को बंद करना ओमेगा-माइनस-हाइपरन है, जिसे 1964 में खोजा गया था।

खोजे गए और नए खोजे गए हैड्रॉन की प्रचुरता ने वैज्ञानिकों को यह विश्वास दिलाया कि वे सभी कुछ अन्य मौलिक कणों से बने हैं।

1964 में, अमेरिकी भौतिक विज्ञानी एम। गेल-मान ने एक परिकल्पना को आगे रखा, जिसकी पुष्टि बाद के अध्ययनों से हुई, कि सभी भारी मौलिक कण - हैड्रॉन - अधिक मौलिक कणों से निर्मित होते हैं जिन्हें कहा जाता है क्वार्क

संरचनात्मक दृष्टिकोण से, प्राथमिक कण जो परमाणु नाभिक (न्यूक्लियॉन) बनाते हैं, और सामान्य तौर पर सभी भारी कण - हैड्रॉन (बैरियन और मेसन) - और भी सरल कणों से मिलकर बने होते हैं, जिन्हें आमतौर पर मौलिक कहा जाता है। इस भूमिका में, पदार्थ के वास्तविक मौलिक प्राथमिक तत्व क्वार्क हैं, जिसका विद्युत आवेश प्रोटॉन के इकाई धनात्मक आवेश का +2/3 या -1/3 है।

सबसे आम और सबसे हल्के क्वार्क को ऊपर और नीचे कहा जाता है और उन्हें क्रमशः यू (अंग्रेजी से ऊपर) और डी (नीचे) नामित किया जाता है। कभी-कभी उन्हें प्रोटॉन और न्यूट्रॉन क्वार्क भी कहा जाता है क्योंकि प्रोटॉन में यूड का संयोजन होता है, और न्यूट्रॉन उड होता है। अप क्वार्क का चार्ज +2/3 है; निचला - नकारात्मक चार्ज -1/3। चूंकि एक प्रोटॉन में दो अप और एक डाउन होते हैं, और एक न्यूट्रॉन में एक अप और दो डाउन क्वार्क होते हैं, आप स्वतंत्र रूप से सत्यापित कर सकते हैं कि प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का कुल चार्ज 1 और 0 के बराबर होता है।

क्वार्क के अन्य दो जोड़े अधिक विदेशी कणों का हिस्सा हैं। दूसरी जोड़ी के क्वार्क को मंत्रमुग्ध - सी (मुग्ध से) और अजीब - एस (अजीब से) कहा जाता है।

तीसरी जोड़ी ट्रू - टी (सच्चाई से, या शीर्ष की अंग्रेजी परंपरा में) और सुंदर - बी (सौंदर्य से, या नीचे की अंग्रेजी परंपरा में) क्वार्क से बनी है।

क्वार्क के विभिन्न संयोजनों वाले लगभग सभी कणों को पहले ही प्रयोगात्मक रूप से खोजा जा चुका है

क्वार्क परिकल्पना को अपनाने के साथ, प्राथमिक कणों की एक सामंजस्यपूर्ण प्रणाली बनाना संभव था। उच्च-ऊर्जा त्वरक और ब्रह्मांडीय किरणों में की गई एक मुक्त अवस्था में क्वार्क की कई खोजें असफल रहीं। वैज्ञानिकों का मानना है कि मुक्त क्वार्कों की गैर-अवलोकन के कारणों में से एक, संभवतः, उनका बहुत बड़ा द्रव्यमान है। यह आधुनिक त्वरक के साथ प्राप्त होने वाली ऊर्जा पर क्वार्क के उत्पादन को रोकता है।

हालांकि, दिसंबर 2006 में, "फ्री टॉप-क्वार्क" की खोज के बारे में एक अजीब संदेश वैज्ञानिक समाचार एजेंसियों और मीडिया के फ़ीड के माध्यम से चला गया।

4. समझ का प्रारंभिक सत्यापन।

शिक्षक गतिविधि:तो दोस्तों, हमने आपके साथ कवर किया है:

प्राथमिक कण भौतिकी के विकास में मुख्य चरण
पता चला कि किस कण को प्राथमिक कहा जाता है
कणों की टाइपोलॉजी से परिचित हो गए।

अगले पाठ में हम देखेंगे:

प्राथमिक कणों का अधिक विस्तृत वर्गीकरण
प्राथमिक कणों की परस्पर क्रिया के प्रकार
प्रतिकण।

और अब मेरा सुझाव है कि आप अपनी स्मृति में अध्ययन की गई सामग्री के मुख्य बिंदुओं को पुनर्जीवित करने के लिए एक परीक्षण करें (परिशिष्ट 3)।

5. पाठ के परिणामों का सारांश।

शिक्षक गतिविधि: सबसे सक्रिय छात्रों की ग्रेडिंग।

6. गृहकार्य

शिक्षक गतिविधि:

1. जनसंपर्क 115, भवन 347

2. पाठ में दर्ज योजना के अनुसार पैराग्राफ का सारांश।

भौतिकविदों ने परमाणु प्रक्रियाओं के अध्ययन में प्राथमिक कणों के अस्तित्व की खोज की, इसलिए, 20 वीं शताब्दी के मध्य तक, प्राथमिक कण भौतिकी परमाणु भौतिकी की एक शाखा थी। वर्तमान में, प्राथमिक कण भौतिकी और परमाणु भौतिकी निकट हैं, लेकिन भौतिकी की स्वतंत्र शाखाएँ हैं, जो विचाराधीन कई समस्याओं और उपयोग की जाने वाली शोध विधियों की समानता से एकजुट हैं। प्राथमिक कण भौतिकी का मुख्य कार्य प्राथमिक कणों की प्रकृति, गुणों और पारस्परिक परिवर्तनों का अध्ययन है।
यह विचार कि दुनिया मौलिक कणों से बनी है, का एक लंबा इतिहास रहा है। पहली बार, आसपास की सभी वस्तुओं को बनाने वाले सबसे छोटे अदृश्य कणों के अस्तित्व का विचार 400 साल ईसा पूर्व ग्रीक दार्शनिक डेमोक्रिटस द्वारा व्यक्त किया गया था। उन्होंने इन कणों को परमाणु यानि अविभाज्य कण कहा। विज्ञान ने परमाणुओं की अवधारणा का उपयोग 19वीं शताब्दी की शुरुआत में ही शुरू किया था, जब इस आधार पर कई रासायनिक घटनाओं की व्याख्या करना संभव था। XIX सदी के 30 के दशक में, एम। फैराडे द्वारा विकसित इलेक्ट्रोलिसिस के सिद्धांत में, एक आयन की अवधारणा दिखाई दी और प्राथमिक आवेश का मापन किया गया। 19वीं शताब्दी के अंत में रेडियोधर्मिता की घटना की खोज (ए। बेकरेल, 1896), साथ ही इलेक्ट्रॉनों की खोज (जे। थॉमसन, 1897) और α-कणों (ई। रदरफोर्ड, 1899) द्वारा चिह्नित किया गया था। 1905 में, भौतिकी ने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के क्वांटा की अवधारणा विकसित की - फोटॉन (ए। आइंस्टीन)।
1911 में, परमाणु नाभिक की खोज की गई (ई। रदरफोर्ड) और अंत में यह साबित हो गया कि परमाणुओं की एक जटिल संरचना होती है। 1919 में, रदरफोर्ड ने कई तत्वों के परमाणु नाभिक के विखंडन उत्पादों में प्रोटॉन की खोज की। 1932 में, जे. चाडविक ने न्यूट्रॉन की खोज की। यह स्पष्ट हो गया कि परमाणुओं के नाभिक, स्वयं परमाणुओं की तरह, एक जटिल संरचना है। नाभिक की संरचना का प्रोटॉन-न्यूट्रॉन सिद्धांत उत्पन्न हुआ (डी। डी। इवानेंको और वी। हाइजेनबर्ग)। उसी 1932 में कॉस्मिक किरणों (के. एंडरसन) में एक पॉज़िट्रॉन की खोज की गई थी। पॉज़िट्रॉन एक धनात्मक आवेशित कण होता है जिसका द्रव्यमान समान होता है और इलेक्ट्रॉन के समान (मॉड्यूलो) आवेश होता है। पॉज़िट्रॉन के अस्तित्व की भविष्यवाणी 1928 में पी. डिराक ने की थी। इन वर्षों के दौरान, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के पारस्परिक परिवर्तनों की खोज की गई और जांच की गई, और यह स्पष्ट हो गया कि ये कण भी प्रकृति की अपरिवर्तनीय प्राथमिक "ईंटें" नहीं हैं। 1937 में, ब्रह्मांडीय किरणों में 207 इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान वाले कणों, जिन्हें म्यूऑन (μ-मेसन) कहा जाता है, की खोज की गई थी। फिर, 1947-1950 में, pions (यानी, -mesons) की खोज की गई, जो आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, नाभिक में न्यूक्लियंस के बीच बातचीत को अंजाम देते हैं। बाद के वर्षों में, नए खोजे गए कणों की संख्या तेजी से बढ़ने लगी। यह कॉस्मिक किरणों के अध्ययन, त्वरक प्रौद्योगिकी के विकास और परमाणु प्रतिक्रियाओं के अध्ययन द्वारा सुगम बनाया गया था।
वर्तमान में, लगभग 400 उप-परमाणु कण ज्ञात हैं, जिन्हें आमतौर पर प्राथमिक कहा जाता है। इन कणों का विशाल बहुमत अस्थिर है। एकमात्र अपवाद फोटॉन, इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रिनो हैं। अन्य सभी कण नियमित अंतराल पर अन्य कणों में स्वतःस्फूर्त रूपान्तरण से गुजरते हैं। अस्थिर प्राथमिक कण जीवन काल के संदर्भ में एक दूसरे से बहुत भिन्न होते हैं। सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला कण न्यूट्रॉन है। न्यूट्रॉन का जीवनकाल लगभग 15 मिनट है। अन्य कण बहुत कम समय के लिए "जीवित" रहते हैं। उदाहरण के लिए, एक μ-मेसन का औसत जीवनकाल 2.2 · 10–6 सेकेंड होता है, और एक तटस्थ π-मेसन का जीवनकाल 0.87 · 10–16 सेकेंड होता है। कई बड़े कण - हाइपरॉन का औसत जीवनकाल 10-10 s के क्रम का होता है।
कई दसियों कण होते हैं जिनका जीवनकाल १०-१७ सेकेंड से अधिक होता है। माइक्रोवर्ल्ड के पैमाने पर, यह एक महत्वपूर्ण समय है। ऐसे कणों को अपेक्षाकृत स्थिर कहा जाता है। अधिकांश अल्पकालिक प्राथमिक कणों का जीवनकाल 10–22–10–23 सेकेंड के क्रम का होता है।
पारस्परिक रूप से परिवर्तन करने की क्षमता सभी प्राथमिक कणों का सबसे महत्वपूर्ण गुण है। प्राथमिक कण पैदा होने और नष्ट होने (उत्सर्जित और अवशोषित) होने में सक्षम हैं। यह स्थिर कणों पर भी एकमात्र अंतर के साथ लागू होता है कि स्थिर कणों के परिवर्तन अनायास नहीं होते हैं, लेकिन अन्य कणों के साथ बातचीत करते समय। एक उदाहरण एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन का विनाश (यानी, गायब होना) है, साथ में उच्च-ऊर्जा फोटॉन का उत्पादन होता है। विपरीत प्रक्रिया भी हो सकती है - एक इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़ी का निर्माण, उदाहरण के लिए, जब पर्याप्त रूप से उच्च ऊर्जा वाला एक फोटॉन एक नाभिक से टकराता है। प्रोटॉन में भी इलेक्ट्रॉन के लिए पॉज़िट्रॉन जितना खतरनाक डबल होता है। इसे एक एंटीप्रोटोन कहा जाता है। एंटीप्रोटोन का विद्युत आवेश ऋणात्मक होता है। फिलहाल सभी कणों में एंटीपार्टिकल्स पाए गए हैं। एंटीपार्टिकल्स कणों का विरोध करते हैं क्योंकि जब कोई कण अपने एंटीपार्टिकल से मिलता है, तो वे नष्ट हो जाते हैं, यानी दोनों कण गायब हो जाते हैं, विकिरण क्वांटा या अन्य कणों में बदल जाते हैं।
यहां तक कि एक न्यूट्रॉन में भी एक एंटीपार्टिकल पाया गया है। न्यूट्रॉन और एंटीन्यूट्रॉन केवल चुंबकीय क्षण और तथाकथित बेरियन चार्ज के संकेतों में भिन्न होते हैं। एंटीमैटर के परमाणुओं का अस्तित्व संभव है, जिनमें से नाभिक में एंटीन्यूक्लियोन और पॉज़िट्रॉन के खोल होते हैं। पदार्थ के साथ एंटीमैटर के विनाश के दौरान, शेष ऊर्जा विकिरण क्वांटा की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। यह एक जबरदस्त ऊर्जा है, जो परमाणु और थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं के दौरान जारी की गई ऊर्जा से काफी बेहतर है।
आज तक ज्ञात विभिन्न प्राथमिक कणों में कमोबेश सामंजस्यपूर्ण वर्गीकरण प्रणाली पाई जाती है। टेबल 9.9.1 10-20 सेकेंड से अधिक के जीवनकाल वाले प्राथमिक कणों के गुणों के बारे में कुछ जानकारी प्रस्तुत करता है। एक प्राथमिक कण की विशेषता वाले कई गुणों में से, केवल कण द्रव्यमान (इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान में), विद्युत आवेश (प्राथमिक आवेश की इकाइयों में) और कोणीय गति (तथाकथित स्पिन) प्लैंक स्थिरांक की इकाइयों में = h / 2π तालिका में दर्शाए गए हैं। तालिका एक कण के औसत जीवनकाल को भी दर्शाती है।
समूह
कण का नाम
प्रतीक
द्रव्यमान (इलेक्ट्रॉनिक द्रव्यमान में)
आवेश
घुमाव
आजीवन
कण
कण
फोटॉनों
फोटोन
γ

स्थिर
लेप्टॉन
इलेक्ट्रॉनिक न्यूट्रिनो
से

1 / 2
स्थिरतापूर्वक
मून न्यूट्रिनो
νμ

1 / 2
स्थिरतापूर्वक
इलेक्ट्रॉन
इ-
ई +

–1 1
1 / 2
स्थिर
म्यू मेसन
μ–
μ+
206,8
–1 1
1 / 2
2,2∙10–6
हैड्रॉन्स
मेसॉनों
पाई-मेसन्स
π0
264,1

0,87∙10–16
π+
π–
273,1
1 –1

2,6∙10–8
के-मेसन्स
कश्मीर +
क -
966,4
1 –1

1,24∙10–8
कश्मीर 0

≈ 10–10–10–8
यह अशक्त मेसन है
η0

≈ 10–18
बेरियान कणिकाओं
प्रोटोन
पी

1836,1
1 –1
1 / 2
स्थिर
न्यूट्रॉन
एन

लैम्ब्डा हाइपरोन
Λ0

1 / 2
2,63∙10–10
सिग्मा हाइपरोन्स
Σ +

2327,6
1 –1
1 / 2
0,8∙10–10
Σ 0

1 / 2
7,4∙10–20
Σ –

2343,1
–1 1
1 / 2
1,48∙10–10
शी-हाइपरन्स
Ξ 0

1 / 2
2,9∙10–10
Ξ –

2585,6
–1 1
1 / 2
1,64∙10–10
ओमेगा माइनस हाइपरोन
Ω–

–1 1
1 / 2
0,82∙10–11

तालिका 9.9.1।
प्राथमिक कणों को तीन समूहों में जोड़ा जाता है: फोटॉन, लेप्टान और हैड्रॉन।
फोटॉन के समूह में एक एकल कण शामिल है - एक फोटॉन, जो विद्युत चुम्बकीय संपर्क का वाहक है।
अगले समूह में लेप्टान के हल्के कण होते हैं। इस समूह में दो प्रकार के न्यूट्रिनो (इलेक्ट्रॉन और म्यूऑन), इलेक्ट्रॉन और μ-मेसन शामिल हैं। लेप्टान में कई कण भी शामिल हैं जो तालिका में सूचीबद्ध नहीं हैं। सभी लेप्टानों में एक चक्कर होता है
तीसरा बड़ा समूह हैड्रोन नामक भारी कणों से बना है। यह समूह दो उपसमूहों में विभाजित है। हल्के कण मेसॉन का एक उपसमूह बनाते हैं। उनमें से सबसे हल्के धनात्मक और ऋणात्मक आवेशित होते हैं, साथ ही लगभग 250 इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान वाले तटस्थ -मेसन होते हैं (सारणी 9.9.1)। Peonies एक परमाणु क्षेत्र का क्वांटा है, जैसे फोटॉन एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का क्वांटा है। इस उपसमूह में चार K मेसन और एक η0 मेसन भी शामिल हैं। सभी मेसन में शून्य स्पिन होता है।
दूसरे उपसमूह, बेरियन, में भारी कण शामिल हैं। यह सबसे विस्तृत है। सबसे हल्के बैरियन न्यूक्लियॉन हैं - प्रोटॉन और न्यूट्रॉन। उनके बाद तथाकथित हाइपरॉन आते हैं। 1964 में खोजा गया ओमेगा-माइनस-हाइपरन, तालिका को बंद कर देता है। यह 3273 इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान के द्रव्यमान वाला एक भारी कण है। सभी बेरियन में एक स्पिन होता है
खोजे गए और नए खोजे गए हैड्रॉन की प्रचुरता ने वैज्ञानिकों को यह विश्वास दिलाया कि वे सभी कुछ अन्य मौलिक कणों से बने हैं। 1964 में, अमेरिकी भौतिक विज्ञानी एम. गेल-मान ने एक परिकल्पना को सामने रखा, जिसकी पुष्टि बाद के शोधों से हुई, कि सभी भारी मौलिक कण - हैड्रॉन - क्वार्क नामक अधिक मौलिक कणों से निर्मित होते हैं। क्वार्क परिकल्पना के आधार पर न केवल पहले से ज्ञात हैड्रॉन की संरचना को समझा गया, बल्कि नए के अस्तित्व की भी भविष्यवाणी की गई। गेल-मान सिद्धांत ने तीन क्वार्क और तीन एंटीक्वार्क के अस्तित्व को ग्रहण किया, जो विभिन्न संयोजनों में एक दूसरे से जुड़ते हैं। इस प्रकार, प्रत्येक बेरियन में तीन क्वार्क होते हैं, और एक एंटीबैरियन में तीन एंटीक्वार्क होते हैं। मेसन क्वार्क-एंटीक्वार्क जोड़े से बने होते हैं।
क्वार्क परिकल्पना को अपनाने के साथ, प्राथमिक कणों की एक सामंजस्यपूर्ण प्रणाली बनाना संभव था। हालांकि, इन काल्पनिक कणों के अनुमानित गुण अप्रत्याशित निकले। क्वार्क के विद्युत आवेश को प्रारंभिक आवेश के बराबर भिन्नात्मक संख्याओं में व्यक्त किया जाना चाहिए।
उच्च-ऊर्जा त्वरक और ब्रह्मांडीय किरणों में की गई एक मुक्त अवस्था में क्वार्क की कई खोजें असफल रहीं। वैज्ञानिकों का मानना है कि मुक्त क्वार्कों की गैर-अवलोकन के कारणों में से एक, संभवतः, उनका बहुत बड़ा द्रव्यमान है। यह आधुनिक त्वरक के साथ प्राप्त होने वाली ऊर्जा पर क्वार्क के उत्पादन को रोकता है। फिर भी, अधिकांश विशेषज्ञ अब आश्वस्त हैं कि क्वार्क भारी कणों - हैड्रॉन के अंदर मौजूद हैं।
मौलिक बातचीत। जिन प्रक्रियाओं में विभिन्न प्राथमिक कण शामिल होते हैं, उनके विशिष्ट समय और ऊर्जा में बहुत भिन्नता होती है। आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, प्रकृति में चार प्रकार की अंतःक्रियाएं होती हैं जिन्हें अन्य, सरल प्रकार के अंतःक्रियाओं में कम नहीं किया जा सकता है: मजबूत, विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और गुरुत्वाकर्षण। इस प्रकार के अंतःक्रियाओं को मौलिक कहा जाता है।
मजबूत (या परमाणु) अंतःक्रियाएं सभी अंतःक्रियाओं में सबसे तीव्र होती हैं। वे परमाणुओं के नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के बीच एक अत्यंत मजबूत बंधन प्रदान करते हैं। केवल भारी कण - हैड्रॉन (मेसन और बेरियन) - एक मजबूत बातचीत में भाग ले सकते हैं। प्रबल अंतःक्रिया १०-१५ मीटर या उससे कम की कोटि की दूरी पर प्रकट होती है, इसलिए इसे लघु-श्रेणी कहा जाता है।
विद्युत चुम्बकीय संपर्क। कोई भी विद्युत आवेशित कण इस प्रकार की परस्पर क्रिया में भाग ले सकता है, साथ ही फोटॉन - विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का क्वांटा भी। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन विशेष रूप से परमाणुओं और अणुओं के अस्तित्व के लिए जिम्मेदार है। यह ठोस, तरल और गैसीय अवस्थाओं में पदार्थों के कई गुणों को निर्धारित करता है। प्रोटॉनों के कूलम्ब प्रतिकर्षण के कारण बड़ी संख्या में नाभिकों की अस्थिरता होती है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन परमाणुओं और पदार्थ के अणुओं और सूक्ष्म और मैक्रोवर्ल्ड के भौतिकी की कई अन्य प्रक्रियाओं द्वारा फोटॉन के अवशोषण और उत्सर्जन की प्रक्रियाओं को निर्धारित करता है।
कमजोर अंतःक्रिया माइक्रोवर्ल्ड में सभी अंतःक्रियाओं में सबसे धीमी है। फोटॉन को छोड़कर कोई भी प्राथमिक कण इसमें भाग ले सकता है। कमजोर अंतःक्रिया न्यूट्रिनो या एंटीन्यूट्रिनो से जुड़ी प्रक्रियाओं के लिए जिम्मेदार है, उदाहरण के लिए, न्यूट्रॉन का β-क्षय

और लंबे जीवनकाल (τ 10–10 s) के साथ कणों के क्षय की न्यूट्रिनोलेस प्रक्रियाएं भी।
बिना किसी अपवाद के सभी कणों में गुरुत्वाकर्षण संपर्क निहित है, हालांकि, प्राथमिक कणों के छोटे द्रव्यमान के कारण, उनके बीच गुरुत्वाकर्षण बातचीत की ताकत नगण्य है और सूक्ष्म जगत की प्रक्रियाओं में उनकी भूमिका नगण्य है। गुरुत्वाकर्षण बल अपने विशाल द्रव्यमान के साथ अंतरिक्ष पिंडों (तारों, ग्रहों आदि) की परस्पर क्रिया में निर्णायक भूमिका निभाते हैं।
XX सदी के 30 के दशक में, एक परिकल्पना उत्पन्न हुई कि प्राथमिक कणों की दुनिया में किसी भी क्षेत्र के क्वांटा के आदान-प्रदान के माध्यम से बातचीत की जाती है। यह परिकल्पना मूल रूप से हमारे हमवतन आई। ये। टैम और डी। डी। इवानेंको द्वारा सामने रखी गई थी। उन्होंने सुझाव दिया कि मौलिक बातचीत कणों के आदान-प्रदान से उत्पन्न होती है, जैसे परमाणुओं के सहसंयोजक रासायनिक बंधन वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के आदान-प्रदान से उत्पन्न होते हैं, जो खाली इलेक्ट्रॉन कोशों पर संयोजित होते हैं।
कणों के आदान-प्रदान द्वारा की गई अंतःक्रिया को भौतिकी में विनिमय अंतःक्रिया का नाम मिला है। इसलिए, उदाहरण के लिए, आवेशित कणों के बीच विद्युत चुम्बकीय संपर्क फोटॉनों के आदान-प्रदान से उत्पन्न होता है - विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का क्वांटा।
1935 में जापानी भौतिक विज्ञानी एच। युकावा ने सैद्धांतिक रूप से दिखाया कि परमाणु नाभिक में न्यूक्लियंस के बीच मजबूत बातचीत को समझाया जा सकता है, अगर हम मान लें कि न्यूक्लियंस मेसन नामक काल्पनिक कणों का आदान-प्रदान करते हैं। युकावा ने इन कणों के द्रव्यमान की गणना की, जो लगभग 300 इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान के बराबर निकला। इस तरह के द्रव्यमान वाले कणों को बाद में वास्तव में खोजा गया था। इन कणों को -मेसन (पियोन) कहा जाता है। वर्तमान में, तीन प्रकार के पियोन ज्ञात हैं: +, – और π0 (तालिका 9.9.1 देखें)।
1957 में, भारी कणों के अस्तित्व, तथाकथित वेक्टर बोसॉन W +, W–, और Z0, की सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी की गई थी, जिससे कमजोर बातचीत के विनिमय तंत्र का कारण बना। इन कणों को 1983 में प्रोटॉन और एंटीप्रोटोन के उच्च-ऊर्जा टकराने वाले बीम के साथ त्वरक प्रयोगों में खोजा गया था। प्राथमिक कण भौतिकी में वेक्टर बोसॉन की खोज एक बहुत ही महत्वपूर्ण उपलब्धि थी। इस खोज ने एक सिद्धांत की सफलता को चिह्नित किया जिसने विद्युत चुम्बकीय और कमजोर इंटरैक्शन को एक तथाकथित इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन में जोड़ा। यह नया सिद्धांत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र और कमजोर अंतःक्रिया के क्षेत्र को एक ही क्षेत्र के विभिन्न घटकों के रूप में मानता है, जिसमें विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की मात्रा के साथ, वेक्टर बोसॉन भाग लेते हैं।
आधुनिक भौतिकी में इस खोज के बाद, इस विश्वास में उल्लेखनीय वृद्धि हुई कि सभी प्रकार की बातचीत एक-दूसरे से निकटता से संबंधित हैं और संक्षेप में, एक निश्चित एकीकृत क्षेत्र की विभिन्न अभिव्यक्तियाँ हैं। हालाँकि, सभी अंतःक्रियाओं का एकीकरण अभी भी केवल एक आकर्षक वैज्ञानिक परिकल्पना है।
सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी न केवल विद्युत चुम्बकीय और कमजोर, बल्कि मजबूत बातचीत को एकीकृत आधार पर विचार करने के प्रयासों में काफी प्रयास करते हैं। इस सिद्धांत को महान एकीकरण कहा जाता है। वैज्ञानिकों का सुझाव है कि गुरुत्वाकर्षण संपर्क का अपना वाहक होना चाहिए - गुरुत्वाकर्षण नामक एक काल्पनिक कण। हालांकि अभी तक इस कण की खोज नहीं हो पाई है।
वर्तमान में, यह सिद्ध माना जाता है कि सभी प्रकार की अंतःक्रियाओं को एकजुट करने वाला एक एकल क्षेत्र केवल अत्यंत उच्च कण ऊर्जाओं पर मौजूद हो सकता है, जो आधुनिक त्वरक में अप्राप्य हैं। ब्रह्मांड के अस्तित्व के शुरुआती चरणों में ही कणों में इतनी उच्च ऊर्जा हो सकती है, जो तथाकथित बिग बैंग के परिणामस्वरूप उत्पन्न हुई। ब्रह्मांड विज्ञान - ब्रह्मांड के विकास का विज्ञान - बताता है कि बिग बैंग 18 अरब साल पहले हुआ था। ब्रह्मांड के विकास के मानक मॉडल में, यह माना जाता है कि विस्फोट के बाद की पहली अवधि में तापमान 1032 K तक पहुंच सकता है, और कण ऊर्जा E = kT 1019 GeV तक पहुंच सकती है। इस अवधि के दौरान, क्वार्क और न्यूट्रिनो के रूप में पदार्थ मौजूद थे, जबकि सभी प्रकार की बातचीत को एक ही बल क्षेत्र में जोड़ा गया था। धीरे-धीरे, जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार हुआ, कणों की ऊर्जा कम होती गई, और गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रिया को पहले परस्पर क्रिया के एकीकृत क्षेत्र (कणों की ऊर्जा 1019 GeV पर) से मुक्त किया गया, और फिर मजबूत अंतःक्रिया को इलेक्ट्रोवेक (ऊर्जा पर) से अलग किया गया। 1014 GeV के क्रम में)। 103 GeV कोटि की ऊर्जाओं पर, सभी चार प्रकार की मूलभूत अंतःक्रियाओं को अलग-अलग पाया गया। इन प्रक्रियाओं के साथ-साथ पदार्थ के अधिक जटिल रूपों का निर्माण हुआ - न्यूक्लियॉन, प्रकाश नाभिक, आयन, परमाणु, आदि। ब्रह्मांड विज्ञान अपने मॉडल में बिग बैंग से लेकर वर्तमान तक इसके विकास के विभिन्न चरणों में ब्रह्मांड के विकास का पता लगाने की कोशिश करता है। दिन, प्राथमिक कण भौतिकी के नियमों के साथ-साथ परमाणु और परमाणु भौतिकी पर निर्भर करता है।

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पाठ 11 वीं कक्षा में आयोजित किया जाता है और इसे 2 शैक्षणिक घंटों के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसे कई ब्लॉकों में विभाजित किया गया है:

एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की स्थिति का वर्णन करने वाली विशेषताएं;

इनमें से प्रत्येक ब्लॉक को व्यक्तिगत और सामूहिक रूप से दोनों पर विचार किया जा सकता है। तो प्रारंभिक स्तर पर प्रासंगिक विषय का अध्ययन करते समय ब्लॉक "प्राथमिक कण भौतिकी के विकास के चरण" (स्लाइड 1-5) को 9वीं कक्षा में माना जा सकता है। इसके अलावा 9 वीं कक्षा में, आप पाठ्यपुस्तक के साथ छात्रों के काम को व्यवस्थित करते समय "प्राथमिक कणों के पंजीकरण के तरीके" (स्लाइड 29-31) ब्लॉक का उपयोग कर सकते हैं। ब्लॉक "बातचीत के प्रकार और उनके गुण" (स्लाइड 11-15) का उपयोग कक्षा 10 के पहले पाठों में किया जा सकता है।

कक्षा 11 (एक सप्ताह) में विषय का अध्ययन करने से पहले, छात्रों को निम्नलिखित क्षेत्रों में संदेश तैयार करने के लिए कहा जाता है:

प्राथमिक कण भौतिकी के विकास के चरण;
बातचीत के प्रकार और उनके गुण;
प्राथमिक कणों के पंजीकरण के तरीके।

वे पहले ही इन विषयों का अध्ययन कर चुके हैं (ग्रेड 9-10), इसलिए तैयारी में अधिक समय नहीं लगता है और आमतौर पर प्रश्न नहीं उठते हैं। पाठ के दौरान, छात्र संदेशों और प्रस्तुति स्लाइडों के आधार पर कार्यपुस्तिकाओं में नोट्स लेते हैं। ब्लॉक "परमाणुओं में एक इलेक्ट्रॉन की स्थिति का वर्णन करने वाले लक्षण" को एक व्याख्यान माना जाता है। व्याख्यान के दौरान, छात्र केवल विशेषताओं के नाम लिखते हैं।

प्रयुक्त पुस्तकें:

प्राथमिक भौतिकी पाठ्यपुस्तक, एड। अकाद जी.एस. लैंड्सबर्ग। खंड 3. एम।: "विज्ञान", 1975
बी.एम. यवोर्स्की, ए.ए. Dettlaffभौतिकी पाठ्यक्रम। खंड 3. एम।: "हाई स्कूल", 1971
बी.एम. यवोर्स्की, ए.ए. Dettlaffभौतिकी: हाई स्कूल के छात्रों और विश्वविद्यालयों में प्रवेश करने वालों के लिए। एम।: "बस्टर्ड", 2000
आपका शिक्षक। भौतिक विज्ञान। इंटरएक्टिव व्याख्यान। डिस्क 1. एलएलसी "मल्टीमीडिया टेक्नोलॉजीज एंड डिस्टेंस लर्निंग", 2003
एल. हां. बोरेव्स्की२१वीं सदी का भौतिकी पाठ्यक्रम। एम।: "मीडियाहाउस", 2003

पाठ विषय:"प्राथमिक कण और उनके गुण"

पाठ का उद्देश्य:

शिक्षात्मक: निम्नलिखित ज्ञान में महारत हासिल करने वाले छात्रों को प्राप्त करने के लिए:
- माइक्रोवर्ल्ड में, तीन स्तरों को प्रतिष्ठित किया जाता है, जो विशिष्ट पैमानों और ऊर्जाओं में भिन्न होते हैं (आणविक-परमाणु, परमाणु, प्राथमिक कणों का स्तर);
- प्रकृति में लगभग 400 विभिन्न प्राथमिक कण हैं (एक साथ एंटीपार्टिकल्स के साथ);
- 4 प्रकार की मौलिक बातचीत होती है (मजबूत, विद्युत चुम्बकीय, कमजोर, गुरुत्वाकर्षण)
- मजबूत संपर्क भारी कणों की विशेषता है; केवल विद्युत आवेशित कण ही विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में सीधे भाग लेते हैं; कमजोर अंतःक्रिया फोटॉन को छोड़कर सभी कणों की विशेषता है; गुरुत्वाकर्षण संपर्क ब्रह्मांड के सभी निकायों में निहित है, जो स्वयं को सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बलों के रूप में प्रकट करता है;
- मौलिक बातचीत तीव्रता, कार्रवाई की सीमा, विशिष्ट समय, साथ ही उनके अंतर्निहित संरक्षण कानूनों में भिन्न होती है;
- सभी प्राथमिक कणों को लेप्टान (मौलिक) और हैड्रॉन (समग्र) में विभाजित किया गया है;
- हैड्रॉन मेसन और बेरियन में विभाजित हैं;
विकसित होना: ऐसे शिक्षार्थी प्राप्त करें जिन्होंने निम्नलिखित गतिविधियाँ सीखी हैं:
- विभिन्न प्रकार की मूलभूत अंतःक्रियाओं को उनकी विशेषताओं के आधार पर पहचान सकेंगे;
- प्राथमिक कणों का वर्गीकरण करना;
- संरक्षण के नियमों को ध्यान में रखते हुए प्राथमिक कणों के परिवर्तनों की प्रतिक्रियाओं को लिखने के लिए;
- प्राथमिक कणों के पंजीकरण के लिए उपकरणों के संचालन के उपकरण और सिद्धांत का वर्णन कर सकेंगे;
शिक्षात्मक: छात्रों को आश्वस्त करें कि:
- सभी प्राथमिक कण एक दूसरे में बदल जाते हैं, और ये पारस्परिक परिवर्तन उनके अस्तित्व का मुख्य तथ्य हैं;
- सभी मूलभूत अंतःक्रियाओं के सामान्य (विनिमय) तंत्र की पहचान एक एकीकृत सिद्धांत के निर्माण की संभावना की आशा देती है जो दुनिया की तस्वीर की व्याख्या करता है;
- पदार्थ के घटक भाग हैं: 6 प्रकार के क्वार्क और 6 लेप्टान, जिनके बीच परस्पर क्रिया के वाहक (फोटॉन, 8 ग्लून्स, 3 मध्यवर्ती बोसॉन और ग्रेविटॉन) के आदान-प्रदान के कारण बातचीत होती है।

पाठ प्रकार:संयुक्त।

उपकरण:मीडिया प्रोजेक्टर, स्क्रीन, कंप्यूटर, टेबल "कण पंजीकरण विधियां", टेबल "मौलिक इंटरैक्शन", हैंडआउट्स ( परिशिष्ट 1 , परिशिष्ट 2 )

पाठ योजना:

I. ज्ञान बढ़ाना

दुनिया की वैज्ञानिक तस्वीर को समझने की आवश्यकता पर शिक्षक द्वारा परिचयात्मक टिप्पणी।

द्वितीय. ज्ञान हासिल करना

1) छात्र संदेश "प्राथमिक कण भौतिकी के विकास के चरण" (स्लाइड 1-5)
2) व्याख्यान "एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की स्थिति" (स्लाइड 6-10)
3) संदेश "बातचीत के प्रकार" (स्लाइड्स 11-15)
4) व्याख्यान "प्राथमिक कणों की विशेषताएं" (स्लाइड्स 16-28)
5) छात्रों का संदेश "प्राथमिक कणों के पंजीकरण के तरीके" (स्लाइड्स 29-31)

3) आवेश के संरक्षण के नियमों के अनुसार प्रस्तुत प्रतिक्रियाओं की संभावना की व्याख्या करें (शिक्षक के विवेक पर प्रतिक्रियाओं का चयन किया जाता है)। तालिका डेटा का उपयोग करें ( परिशिष्ट 1 )

4) आवेश संरक्षण के नियम का उपयोग करते हुए, तालिका 2 ( परिशिष्ट 1 ) तथा अनुलग्नक 2 , कुछ हैड्रोन की क्वार्क संरचना की व्याख्या करें (शिक्षक के विवेक पर)

चतुर्थ। ज्ञान नियंत्रण

अभ्यास 1।

प्रस्तावित गुणों के आधार पर, निर्धारित करें कि प्रस्तुत इंटरैक्शन किस प्रकार के हैं।

इंटरैक्शन प्रकार	तीव्रता	विशेषता समय, s
	1/137	~10-20
	~1	~ 10-23
	~ 10-38	?
	~ 10-10	~

कार्य २.

किस प्रकार की अंतःक्रियाओं द्वारा परिवहन किया जाता है:

ग्लुओन
मध्यवर्ती बोसॉन
फोटॉनों
गुरुत्वाकर्षण

कार्य 3.

प्रत्येक इंटरैक्शन की सीमा क्या है?

वी. होमवर्क

११५, ११६, अध्याय का सारांश १४

प्राथमिक कणों के गुणों और व्यवहार की व्याख्या करने के लिए, उन्हें द्रव्यमान, विद्युत आवेश और प्रकार के अलावा, कई अतिरिक्त, विशिष्ट मात्राओं (क्वांटम संख्या) के साथ संपन्न किया जाना है, जिनकी हम नीचे चर्चा करेंगे।

प्राथमिक कणों को आमतौर पर उप-विभाजित किया जाता है चार वर्ग ... इन वर्गों के अतिरिक्त कणों के एक और वर्ग का अस्तित्व माना जाता है - गुरुत्वाकर्षण (गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का क्वांटा)। प्रायोगिक तौर पर अभी तक इन कणों की खोज नहीं हुई है।

आइए हम प्राथमिक कणों के चार वर्गों का संक्षिप्त विवरण दें।

केवल एक कण उनमें से एक का है - फोटोन .

फोटॉनों (इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड का क्वांटा) इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन में भाग लेता है, लेकिन मजबूत और कमजोर इंटरैक्शन नहीं होता है।

दूसरा वर्ग द्वारा बनाया गया है लेप्टॉन , तीसरा - हैड्रॉन्स और अंत में चौथा - गेज बोसोन (टैब। 2)

तालिका 2

प्राथमिक कण
लेप्टॉन	नाप बोसॉन	हैड्रॉन्स

		एन, पी, हाइपरोन्स बेरियोनिक अनुनादों	मेसोनिक अनुनादों

लेप्टॉन (ग्रीक " लेप्टोस" - रोशनी) - कणों,विद्युत चुम्बकीय और कमजोर बातचीत में शामिल... इनमें ऐसे कण शामिल हैं जिनमें मजबूत अंतःक्रिया नहीं होती है: इलेक्ट्रॉन (), म्यूऑन (), टॉन्स (), साथ ही इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो (), म्यूओनिक न्यूट्रिनो () और ताऊ न्यूट्रिनो ()। सभी लेप्टान में 1/2 के बराबर स्पिन होते हैं, और इसलिए हैं फरमिओन्स ... सभी लेप्टानों की परस्पर क्रिया कमजोर होती है। उनमें से जिन पर विद्युत आवेश होता है (अर्थात म्यूऑन और इलेक्ट्रॉन) उनमें भी विद्युत चुम्बकीय संपर्क होता है। न्यूट्रिनो केवल कमजोर अंतःक्रियाओं में शामिल होते हैं।

हैड्रॉन्स (ग्रीक " एड्रोस"- बड़े, बड़े पैमाने पर) - कणों,मजबूत में भाग लेना,विद्युत चुम्बकीय और कमजोर बातचीत। आज, सौ से अधिक हैड्रॉन ज्ञात हैं और उन्हें उप-विभाजित किया गया है बेरिऑनों तथा मेसॉनों .

बेरियान कणिकाओं - हैड्रॉन्स,तीन क्वार्क से मिलकर (qqq) और एक बेरियन नंबर B = 1.

बेरियनों का वर्ग न्यूक्लिऑनों को मिलाता है ( पी, एन) और अस्थिर कण जिनका द्रव्यमान नाभिक के द्रव्यमान से अधिक होता है, कहलाते हैं हाइपरोन्स ()। सभी हाइपरॉन में एक मजबूत अंतःक्रिया होती है, और इसलिए परमाणु नाभिक के साथ सक्रिय रूप से बातचीत करते हैं। सभी बेरियनों का चक्रण 1/2 है, इसलिए बेरियन हैं फरमिओन्स ... प्रोटॉन के अपवाद के साथ, सभी बेरियन अस्थिर हैं। जब एक बेरियन अन्य कणों के साथ क्षय होता है, तो एक बेरियन आवश्यक रूप से बनता है। यह पैटर्न में से एक है बेरियन चार्ज के संरक्षण के कानून की अभिव्यक्तियाँ.

मेसॉनों - हैड्रॉन्स,एक क्वार्क और एक एंटीक्वार्क से मिलकर बनता है () और एक बेरियन नंबर होना बी = 0.

मेसन अस्थिर कणों के साथ दृढ़ता से बातचीत कर रहे हैं जो तथाकथित बेरियोनिक चार्ज नहीं करते हैं। इनमें शामिल हैं -मेसन या पियोन (), के-मेसन, या काओन ( ), और -मेसन। द्रव्यमान और मेसन समान हैं और क्रमशः 273.1, 264.1 जीवनकाल, और s के बराबर हैं। K-mesons का द्रव्यमान 970 है। K-mesons का जीवनकाल s के क्रम का होता है। एटा-मेसन का द्रव्यमान 1074 है, जीवनकाल s के क्रम का है। लेप्टान के विपरीत, मेसन में न केवल एक कमजोर (और यदि वे चार्ज किए जाते हैं, विद्युत चुम्बकीय), बल्कि एक मजबूत बातचीत भी होती है, जो एक दूसरे के साथ उनकी बातचीत में प्रकट होती है, साथ ही मेसन और बेरियन के बीच बातचीत में भी प्रकट होती है। सभी मेसों का चक्रण शून्य होता है, इसलिए वे हैं बोसॉन.

गेज बोसॉन - कणों,मौलिक फर्मों के बीच बातचीत(क्वार्क और लेप्टान)। ये कण हैं वू + , वू – , जेड 0 और आठ प्रकार के ग्लून्स g. इसमें फोटॉन भी शामिल है।

प्राथमिक कणों के गुण

प्रत्येक कण का वर्णन भौतिक मात्राओं के एक समूह द्वारा किया जाता है - क्वांटम संख्याएँ जो इसके गुणों को निर्धारित करती हैं। सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली कण विशेषताएं इस प्रकार हैं।

कण द्रव्यमान , एम... कण द्रव्यमान 0 (फोटॉन) से 90 GeV तक व्यापक रूप से भिन्न होते हैं ( जेड-बोसोन)। जेड-बोसोन ज्ञात सबसे भारी कण है। हालांकि, भारी कण हो सकते हैं। हैड्रोन का द्रव्यमान उनके क्वार्कों के प्रकार के साथ-साथ उनकी स्पिन अवस्थाओं पर भी निर्भर करता है।

जीवन काल , . जीवनकाल के आधार पर, कणों को विभाजित किया जाता है स्थिर कणअपेक्षाकृत लंबा जीवनकाल होना, और अस्थिर.

प्रति स्थिर कणऐसे कण शामिल हैं जो कमजोर या विद्युत चुम्बकीय संपर्क से क्षय हो जाते हैं। कणों का स्थिर और अस्थिर में विभाजन मनमाना है। इसलिए, स्थिर कणों में एक इलेक्ट्रॉन, एक प्रोटॉन जैसे कण शामिल हैं, जिनके लिए वर्तमान में क्षय का पता नहीं चला है, और π 0 मेसन, जिसका जीवनकाल τ = 0.8 × 10 - 16 s है।

प्रति अस्थिर कणमजबूत संपर्क के परिणामस्वरूप क्षय होने वाले कणों को शामिल करें। उन्हें आमतौर पर कहा जाता है अनुनादों ... अनुनादों का विशिष्ट जीवनकाल 10 - 23 -10 - 24 s है।

घुमाव जे... स्पिन को इकाइयों में मापा जाता है ħ और 0, अर्ध-पूर्णांक और पूर्णांक मान ले सकते हैं। उदाहरण के लिए, π-, K-mesons का स्पिन 0 है। एक इलेक्ट्रॉन, एक म्यूऑन का स्पिन 1/2 है। एक फोटान का प्रचक्रण 1 होता है। इसमें बड़े प्रचक्रण वाले कण होते हैं। अर्ध-पूर्णांक स्पिन वाले कण फ़र्मी-डिराक आंकड़ों का पालन करते हैं, पूर्णांक स्पिन के साथ - बोस-आइंस्टीन।

आवेश क्यू... विद्युत आवेश का एक पूर्णांक गुणज है इ= 1.6 × 10 - 19 C, प्राथमिक विद्युत आवेश कहलाता है। कणों पर 0, ± 1, ± 2 आवेश हो सकते हैं।

आंतरिक समता आर. सांख्यिक अंक आरस्थानिक परावर्तन के संबंध में तरंग फलन की समरूपता की संपत्ति की विशेषता है। सांख्यिक अंक आर+1, -1 का मान है।

सभी कणों के लिए सामान्य विशेषताओं के साथ, वे इसका भी उपयोग करते हैं क्वांटम संख्याएँ जो केवल कणों के विशिष्ट समूहों को सौंपी जाती हैं।

क्वांटम संख्याएं : बेरियन नंबर वी, विचित्रता एस, आकर्षण (आकर्षण) साथ, सौंदर्य (तलहटीया सुंदरता) बी, अपर (शीर्षता) टी, समस्थानिक स्पिन मैंकेवल दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले कणों के लिए जिम्मेदार हैं - हैड्रॉन्स.

लेप्टन संख्या एल ई, ली μ , ली. लेप्टान संख्या उन कणों को सौंपी जाती है जो लेप्टान का एक समूह बनाते हैं। लेप्टॉन इ, μ और केवल विद्युत चुम्बकीय और कमजोर अंतःक्रियाओं में भाग लेते हैं। लेप्टान इ, n μ और n केवल कमजोर अंतःक्रियाओं में भाग लेते हैं। लेप्टन संख्या मायने रखती है एल ई, ली μ , ली= 0, +1, -1। उदाहरण के लिए, ई -, इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो n इपास होना एल ई= + एल; पास होना एल ई= - एल. सभी हैड्रॉन है .

बेरियन नंबर वी... बेरियन नंबर मायने रखता है वी= 0, +1, -1। बेरियन, उदाहरण के लिए, एन, आर, , , न्यूक्लियॉन अनुनादों की एक बेरियन संख्या होती है वी= +1। मेसन, मेसन प्रतिध्वनि है वी= 0, प्रतिजैविकों में होता है वी = -1.

अजीबता एस... क्वांटम संख्या s -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 मान ले सकती है और हैड्रॉन की क्वार्क संरचना द्वारा निर्धारित की जाती है। उदाहरण के लिए, हाइपरॉन , have एस= -एल; क + - , क- - मेसन है एस= + एल।

आकर्षण साथ... सांख्यिक अंक साथ साथ= 0, +1 और -1। उदाहरण के लिए, बेरियन + has साथ = +1.

तलहटी बी... सांख्यिक अंक बीमान -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 ले सकते हैं। वर्तमान में, ऐसे कणों की खोज की गई है जिनमें बी= 0, +1, -1। उदाहरण के लिए, वी+ -मेसन है बी = +1.

शीर्षता टी... सांख्यिक अंक टीमान -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 ले सकते हैं। वर्तमान में, केवल एक शर्त के साथ खोजा गया है टी = +1.

समभारिक प्रचक्रण मैं... मजबूत अंतःक्रियात्मक कणों को समान गुणों वाले कणों के समूहों में विभाजित किया जा सकता है (स्पिन, समता, बेरियन संख्या, विचित्रता, और अन्य क्वांटम संख्याओं का समान मूल्य जो मजबूत बातचीत में संरक्षित हैं) - समस्थानिक गुणक... समभारिक प्रचक्रण मैंएक समस्थानिक गुणक में शामिल कणों की संख्या निर्धारित करता है, एनतथा आरएक समस्थानिक द्विभाजन का गठन करता है मैं= 1/2; +, -, 0, का हिस्सा हैं समस्थानिक त्रिक मैं= 1, - समस्थानिक एकल मैं= 0, एक में शामिल कणों की संख्या समस्थानिक मल्टीप्लेट, 2मैं + 1.

जी - समानता एक साथ चार्ज संयुग्मन ऑपरेशन के संबंध में समरूपता के अनुरूप क्वांटम संख्या है साथऔर तीसरे घटक का चिन्ह बदलना मैंआइसोस्पिन जी-समानता केवल मजबूत बातचीत में संरक्षित है।

प्राथमिक कणों की दुनिया

कक्षा 11 . में पाठ

पाठ का उद्देश्य:

शैक्षिक:

छात्रों को प्राथमिक कणों की संरचना से परिचित कराने के लिए, नाभिक के अंदर बलों और अंतःक्रियाओं की ख़ासियत के साथ; अपने विचारों को सही ढंग से व्यक्त करने के लिए, प्राप्त ज्ञान का सामान्यीकरण और विश्लेषण करना सिखाएं; सोच के विकास को बढ़ावा देना, जानकारी की संरचना करने की क्षमता; दुनिया के साथ भावनात्मक-मूल्य संबंध विकसित करने के लिए

विकसित होना:

सोच का विकास जारी रखें, विश्लेषण करने, तुलना करने, तार्किक निष्कर्ष निकालने की क्षमता।

विभिन्न स्थितियों में जिज्ञासा, ज्ञान और अनुभव को लागू करने की क्षमता विकसित करें।

शैक्षिक:

बौद्धिक टीम वर्क कौशल का विकास; नैतिक आत्म-जागरूकता की नींव की शिक्षा (विचार: एक वैज्ञानिक की जिम्मेदारी, उसकी खोजों के फल के लिए खोजकर्ता);

विशिष्ट घटनाओं की खोज के लिए पूर्वापेक्षाओं के अध्ययन में लोकप्रिय विज्ञान साहित्य में छात्रों की रुचि जगाना।

पाठ का उद्देश्य:

बौद्धिक और संचार क्षमताओं के विकास के लिए परिस्थितियाँ बनाएँ जिसमें छात्र सक्षम हो जाएगा:

प्राथमिक कणों के मुख्य प्रकारों के नाम लिखिए;

दुनिया के आधुनिक मानक मॉडल की अस्पष्टता को समझें;

प्राथमिक कणों के विकास के इतिहास के बारे में अपने विचार तैयार करें;

प्राथमिक भौतिकी के विकास की भूमिका का विश्लेषण कर सकेंगे;

प्राथमिक कणों को उनकी संरचना द्वारा वर्गीकृत करें;

अपनी खुद की स्थिति रखने की आवश्यकता के बारे में सोचें, एक अलग दृष्टिकोण को सहन करें;

समूह में काम करते समय संघर्ष-मुक्त संचार दिखाएं।

पाठ प्रकार:नई सामग्री सीखना।

पाठ प्रपत्र:संयुक्त पाठ।

सबक के तरीके:मौखिक, दृश्य, व्यावहारिक।

उपकरण:कंप्यूटर प्रस्तुति, मल्टीमीडिया प्रोजेक्टर, छात्र की कार्यपुस्तिका, पर्सनल कंप्यूटर।

सबक कदम	समय, मि.	तरीके और तकनीक
1. संगठनात्मक परिचय। शैक्षिक समस्या का विवरण।		पाठ के विषय की रिकॉर्डिंग। शिक्षक की कहानी।
2. ज्ञान की प्राप्ति (छात्र प्रस्तुति)		मौजूदा ज्ञान के बारे में छात्र की कहानी, नई चीजें सीखने के लिए आवश्यक शर्तें।
3. नई सामग्री सीखना (शिक्षक प्रस्तुति)		स्लाइड्स का उपयोग करते हुए शिक्षक की कहानी। अवलोकन। बातचीत। स्लाइड का उपयोग करते हुए छात्र कहानी सुनाना।
4. अध्ययन की गई सामग्री का विकास। एंकरिंग।		संदर्भ नोटों द्वारा समेकन और पाठ्यपुस्तक के साथ काम करें। सुरक्षा सवालों के जवाब।
5. संक्षेप। होम वर्क		मुख्य शिक्षक, छात्रों का आवंटन।

कक्षाओं के दौरान

पाठ का संगठनात्मक क्षण(अभिवादन, पाठ के लिए छात्रों की तत्परता की जाँच)

आज के पाठ में हम दुनिया की संरचना पर विभिन्न विचारों पर विचार करेंगे, जिनमें से हर चीज के कण हमारे चारों ओर होते हैं। पाठ एक व्याख्यान की तरह होगा, और अधिकतर आपको ध्यान देने की आवश्यकता है।

पाठ की शुरुआत में, मैं आपके ध्यान में कणों के सिद्धांत के उद्भव के इतिहास को लाना चाहता हूं।

2. ज्ञान अद्यतन। (वी। अलेक्साखिना द्वारा प्रस्तुति "कणों के बारे में ज्ञान के विकास का इतिहास")

स्लाइड २. प्राचीन परमाणुवाद- यह पुरातनता के वैज्ञानिकों द्वारा दुनिया की संरचना की अवधारणा है। डेमोक्रिटस के विचारों के अनुसार, परमाणु शाश्वत, अपरिवर्तनीय, अविभाज्य, आकार और आकार में भिन्न कण थे, जो अलग-अलग निकायों को जोड़ते और अलग करते थे।

स्लाइड 3.वैज्ञानिकों डिराक, गैलीलियो और न्यूटन द्वारा सापेक्षता के सिद्धांत की खोज के लिए धन्यवाद, गतिशीलता के नियम, संरक्षण कानून, सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम, 17 वीं शताब्दी में, पूर्वजों के परमाणुवाद में महत्वपूर्ण परिवर्तन हुए और विज्ञान में मजबूती से स्थापित हो गए। दुनिया की यांत्रिक तस्वीर, जो गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रिया पर आधारित था - सभी पिंड और कण इसके अधीन हैं, चाहे आवेश कुछ भी हो।

स्लाइड 4.विद्युत, चुंबकीय और ऑप्टिकल घटनाओं के अध्ययन में संचित ज्ञान ने दुनिया की तस्वीर को पूरक और विकसित करने की आवश्यकता को जन्म दिया। इस प्रकार, १९वीं शताब्दी में और २०वीं शताब्दी की शुरुआत तक, यह हावी होने लगा दुनिया की इलेक्ट्रोडायनामिक तस्वीर... यह पहले से ही दो प्रकार की बातचीत मानता है - गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुम्बकीय। लेकिन वे केवल थर्मल विकिरण, परमाणु की स्थिरता, रेडियोधर्मिता, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव, लाइन स्पेक्ट्रम की व्याख्या करने में विफल रहे।

स्लाइड 5. 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में, ऊर्जा की मात्रा निर्धारित करने का विचार सामने आया, जिसे प्लैंक, आइंस्टीन, बोहर, स्टोलेटोव, साथ ही लुई डी ब्रोगली के कण-लहर द्वैतवाद द्वारा समर्थित किया गया था। इन खोजों ने उद्भव को चिह्नित किया दुनिया की क्वांटम फील्ड तस्वीर, जिसमें एक मजबूत बातचीत भी जोड़ी गई थी। प्राथमिक कण भौतिकी का सक्रिय विकास शुरू हुआ।

3. नई सामग्री सीखना

२०वीं शताब्दी के तीसवें दशक तक, दुनिया की संरचना को सबसे सरल रूप में वैज्ञानिकों के सामने प्रस्तुत किया गया था। उनका मानना था कि सभी पदार्थों को बनाने वाले कणों का "पूर्ण सेट" एक प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन है। इसलिए, उन्हें प्राथमिक कहा जाता था। इन कणों में एक फोटॉन भी शामिल है - विद्युत चुम्बकीय बातचीत का वाहक।

स्लाइड 6.विश्व का आधुनिक मानक मॉडल:

पदार्थ में क्वार्क, लेप्टान और कण होते हैं - अंतःक्रिया के वाहक।

सभी प्राथमिक कणों के लिए, एंटीपार्टिकल्स का पता लगाने की संभावना है।

वेव-कॉर्पसकल द्वैतवाद। अनिश्चितता और परिमाणीकरण के सिद्धांत।

भव्य एकीकरण सिद्धांतों द्वारा मजबूत, विद्युत चुम्बकीय और कमजोर बातचीत का वर्णन किया गया है। जो बचा है वह असंबद्ध गुरुत्वाकर्षण है।

स्लाइड 7.परमाणु का केंद्रक हैड्रोन से बना होता है, जो क्वार्क से बना होता है। हैड्रॉन मजबूत अंतःक्रियाओं में शामिल कण होते हैं।

हैड्रॉन का वर्गीकरण: मेसन में एक क्वार्क और एक एंटीक्वार्क होता है बैरियन में तीन क्वार्क होते हैं - न्यूक्लियॉन (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) और

हाइपरॉन्स

स्लाइड 8.क्वार्क मौलिक कण हैं जो हैड्रॉन बनाते हैं। वर्तमान में, क्वार्क के 6 अलग-अलग प्रकार (ज्यादातर वे कहते हैं - स्वाद) ज्ञात हैं। क्वार्क मजबूत अंतःक्रिया रखते हैं, मजबूत, कमजोर और विद्युत चुम्बकीय में भाग लेते हैं। वे आपस में ग्लून्स, शून्य द्रव्यमान वाले कणों और शून्य आवेश का आदान-प्रदान करते हैं। सभी क्वार्कों के लिए एंटीक्वार्क हैं . उन्हें स्वतंत्र रूप से नहीं देखा जा सकता है। उनके पास एक भिन्नात्मक विद्युत आवेश होता है: + 2 / 3e - जिसे U-क्वार्क (ऊपर) और -1 / 3e - d-क्वार्क (नीचे) कहा जाता है।

इलेक्ट्रॉन का क्वार्क संघटन - uud, प्रोटॉन का क्वार्क संघटन - udd

स्लाइड 9.कण जो केंद्रक का हिस्सा नहीं हैं वे लेप्टान हैं। लेप्टान मौलिक कण हैं जो मजबूत बातचीत में भाग नहीं लेते हैं। आज, 6 लेप्टान और उनके 6 एंटीपार्टिकल्स ज्ञात हैं।

सभी कणों में एंटीपार्टिकल्स होते हैं। लेप्टान और उनके एंटीपार्टिकल्स: एक इलेक्ट्रॉन और उनके साथ एक पॉज़िट्रॉन, एक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो और एक एंटीन्यूट्रिनो। म्यूऑन और एंटी-म्यूऑन उनके साथ म्यूऑन न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो। ताओन और एंटीटाओं - टॉन न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो।

स्लाइड 10.प्रकृति में सभी अंतःक्रियाएं चार प्रकार की अभिव्यक्ति हैं मौलिक बातचीतमौलिक कणों के बीच - लेप्टान और क्वार्क।

मजबूत बातचीतक्वार्क प्रभावित होते हैं, और ग्लून्स इसके वाहक होते हैं। यह उन्हें प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और अन्य कण बनाने के लिए एक साथ बांधता है। यह परोक्ष रूप से परमाणु नाभिक में प्रोटॉन के बंधन को प्रभावित करता है।

विद्युतचुंबकीय संपर्कआवेशित कण प्रभावित होते हैं। इस मामले में, विद्युत चुम्बकीय बलों के प्रभाव में, कण स्वयं नहीं बदलते हैं, लेकिन समान आरोपों के मामले में केवल प्रतिकर्षण की संपत्ति प्राप्त करते हैं।

कमजोर बातचीतक्वार्क और लेप्टान प्रभावित होते हैं। सबसे प्रसिद्ध कमजोर अंतःक्रियात्मक प्रभाव डाउन क्वार्क का अप क्वार्क में परिवर्तन है, जो बदले में न्यूट्रॉन को प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और एंटीन्यूट्रिनो में क्षय करने का कारण बनता है।

कमजोर अंतःक्रिया के सबसे आवश्यक प्रकारों में से एक है हिग्स इंटरेक्शन... मान्यताओं के अनुसार, हिग्स फील्ड (ग्रे बैकग्राउंड) कमजोर अंतःक्रियाओं की सीमा को सीमित करते हुए पूरे तरल स्थान को भर देता है। इसके अलावा, हिग्स बोसॉन क्वार्क और लेप्टान के साथ बातचीत करता है, जिससे उनके द्रव्यमान का अस्तित्व सुनिश्चित होता है।

गुरुत्वाकर्षण संपर्क।यह सबसे कमजोर ज्ञात है। इसमें सभी, बिना किसी अपवाद के, सभी प्रकार के संपर्क के कण और वाहक शामिल हैं। यह गुरुत्वाकर्षण के आदान-प्रदान के लिए धन्यवाद किया जाता है - एकमात्र कण जो अभी तक प्रयोगात्मक रूप से नहीं खोजा गया है। गुरुत्वाकर्षण संपर्क हमेशा आकर्षण होता है।

स्लाइड 11.कई भौतिकविदों का मानना है कि, समय के साथ विद्युत चुम्बकीय और कमजोर इंटरैक्शन को इलेक्ट्रोवेक में जोड़ना संभव था, एक सिद्धांत का निर्माण करना संभव होगा जो सभी ज्ञात प्रकार की बातचीत को एकजुट करता है, जिसका नाम "ग्रैंड यूनिफिकेशन" है।

4 . ज्ञान का समेकन।

प्राथमिक एंकरिंग(जे। गोर्डिएन्को द्वारा प्रस्तुति "लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर"। आधुनिक वैज्ञानिक वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति के लिए नई खोजों को प्राप्त करने के लिए कणों के अध्ययन की प्रक्रिया में सुधार करने की कोशिश कर रहे हैं। इसके लिए, भव्य अनुसंधान केंद्र और त्वरक बनाए जा रहे हैं। इनमें से एक भव्य संरचना लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर है।

अंतिम समेकन(समूह कार्य: पाठ्यपुस्तक के प्रश्नों के उत्तर)

आप दो समूहों में विभाजित हैं: पंक्ति १ और पंक्ति २। आपके पास शीट पर एक कार्य है: आपको प्रश्नों का उत्तर देने की आवश्यकता है, और आपको पाठ्यपुस्तक में उत्तर पैराग्राफ 28 (पीपी। 196 - 198) में मिलेंगे।

पहले समूह के कार्य:

कितने मौलिक कण हैं? (४८)

इलेक्ट्रॉन का क्वार्क संघटन? (यूयूडी)

दो सबसे मजबूत अंतःक्रियाओं की सूची बनाएं (मजबूत और विद्युत चुम्बकीय)

ग्लून्स की कुल संख्या? (आठ)

दूसरे समूह के कार्य:

ब्रह्मांड के केंद्र में कितने कण हैं? (६१)

प्रोटॉन की क्वार्क संरचना? (यूडीडी)

दो सबसे कमजोर अंतःक्रियाओं की सूची बनाएं (कमजोर और गुरुत्वाकर्षण)

कौन से कण विद्युत चुम्बकीय संपर्क करते हैं? (फोटॉन)

सवालों के जवाब और कार्ड के आदान-प्रदान के समूह के नेताओं द्वारा वॉयसओवर।

सबक सारांश।

आप आधुनिक भौतिकी के विकास के कुछ पहलुओं से परिचित हो गए हैं और अब आपके पास इस बारे में प्राथमिक विचार हैं कि हमारा विज्ञान किस दिशा में विकसित हो रहा है और हमें इसकी आवश्यकता क्यों है।

6. गृहकार्य। खंड 28.

पहले समूह के कार्य:

1. कुल कितने मौलिक कण हैं? ______________

2. इलेक्ट्रॉन की क्वार्क संरचना? ____________

3. दो सबसे मजबूत अंतःक्रियाओं की सूची बनाएं ______

4. ग्लून्स की कुल संख्या? _______

___________________________________________________________________

दूसरे समूह के कार्य:

1. ब्रह्मांड के केंद्र में कितने कण हैं? ________

2. प्रोटॉन की क्वार्क संरचना? ___________

___________________________________________________________________

पहले समूह के कार्य:

1. कुल कितने मौलिक कण हैं? __________

2. इलेक्ट्रॉन की क्वार्क संरचना? __________

3. दो सबसे मजबूत अंतःक्रियाओं की सूची बनाएं

4. ग्लून्स की कुल संख्या? _________

___________________________________________________________________

दूसरे समूह के कार्य:

1. ब्रह्मांड के केंद्र में कितने कण हैं? ____________

2. प्रोटॉन की क्वार्क संरचना? _________

3. दो सबसे कमजोर अंतःक्रियाओं की सूची बनाएं।

4. कौन से कण विद्युत चुम्बकीय संपर्क करते हैं? ________

___________________________________________________________________

पहले समूह के कार्य:

1. कुल कितने मौलिक कण हैं? _________

2. इलेक्ट्रॉन की क्वार्क संरचना? ______________

3. दो सबसे मजबूत अंतःक्रियाओं की सूची बनाएं

4. ग्लून्स की कुल संख्या? _____

___________________________________________________________________

दूसरे समूह के कार्य:

1. ब्रह्मांड के केंद्र में कितने कण हैं? ________

2. प्रोटॉन की क्वार्क संरचना? _________

3. दो सबसे कमजोर अंतःक्रियाओं की सूची बनाएं।

4. कौन से कण विद्युत चुम्बकीय संपर्क करते हैं? _______