Óra az elemi részecskefizika témában. A "elemi részecskefizika fejlődésének három szakasza" című lecke módszertani fejlesztése. Atom- és magfizika

Kaptelova N.V., fizikatanár, Városi Oktatási Intézmény „Gimnasium No. 79”, Barnaul, Altáj Terület

11. évfolyam

Óra az „Elemi részecskék” témában (2 óra).

Szint – alap

Osztályprofil – humanitárius

Felhasznált szöveg - 64. § „Elemi részecskék” (Mansurov A.N., Mansurov N.A., „Fizika-10-11” tankönyv humanitárius iskoláknak)

Technológia „A kritikus gondolkodás fejlesztése olvasáson és íráson keresztül” (RDMCHP)

Az óra típusa: tájékoztató szöveggel való munka

Célok:

didaktikai – a szöveg közvetett tanulmányozásával, rendszer kialakítása a tanulókban tudományos tudás ról ről elemi részecskékÓ

fejlesztő – a hatékony feldolgozás módszereinek kialakítása az iskolások körében oktatási információk, az önálló tanulás módszerének, a kognitív és kommunikációs kompetenciák fejlesztésének folytatása

oktatási – a tanulók saját kognitív képességeikbe vetett bizalmának és dialektikus-materialista világképüknek a továbbfejlesztése

módszertani - feltételek megteremtése a hallgatók számára az RKMChP technológián alapuló önálló tanulás módszerének elsajátítására

Várható eredmény:

az elemi részecskékről szóló tudományos ismeretek rendszerének tanulói asszimilációja és klaszter formájában történő bemutatása;

minden tanuló megszerzi és megérti a saját tapasztalatát a szöveggel végzett munkán alapuló önálló kognitív tevékenységről egyéni, páros, csoportos, kollektív munkaformákon keresztül (RKMChP technológia).

Megjegyzés: Klaszter - grafikus módszer, amely lehetővé teszi az információk strukturált és rendszerezett formában történő bemutatását, a téma kulcsszavainak azonosítását. A klaszter egy grafikus diagram, amely oválisokból áll. A klaszter közepén, a fő oválisban van a fő probléma, téma, ötlet. A következő szint oválisaiban - jellemzők vagy rendszerezési alapok osztályozása, a harmadik szint oválisaiban - további részletezés stb. A klaszterek nagyon kiterjedtek lehetnek, ezért mindig ki kell választania azt a részletezettségi szintet, amelynél megállhat. Klaszterek segítségével nagy mennyiségű információ jeleníthető meg szisztematikusan.

A fürt kulcsszavakat tartalmaz kulcsfontosságú ötletek szövegtárgyak közötti logikai kapcsolatok jelzése. A csatlakozások sértetlenséget és tisztaságot biztosítanak a képnek.

A klaszter (mint minden grafikus diagram) a vizsgált téma modellje, amely lehetővé teszi a téma egészének megtekintését, „madártávlatból”. A motiváció nő, mert A téma gondolatai könnyebben felfoghatók. Az embernek mindig szüksége van grafikus képekre. Az agy emlékszik a mintákra. Az információk klaszter formájában történő bemutatása a hallgatók részéről hozzájárul annak kreatív feldolgozásához, ezáltal biztosítja az információk megértés szintjén történő asszimilációját. A klaszterek (más sémákhoz hasonlóan) lehetővé teszik a gondolkodás „fellendítését”, rugalmasabbá tételét, a sztereotípiák megszabadulását és a dogmatikus gondolkodás kritikai gondolkodássá alakítását.

Az is fontos, hogy a klaszterek felépítése lehetővé tegye a rendszer azonosítását kulcsszavakat, amellyel az interneten lehet keresni, valamint meghatározni a hallgatói kutatás főbb területeit és kiválasztani az oktatási projektek témáit.

Házi feladat(tanórán kívüli tevékenységek):

1. 65. § (függetlenül az RKMChP technológia használatával)

2. IKT felhasználásával készült klaszterek

(2 és 3 választható)

Lecke script.

Hívás.

A szakasz céljai:

Bátorítás a munkára új információ, érdeklődést ébreszt a téma iránt

- a témában meglévő ismeretek felszínre hozatala

- konfliktusmentes véleménycsere

"Szuggesztív kérdések"

"Fürt"

2. A tanulók kérdéseket kapnak, amelyeken gondolkodni kell és meg kell vitatni:

Kilépés a logikai láncba: természet-test-anyag-molekula-atom-atommag-nukleonok (proton, neutron)-elektron.

Emlékszel, milyen elemi részecskéket ismersz? Tekintsd úgy, mint egy klasztert.

(Proton, neutron, elektron, foton, π-mezon)

A tanulók egyénileg dolgoznak füzetben, majd párban, javaslataik szerint a tanár egy klasztert rajzol a táblára. A hallgatók által javasolt klaszterek egyike:

Lehetséges, hogy ilyen sok közülük a „világegyetem első téglája”, valóban elemi részecskék?

Megértés

A szakasz céljai:

Új ismeretek megszerzése

Fejlesztés különböző típusok olvasás: bevezető, tanulás, asszimiláció, keresés, információszöveg megértési technikák

Elemző-, vita-, kommunikációs készség fejlesztése

"I.N.S.E.R.T. System"

"Fürt"

„Gondolkodj egyedül/párban/csoportban”

Önálló munka szöveggel

Az információ észlelése. Ebben a szakaszban a tanuló dolgozik egyénileg("Gondol egyedül"). Bevezető olvasmány, nyugta alapgondolat a szöveg témájában.

Olvasás tanulmányozása. Egyedi munka ("Gondolkodj magad"). Szövegelemek szemantikai észlelésének műveletei, szavak, mondatok, bekezdések megértése, szövegtárgyak (fő fogalmak, kulcsszavak, ötletek) elkülönítése, szövegtárgyak összefüggéseinek (logikai, ok-okozati, térbeli, időbeli stb.) azonosítása. Egy adott szöveg tartalma és más vizsgált szövegek tartalma közötti kapcsolat megértése, adott szöveg értelmezése ezen összefüggés alapján. Az I.N.S.E.R.T. szövegjelölés használata segít a tartalom megértésében: (I.N.S.E.R.T. – „Interactive Notation System for Enhanced Reading and Thinking”)

- "ismert"

- "ellentmond az elképzeléseknek"

+ - „érdekes és váratlan”

? - "tudj meg többet"

! - "fontos"

Asszimilációs olvasás. A szöveg megértésének ellenőrzése. Diákok párban("Gondolkodj párban") hangzik el saját szavaiddal válaszoljanak egymásnak a szöveggel kapcsolatos kérdésekre.

Információk feldolgozása. Egyedi munka ("Gondolkodj magad"). Információk bontása kapcsolódó részekre. A kapott információk rendszerezési és minősítési indokainak azonosítása.

Feldolgozott információ szintézise. Egyedi munka ("Gondolkodj magad"). Csoportosítás, információk kombinálása, klaszter létrehozása. A kapott információ „más nyelvre” fordítása: a szavak nyelvéről a diagramok nyelvére, a verbális nyelvről a grafika nyelvére.

Egyedi klaszterek bemutatása, védelme párban("Gondolkodj párban"), akkor csoportokban("Gondolkozzunk együtt")

Az információ „fordított fordítása”: a diagramok nyelvéről a szavak nyelvére, a grafikus nyelvről a verbálisra, és az információt saját szavakkal közöljük. Eszmecsere beszélgetésben vagy vitában. Érvelés, építő kritika, pontosítás, közös a klaszter véglegesítése.

Visszaverődés

Gondolkodj el a leírtak jelentésén;

Tekintse meg a lecke tartalmát saját élettapasztalata fényében

"Vissza a klaszterbe"

"Kilépési kártya"

A csoportos klaszterek több lehetőségének bemutatása és védelme az osztály előtt, kollektív vita.

Javasolt végső klaszteropció:

2. Feladat: Hasonlítsa össze ezt a klasztert a lecke elején javasolt klaszterrel! (!!!)

Keress rajta helyet egy elektronnak, protonnak, neutronnak, fotonnak, π-mezonnak.

Vonja le a következtetést. ( Az elemi részecskékkel kapcsolatos ismeretek jelentős növekedése!)

3. (Összefoglalás és motiváció a további kognitív tevékenységhez). Térjünk vissza azokhoz a kérdésekhez, amelyekkel az órát kezdtük. Találtál rájuk választ? Milyen kérdések maradtak megválaszolatlanul? Milyen újak jelentek meg? Hol keressünk válaszokat?

Miből áll a minket körülvevő világ?

Az anyag szerkezete beágyazott babák végtelen sorozatához hasonlít, vagy az osztódási folyamat leáll, amikor egy oszthatatlan elemi részecskét fedeznek fel?

Melyek a legősibb alapvető részecskék, amelyekből az összes többi készül?

Létezik-e olyan szintű anyagszerveződés a természetben, hogy nincs ennél mélyebb?

Lehetséges, hogy egy ilyen szám (több mint 400) „az Univerzum első téglája”, valóban elemi részecskék?

Hogyan lehet eligazodni az elemi részecskék ilyen sokaságában?

Mely részecskék valóban „elemi”?

(Gondolkodjon egyedül/párban/csoportban). Vita.

Egyedi papírmunka(10 perc) „Kilépési kártya” - 1) a lecke legfontosabb ötlete; 2) egy kérdés az óra témájában 3) általános megjegyzés az óra anyagához

Az órán végezzen önértékelést a munkájáról (elégedett magával, nem túl boldog, nem boldog, miért?).

IV. Házi feladat (tanórán kívüli munka)

Lehetőséget adni a tanulóknak önálló munkavégzésre az óra során megszerzett ismeretek elmélyítése érdekében;

Az önálló tanulási tevékenység készségének gyakorlása;

Fejleszteni Kreatív készségek iskolások

1. Tanulmányozza a 65. §-t (függetlenül az RKMChP technológia használatával)

2. A 65. § szerinti klaszterek, IKT felhasználásával készültek

3. Alkotó munka érdekes témában.

(2 és 3 választható)

A tanulók megfigyelései mutatják meg, hogy a klaszterek felépítését ők úgy érzékelik kreativ munka , ahol lehetőség van a saját problémalátás megvalósítására, saját szemléletmódra, változékonyságra, hogyan eszközökönmegvalósítás, önmegerősítés.

Az egyéni, páros, csoportos és kollektív munka lehetősége pszichológiai komfortérzetet teremt oktatási folyamat. Beleértve minden tanulót három típusba

tevékenység (gondolkodás, írás, beszéd) „belső információfeldolgozást” biztosít. Ezek a tényezők hozzájárulnak ahhoz, hogy a tanulók a megértés, a megértés szintjén beépítsék az új tananyagot, fejlődjenek oktatási-kognitív motivációjuk és aktivitásuk (különösen azon tanulók esetében, akik nem illeszkednek jól a hagyományos, szemléltető és magyarázó tanítás rendszerébe). És ami a legfontosabb - ők gyakorlatilag fő- az új ismeretek önálló megszerzésének módja, fejlesztik a funkcionális műveltséget.

A fent leírt kreatív szövegfeldolgozáson alapuló tanítási technológia lehetővé teszi a tanítást érdekes, gyors, minőségiés elégedettségérzetet ad a tanulókban.

Példák klaszterek végrehajtására az „Alapvető kölcsönhatások” és „Alapvető részecskék” témakörben:

Cél: Ismertesse a tanulókkal az elemi részecskéket, alapvető tulajdonságaikat és osztályozásukat

Az órák alatt

Új anyag (előadásban elhangzik)

Az atom és az atommag szerkezetének vizsgálatai kimutatták, hogy az atom összetétele elektronokat, protonokat és neutronokat tartalmaz. Szokás volt ezeket a részecskéket eleminek nevezni. A fotont (), a pozitront (e +) és a neutrínót (v), amelyek közvetlenül kapcsolódnak az atomhoz és az atommaghoz, elemi részecskéknek is kezdték nevezni.

Az eredeti terv szerint az elemi részecskék a legegyszerűbb részecskék, amelyekből a létező világ anyaga (atomjai) felépül.

Az elemi részecskéket kezdetben valami örökkévalónak, változatlannak, elpusztíthatatlannak képzelték el, az elemi részecske képét pedig egy homokszem vagy egy szerkezet nélküli kis golyó képével társították.

Manapság az elemiségnek nincs egyértelmű kritériuma. Az "elemi részecske" fogalma manapság nagyon összetett.

Soroljuk fel röviden az ismert elemi részecskéket történeti felfedezésük sorrendjében.

Módszertani megjegyzések: Kérjük a tanulókat, hogy a további magyarázatkor töltsék ki az alábbi táblázatot (1. melléklet)

Melyik típusba tartozik?	Részecske neve	Kijelölés	Nyitás éve	Töltés q	Részecske tömeg

Az elektront J. J. Thomsan fedezte fel 1897-ben. Más elemi részecskék tömegét általában az elektron tömegén keresztül fejezik ki.

1900-ban M. Planck és különösen 19005-ben. A. Einstein megmutatta, hogy a fény külön részekből – fotonokból – áll. A fotonnak nincs töltése, nyugalmi tömege = 0. A foton csak a fénysebességű mozgás során létezhet.

Rutherford részecskeszórási kísérletei 1911-ben. A proton felfedezéséhez vezetett. Proton tömege = 1836 m e

A legtöbb fizikus abban bízott, hogy végre sikerült a természet kémiai elemeinek és anyagainak teljes sokféleségét két egyszerű entitásra redukálni: elektronokra és protonokra. Az akkori fizikusok által az anyag szerkezetéről rajzolt kép a tudományos szépség és kecses érzetet keltette. Az 1911-től kezdődő időszakban 1932-ig Sok tudóst elégedettséggel töltött el, hogy beteljesíthette a tudományos kutatás évszázados álmát.

Azonban 1928 P. Dirac, majd 1932-ben K. Anderson felfedezett ilyen részecskéket, az ún pozitronok (e+)

A pozitron az első elméletileg megjósolt elemi részecske.

1932-ben D. Chadwig felfedezett egy neutront, amelynek tömege = 1838 m e

A szabad állapotú neutron a protontól eltérően instabil, protonná és elektronná bomlik, felezési ideje T = 1,01 10 3 s. Az atommag belsejében egy neutron korlátlan ideig létezhet.

1931-1933-ban. W. Pauli a -bomlást elemezve azt javasolta, hogy a bomlás során a proton és az elektron mellett egy másik, 0 nyugalmi tömegű semleges részecske is emittálódik. Ezt a részecskét hívták neutrino()

Csak 1956-ban K. Cowan és munkatársai egy atomreaktorban előállított antineutrínót() fedeztek fel. A reakció tanulmányozásakor „elkapták”: p+ v n+e +, a neutrínó az n+p+e - reakciót váltja ki.

1937-ben K. Anderson és S. Nedderman 206,7 m e tömegű töltött részecskéket fedezett fel, ezeket a részecskéket -mezonoknak (+ és -) nevezték, amelyek töltése +e és -e. Jelenleg ezeket a részecskéket -részecskéknek vagy -müonoknak nevezik.

1947-ben S. Powell, G. Occhialini és mások angol tudósok fedezték fel a -mezonokat (a mezon az elsődleges mezon, amely bomlásakor müonokat ad)

A mezon töltése +e és -e, tömege 273,2 m e. Valamivel később, mint 1950-ben fedeztek fel egy semleges -mezont (o), amelynek tömege 264,2 m e. Jelenleg háromféle -mezon létezik ismertek: -, o, +, intenzív kölcsönhatásba lépnek a nukleonokkal, és könnyen keletkeznek, amikor a nukleonok atommagokkal ütköznek, i.e. nukleáris aktívak. Jelenleg úgy gondolják, hogy a mezonok olyan nukleáris mezőkvantumok, amelyek a nukleáris erők nagy részéért felelősek.

1949-1950 között Megkezdődött az elemi részecskék szó szerinti „inváziója”, számuk rohamosan nőtt.

Az újonnan megjelent részecskék két csoportra oszthatók:

Az első csoportba a körülbelül 966 m e és 974 m e tömegű részecskék tartoznak, amelyeket jelenleg K-mezonoknak neveznek. A K + és K - mezonok körülbelül 966,3 m e tömeggel és +e és -e elektromos töltésekkel ismertek. 974,5 m e tömegű semleges K-mezonok (K o és K o) ismertek.

A részecskék második csoportját hiperonoknak nevezzük. Jelenleg a következő hiperonok ismertek:

1955-ben Felfedezték az antiprotont, 1956-ban pedig az antineutront.

Mögött utóbbi évekúj, szokatlanul rövid élettartamú, 10 -22 - 10 -23 mp nagyságrendű kvázirészecskéket (rezonanciaállapotokat) fedeztek fel, ilyenkor még a részecskék nyomait sem lehet rögzíteni és létezésük csak közvetett alapján ítélhető meg megfontolások, bomlásuk viselkedésének elemzéséből.

Az elmúlt években egy második típusú neutrínót fedeztek fel, az úgynevezett müonneutrínót (antineutrínót), és amely például a -mezonok bomlása során bocsát ki;

III csoport- nehéz részecskék vagy barionok

Ez a csoport a következőket tartalmazza:

Nukleonok és antirészecskéik
Hyperonok és antirészecskéik

Termonukleáris energia alkalmazása a Tokamak létesítmény példáján

A tanulókat arra kérik, hogy válaszoljanak a következő kérdésekre:

Milyen nukleáris reakciót nevezünk termonukleárisnak? (orális)
Hogyan lehet megtenni termonukleáris reakció?
Ismertesse a Tokamak telepítés működési elvét (írásban, kiegészítő irodalom felhasználásával)
Magyarázza el a termonukleáris fúziós lézerberendezés működési elvét" (írásban, kiegészítő irodalom felhasználásával)

Óravázlat

ebben a témában

"A koncepció

az elemi részecskékről"

(11. évfolyam)

fizika tanár

Cherpita Valerij Nyikolajevics

GBOU Iskola 2051

Moszkva városai

Az elemi részecskék fogalma.

Az elemi részecskék osztályozása.

/data/files/u1514922328.pptx (Előadás az „Az elemrészecskék fogalma” témában tartott leckéhez)

Az óra céljai: megismertetni a tanulókkal az elemi részecskéket, mint az anyag egyetlen képviselőjét 10-nél alacsonyabb szinten¯ ¹⁵ m térbeli méretek és távolságok; feltárni általános tulajdonságok elemi részecskék, adja meg osztályozásukat.

Tanterv

A lecke lépései	Idő, min	Módszerek és technikák
Bevezetés: nevelési problémák felállítása az órán	3 - 5	Tanári történet és megfogalmazás
Új anyag tanulmányozása: elemi részecskék fogalma, részecskék osztályozása, kvarkok stb.	30 - 35	Tanári mese beszélgetési elemek felhasználásával. Munka a tankönyvvel. Tankönyvi anyag. Asztal. Jegyzetfüzet bejegyzései
Összefoglalva, kiemelve a lényeget. Házi feladat	5 - 7	Beszélgetés a kérdésekről. Következtetések megfogalmazása

1. A fizika tanfolyam során a hallgatók többször találkoztak elemi részecskékkel. Már az első szakaszban az elektronokat tanulmányozták; továbbá sok esetben használták az elektron fogalmát. A kvantumfizikában a diákok a protonról és a neutronról tanultak.

A záró órák iskolai előadások formájában is lebonyolíthatók, beleértve a beszélgetés elemeit és a tanulók rövid előadásait az egyéni témákról. A tanulók kognitív aktivitásának fenntartásához az órán biztosítani kell tevékenységük változását, az információs anyagot (történet, üzenet) kombinálni reproduktív anyaggal (kérdésekre adott válaszok, önálló munkavégzés tankönyvvel) és problematikus (problémafelvetés, hipotézisek felállítása stb.). Az órák előkészítésekor ügyeljen a szemléltető eszközökre, készítsen táblázatokat, fényképeket a pályákról stb. A kurzusban már nem jut idő a bevezetett fogalmak ismételt alkalmazására, ezért szükséges az újat minél jobban összekapcsolni a korábban tanultakkal.

2. Új anyag bemutatása.Ahogy a tudomány mélyebbre ásott az anyag szerkezetében, molekulákat, atomokat fedezett fel, rájött, hogy az atom magból és elektronokból áll, és végül megállapította összetett szerkezet atommag, amely protonokat és neutronokat tartalmaz.

Ha figyelembe vesszük az anyag szerkezetét, figyelembe véve ezt az információt, akkor a mikrokozmoszban kis távolságok szintjén körülbelül 10¯¹⁴ - 10¯¹⁵ m, arra a következtetésre juthatunk, hogy az anyag protonokból, neutronokból és elektronokból áll. De az anyagot a természetben nemcsak anyag, hanem elektromágneses tér is képviseli. Az elektromágneses mező is mikrorészecskékből - fotonokból áll.

A mikrorészecskéket - fotonokat, elektronokat, protonokat, neutronokat - elemi részecskéknek nevezzük. Az „elemi” szó az anyag mögött meghúzódó legegyszerűbb elemet jelenti: minden anyagi tárgy – test, mező – ezekből a részecskékből áll. Amikor ezt a kifejezést bevezették, azt feltételezték, hogy az elemi részecskéknek nincs belső szerkezetük, pl. már nem állnak semmiből. Most az elemiség fogalmát tisztáztuk, amint azt az alábbiakban tárgyaljuk.

Jelenleg több mint 400 mikrorészecskét fedeztek fel, amelyek mérete, tömege, elektromos töltése (és néhány egyéb tulajdonsága) hasonló a fent felsoroltakhoz. Mindegyiket eleminek is nevezik.

Funkció a legtöbb elemi részecske – azokinstabilitás. Minden részecske, kivéve az üregben lévő fotonokat, az elektronokat, a protonokat, a neutronokat (az atommagban) és a neutrínórészecskéket, spontán bomlik, végül stabilizálódik. Ezek a folyamatok hasonlóak az atommagok radioaktív bomlásához. Az instabil elemi részecskék átlagos élettartama; azok a részecskék, amelyek élettartama rendkívül rövid vagy viszonylag stabil10 ¯ ⁶ - 10 ¯ ¹⁴ s, avannak olyan részecskék is, amelyek csak élnek10 ¯ ²² - 10 ¯ ²³ Val vel.

Az atommagon kívüli neutron is instabil: átlagos élettartama 16 perc, de a rövid élettartamú részecskék élettartamához képest ez nagyon hosszú.

Nyilvánvaló, hogy ha az Univerzum egyszer létrejött volna, akkor fennállása alatt a mai napig minden instabil elemi részecske elbomlott, stabillá alakult volna vagy eltűnt volna, energiáját feladva a stabil anyagrészecskék hőmozgásának. Honnan származnak a rövid élettartamú részecskék? Felfedezték és megkapták mind a nukleáris reakciókban, mind pedig különféle reakciók stabil elemi részecskékkel. A reakció akkor következik be, amikor az egyik elemi részecske ütközik a másikkal, vagy spontán szétesik. A reakció eredményeként új részecskék képződnek, a részecskék kölcsönös átalakulása következik be.

Példaként a bomlási reakcióra a következő reakciót adjuk:

n → p + e¯+ ṽ ,

ahol a neutron protonná, elektronná és antineutrínóvá bomlik.

Az antineutrínók és a neutrínók nagyon alacsony nyugalmi tömegű részecskék, amelyek több ezerszer kisebbek, mint a legkönnyebb részecske - az elektron. Elektromosan semlegesek. A neutrínó egy stabil részecske. Hosszú ideje, az elméleti előrejelzés után a neutrínók tevékenységét nem tudták kísérletileg rögzíteni. Végül 1956-ban végrehajtották a reakciót

p + ṽ → n + e˖

amelyben egy neutron és egy pozitív töltésű elektron – egy pozitron – keletkezett.

A pozitront a tapasztalat során fedezik fel, amikor elektronnal találkozik; az elektronnal együtt „eltűnik”:

e˖ + e¯ → 2y

A reakciót únmegsemmisítéselektron-pozitív pár; Ennek eredményeként két foton képződik, amelyeket speciális számlálók rögzítenek.

Kölcsönös konvertibilitásalapvetőA részecskék a kölcsönhatások során a második jellemzőjük.

Az összes elemi részecskében rejlő harmadik tulajdonság azMinden részecskének van egy ikerteste – egy antirészecske.Ha egy részecske elektromosan feltöltött, akkor az antirészecske ellentétes előjelű töltést hordoz. De a töltetlen részecskéknek is vannak antirészecskéi. Amikor találkoznak, a részecske és az antirészecske közötti kölcsönhatás a megsemmisülésükhöz vezet, azaz. az eltűnéshez, a fotonokká vagy más részecskékké való átalakuláshoz. Jelenleg szinte minden ismert részecske esetében felfedeztek antirészecskéket, beleértve az antiprotont és az antineutront is. Még egy antirészecskékből álló atomot, az antihéliumot is sikerült előállítani, így elvileg az antianyag létezésének lehetőségéről beszélhetünk. Az anyag és az antianyag kombinációja az anyag mezővé való átalakulásához, az anyag megsemmisüléséhez kell, hogy vezessen az energia, a lendület és az elektromos töltés megmaradásának törvényei keretein belül; így a nyugalmi tömegnek megfelelő energia szabadul felmc². De ma már tudjuk, hogy az Univerzum csak anyagból áll, és nincs benne antianyag, ahogyan nincs vagy nagyon kevés stabil antirészecske.

Ezután adnia kellelemi részecskék osztályozásaaz összes részecske tömeg szerinti felosztásával osztályokba: leptonok, mezonok, barionok. Az elemi részecskék táblázatának mérlegelésekor és elemzésekor figyelmet fordítunk jellemzőikre: tömegekre, töltésekre, élettartamra. Tájékoztatjuk, hogy a táblázat tartalmazza a fő részecskéket - stabil és viszonylag stabil. Sok instabil részecske - mezonok és barionok, úgynevezettrezonanciák, - nem szerepel a táblázatban.

Beszéljük meg a részecskeméreteket. A modern adatok szerint a fotonok és leptonok nem mutatnak kiterjedést vagy belső szerkezetet a kísérletekben. Ebből a szempontból valóban elemi (elsődleges) részecskék közé sorolhatók. A mezonok és barionok mérete 10-es nagyságrendű¯ ¹⁵ m) A nagyon nagy energiájú elektronok általuk történő szórásával kapcsolatos kísérletek – Rutherford kísérleteihez hasonlóan – a mezonok és barionok belső szerkezetének jelenlétére engednek következtetni. Azt mondhatjuk, hogy nem elemiek, hanem szubelemi részecskékből állnakkvarkok.

Az elemi részecskék tanulmányozása során nem érintjük a természetben létező második makroszkopikus mezőt, a gravitációs mezőt. Elméletileg megállapították, hogy mikroszinten ún. mezőkvantumokból állgravitonok. Ezek a fotonokhoz hasonlóan nyugalmi tömeg és töltés nélküli részecskék. A gravitont azonban kísérletileg nem észlelték.

3. Összegzés. Visszaverődés

Házi feladat

Az elemi részecskék világa

Óra a 11. osztályban

Az óra célja:

Nevelési:

Megismertetni a hallgatókkal az elemi részecskék szerkezetét, az erők és az atommagon belüli kölcsönhatások jellemzőit; megtanulja összefoglalni és elemezni a megszerzett ismereteket, helyesen kifejezni gondolatait; elősegíti a gondolkodás fejlődését, az információ strukturálásának képességét; érzelmi és értékalapú attitűdök kialakítása a világgal szemben

Nevelési:

Folytassa a gondolkodás, az elemzés, az összehasonlítás és a logikus következtetések levonásának képességének fejlesztését.

Fejleszti a kíváncsiságot, a tudás és a tapasztalat alkalmazásának képességét különböző helyzetekben.

Nevelési:

Intellektuális csapatmunka képességek fejlesztése; az erkölcsi öntudat alapjaira nevelés (gondolat: tudós, felfedező felelőssége felfedezései gyümölcseiért);

A tanulók érdeklődésének felkeltése a népszerű tudományos irodalom és a konkrét jelenségek felfedezésének előfeltételeinek tanulmányozása iránt.

Az óra célja:

Olyan feltételeket kell teremteni az intellektuális és kommunikációs kompetenciák fejlesztéséhez, amelyekben a hallgató képes lesz:

Nevezze meg az elemi részecskék fő típusait!

Megérteni a világ modern standard modelljének kétértelműségét;

Fogalmazza meg elképzeléseit az elemi részecskék fejlődéstörténetéről;

Elemezze a fejlesztés szerepét elemi fizika;

Osztályozza az elemi részecskéket összetételük szerint;

Gondoljon arra, hogy saját álláspontra van szüksége, toleránsnak kell lennie egy másik nézőponttal szemben;

Csoportmunka során mutasson konfliktusmentes kommunikációt.

Az óra típusa:új anyagok tanulása.

Az óra formátuma: kombinált óra.

Az óra módszerei: verbális, vizuális, gyakorlati.

Felszerelés: számítógépes prezentáció, multimédiás projektor, munkafüzet diák, személyi számítógép.

A lecke lépései	Idő, min.	Módszerek és technikák
1.Szervezeti bemutatkozás. Oktatási probléma megfogalmazása.		Rögzítse az óra témáját. Tanári történet.
2. Ismeretek felfrissítése (tanulói bemutató)		A tanuló története a meglévő tudásról, az új dolgok elsajátításának előfeltételeiről.
3. Új tananyag elsajátítása (tanári előadás)		Tanári történet diákkal. Megfigyelés. Beszélgetés. Diáktörténet diákkal.
4. A tanult anyag gyakorlása. Konszolidáció.		Konszolidáció az alátámasztó jegyzetek szerint és a tankönyvvel dolgozni. Válaszok a biztonsági kérdésekre.
5. Összegzés. Házi feladat		A fő dolog azonosítása a tanár és a diákok által.

Az órák alatt

Idő szervezése lecke(köszönés, a tanulók órára való felkészültségének ellenőrzése)

Ma a leckében különböző nézeteket fogunk megvizsgálni a világ szerkezetéről, milyen részecskékből áll minden, ami körülvesz bennünket. A lecke előadásszerű lesz, és többnyire figyelmet igényel.

A lecke elején szeretném felhívni a figyelmüket a részecskék tanának keletkezésének történetére.

2. Az ismeretek frissítése (Aleksakhina V. „A részecskékkel kapcsolatos ismeretek fejlődésének története” előadása)

2. dia. Ősi atomizmus- ezek az ókori tudósok elképzelései a világ felépítéséről. Démokritosz szerint az atomok örökkévalóak, változatlanok, oszthatatlanok, különböző alakú és méretű részecskék, amelyek egyesülve és szétválva keletkeztek. különböző testek.

3. dia. Dirac, Galileo és Newton tudósok felfedezésének köszönhetően a relativitás elvét, a dinamika törvényeit, a megmaradás törvényeit, a törvényt. egyetemes gravitáció, a 17. században a régiek atomizmusa jelentős változásokon ment keresztül és meghonosodott a tudományban mechanikus kép a világról, amely gravitációs kölcsönhatáson alapult - minden test és részecske ki van téve ennek, töltéstől függetlenül.

4. dia. Az elektromos, mágneses és optikai jelenségek tanulmányozása során felhalmozott tudás a világkép kiegészítésének, fejlesztésének igényéhez vezetett. Így a 19. században és egészen a 20. század elejéig elektrodinamikus kép a világról. Már kétféle kölcsönhatást vizsgált - gravitációs és elektromágneses. De csak a hősugárzást, az atom stabilitását, a radioaktivitást, a fotoelektromos hatást nem sikerült megmagyarázniuk, vonalspektrum.

5. dia. A 20. század elején megjelent az energiakvantálás ötlete, amelyet Planck, Einstein, Bohr, Stoletov, valamint Louis de Broglie hullám-részecske dualizmusa támogatott. Ezek a felfedezések jelezték a megjelenést kvantumtér képe a világról, amelyben erős interakció is hozzáadásra került. Megkezdődött az elemi részecskefizika aktív fejlődése.

3. Új anyagok tanulása

A 20. század harmincas éveiig a világ szerkezete leginkább úgy tűnt a tudósok számára. egyszerű formában. Úgy gondolták, hogy az összes anyagot alkotó részecskék „teljes halmaza” a proton, a neutron és az elektron. Ezért nevezték eleminek. E részecskék közé tartozik az elektromágneses kölcsönhatások hordozója, a foton is.

6. dia.Modern szabványos világmodell:

Az anyag kvarkokból, leptonokból és részecskékből áll - a kölcsönhatás hordozói.

Valamennyi elemi részecske esetében fennáll az antirészecskék kimutatásának valószínűsége.

Hullám-részecske kettősség. A bizonytalanság és a kvantálás elvei.

Az erős, elektromágneses és gyenge kölcsönhatásokat nagy egységes elméletek írják le. Az egységes gravitáció megmarad.

7. dia. Az atommag hadronokból áll, amelyek kvarkokból állnak. A hadronok olyan részecskék, amelyek erős kölcsönhatásban vesznek részt.

A hadronok osztályozása: A mezonok egy kvarkból és egy antikvarkból állnak A barionok három kvarkból állnak - nukleonokból (protonokból és neutronokból), ill.

hiperonok.

8. dia. A kvarkok a hadronokat alkotó alapvető részecskék. Jelenleg 6 különböző fajtája (gyakrabban ízesítőnek) ismert a kvarknak. A kvarkok erős kölcsönhatásban állnak, és erős, gyenge és elektromágneses kölcsönhatásokban vesznek részt. Gluonokat, nulla tömegű és nulla töltésű részecskéket cserélnek egymással. Minden kvark számára vannak antikvarkok . Szabad formában nem figyelhetők meg. Frakcionális elektromos töltésük van: +2/3е - U-kvarkoknak (fent) és -1/3е - d-kvarknak (alul) hívják.

Az elektron kvark összetétele uud, a proton kvark összetétele udd.

9. dia. Azok a részecskék, amelyek nem részei a magnak, leptonok. A leptonok alapvető részecskék, amelyek nem vesznek részt erős kölcsönhatásokban. Ma 6 lepton és 6 antirészecskéjük ismert.

Minden részecskében anticiszták vannak. Leptonok és antirészecskéik: elektron és pozitron velük, elektronneutrínó és antineutrínó. Müon és antimuon velük müonneutrínó és antineutrínó. Taon és antitaon - taon neutrínó és antineutrínó.

10. dia. A természetben minden interakció négy típus megnyilvánulása alapvető kölcsönhatások alapvető részecskék - leptonok és kvarkok között.

Erős interakció A kvarkok érzékenyek, és a gluonok a hordozói. Összeköti őket protonok, neutronok és egyéb részecskékké. Közvetve befolyásolja a protonok kötődését az atommagokban.

Elektromágneses kölcsönhatás a töltött részecskék érzékenyek. Ebben az esetben az elektromágneses erők hatására maguk a részecskék nem változnak, csak azonos nevű töltések esetén nyerik el a taszító tulajdonságot.

Gyenge interakció A kvarkok és a leptonok érzékenyek. A gyenge kölcsönhatás leghíresebb hatása a down kvark up kvarkká történő átalakulása, ami viszont egy neutron protonná, elektronná és antineutrínóvá bomlását okozza.

A gyenge interakció egyik legjelentősebb típusa az Higgs interakció. Feltételezések szerint a Higgs-mező (szürke háttér) az egész teret folyadékkal tölti meg, korlátozva a gyenge kölcsönhatások tartományát. A Higgs-bozon kölcsönhatásba lép a kvarkokkal és leptonokkal is, biztosítva ezek tömegének létezését.

Gravitációs kölcsönhatás. Ez a leggyengébb ismert. Kivétel nélkül mindenfajta kölcsönhatás minden részecske és hordozója részt vesz benne. Ezt a gravitonok cseréjének köszönhetően hajtják végre - az egyetlen olyan részecskék, amelyeket kísérletileg még nem fedeztek fel. A gravitációs kölcsönhatás mindig vonzerőt jelent.

11. dia. Sok fizikus abban reménykedik, hogy ahogy sikerült az elektromágneses és a gyenge kölcsönhatásokat az elektrogyenge erővel kombinálni, végül képesek lesznek felépíteni egy elméletet, amely egyesíti az összes ismert fajok kölcsönhatások, amelyek neve „Nagy Egyesítés”.

4 . A tudás megszilárdítása.

Elsődleges konszolidáció(Gordienko Zh. „Nagy hadronütköztető” előadása. A modern tudósok igyekeznek javítani a részecskék tanulmányozásának folyamatát, hogy új felfedezéseket tegyenek a tudományos és technológiai haladás érdekében. Ebből a célból grandiózus kutatóközpontokés gyorsítók. Az egyik ilyen grandiózus építmény a Large Hadron Collider.

Végső konszolidáció(csoportmunka: válaszok a tankönyv kérdéseire)

Két csoportra oszthatók: 1. sor és 2. sor. Van egy feladatod papírlapokon: kérdésekre kell válaszolnod, és a válaszokat a 28. bekezdésben található tankönyvben találod (196-198. oldal).

Első csoportfeladatok:

Hány alapvető részecske van összesen? (48)

Az elektron kvark összetétele? (uud)

Sorolja fel a két legerősebb erőt (erős és elektromágneses)

A gluonok teljes száma? (8)

Második csoport feladatai:

Hány részecske van az univerzum szívében? (61)

A proton kvark összetétele? (udd)

Sorolja fel a két leggyengébb erőt (gyenge és gravitációs)

Milyen részecskék hajtanak végre elektromágneses kölcsönhatást? (foton)

A csoportvezetők hangoztatják a kérdésekre adott válaszokat és a kártyákat.

Óra összefoglalója.

Megismerkedtél a modern fizika fejlődésének néhány aspektusával, és most meg is tettél elemi ábrázolások arról, hogy tudományunk milyen irányba fejlődik, és miért van rá szükségünk.

6. Házi feladat. 28. bekezdés.

Első csoportfeladatok:

1. Hány alapvető részecske van összesen? __________________

2. Az elektron kvark összetétele? ____________

3. Sorolja fel a két legerősebb kölcsönhatást ______

4. Összes gluonok száma? _______

___________________________________________________________________

Második csoport feladatai:

1. Hány részecske van az univerzum mögött? ________

2. A proton kvark összetétele? ___________

___________________________________________________________________

Első csoportfeladatok:

1. Hány alapvető részecske van összesen? __________

2. Az elektron kvark összetétele? __________

3. Sorolja fel a két legerősebb kölcsönhatást ___________________________________________________________________________________________

4. Összes gluonok száma? _____________

___________________________________________________________________

Második csoport feladatai:

1. Hány részecske van az univerzum mögött? ____________

2. A proton kvark összetétele? _____________

3. Sorolja fel a két leggyengébb kölcsönhatást _________________________

4. Milyen részecskék hajtanak végre elektromágneses kölcsönhatást? ______

___________________________________________________________________

Első csoportfeladatok:

1. Hány alapvető részecske van összesen? _____________

2. Az elektron kvark összetétele? __________________

3. Sorolja fel a két legerősebb kölcsönhatást ________________________________________________________________________________

4. Összes gluonok száma? _____

___________________________________________________________________

Második csoport feladatai:

1. Hány részecske van az univerzum mögött? ______

2. A proton kvark összetétele? _____________

3. Sorolja fel a két leggyengébb kölcsönhatást __________________________

4. Milyen részecskék hajtanak végre elektromágneses kölcsönhatást? _______

Önkormányzati költségvetés oktatási intézmény –

átlagos általános iskola 7. szám Belgorod

Nyilvános óra a fizikában

11. évfolyam

"elemi részecskék"

Elkészült és lebonyolított:

fizika tanár

Polshchikova A.N.

Belgorod 2015

Téma: Elemi részecskék.

Az óra típusa: tanulás és az új ismeretek elsődleges megszilárdítása

Oktatási módszer: előadás

A tanulói tevékenység formája: frontális, kollektív, egyéni

Az óra célja: bővítse a tanulók megértését az anyag szerkezetéről; mérlegelje az elemi részecskefizika fejlődésének főbb szakaszait; adja meg az elemi részecskék fogalmát és tulajdonságait.

Az óra céljai:

Nevelési : megismertetni a hallgatókkal az elemi részecske fogalmát, az elemi részecskék tipológiáját, valamint az elemi részecskék tulajdonságainak vizsgálati módszereit;

Fejlődési: a tanulók kognitív érdeklődésének fejlesztése, biztosítva az aktív kognitív tevékenységbe való lehetséges bekapcsolódásukat;

Nevelési: egyetemes emberi tulajdonságok nevelése - észlelés tudatosítása tudományos eredményeket a világban; a kíváncsiság és a kitartás fejlesztése.

Felszerelés a leckéhez:

Didaktikai anyagok: tankönyvanyag, tesztkártyák és táblázatok

Szemléltetőeszközök: bemutatás

Az órák alatt

(Bemutatás)

1. Az óra kezdetének megszervezése.

A tanári tevékenység: Kölcsönös üdvözlés a tanár és a tanulók között, a tanulók rögzítése, a tanulók órára való felkészültségének ellenőrzése. A figyelem megszervezése és a tanulók bevonása a munka üzleti ritmusába.

Előre jelzett tanulói aktivitás: a figyelem és a munka üzleti ritmusába való beilleszkedés megszervezése.

2. Felkészülés az óra fő szakaszára.

A tanári tevékenység: Ma egy új szakasz tanulmányozásába kezdünk " Kvantumfizika" - "Elemi részecskék." Ebben a fejezetben az elsődleges, tovább bomló részecskékről lesz szó, amelyekből minden anyag felépül, az elemi részecskékről.

A fizikusok a magfolyamatok tanulmányozása során fedezték fel az elemi részecskék létezését, így a 20. század közepéig az elemi részecskefizika a magfizika egyik ága volt. Jelenleg a részecskefizika ill magfizika a fizika közeli, de egymástól független ágai, amelyeket a számos vizsgált probléma és az alkalmazott kutatási módszerek közössége egyesít.

Az elemi részecskefizika fő feladata az elemi részecskék természetének, tulajdonságainak és kölcsönös átalakulásának tanulmányozása.

Ez lesz a fő feladatunk az elemi részecskék fizikájának tanulmányozásában is.

3. Új ismeretek és cselekvési módszerek asszimilációja.

A tanári tevékenység: Óra témája: "Az elemi részecskefizika fejlődési szakaszai." Ebben a leckében a következő kérdéseket fogjuk megvizsgálni:

Az eszmék fejlődésének története, hogy a világ elemi részecskékből áll

Mik azok az elemi részecskék?

Hogyan lehet izolált elemi részecskét előállítani, és lehetséges-e?

A részecskék tipológiája.

Az az elképzelés, hogy a világ alapvető részecskékből áll, hosszú múltra tekint vissza. Ma az elemi részecskefizika fejlődésének három szakasza van.

Nyissuk ki a tankönyvet. Ismerkedjünk meg a szakaszok, időkeretek elnevezéseivel.

1. szakasz. Elektrontól pozitronig: 1897 - 1932.

2. szakasz. Pozitrontól kvarkig: 1932-1964.

3. szakasz. A kvark hipotézistől (1964) napjainkig.

A tanári tevékenység:

1. szakasz.

Elemi, i.e. a legegyszerűbb, tovább oszthatatlan, így képzelte el az atomot a híres ókori görög tudós, Démokritosz. Hadd emlékeztesselek arra, hogy az „atom” szó fordításban „oszthatatlant” jelent. Az összes környező objektumot alkotó apró, láthatatlan részecskék létezésének gondolatát először Démokritosz fejezte ki Kr.e. 400 évvel. A tudomány csak ben kezdte el használni az atom fogalmát eleje XIX században, amikor ez alapján számos kémiai jelenséget meg lehetett magyarázni. És ennek a századnak a végén felfedezték az atom összetett szerkezetét. 1911-ben felfedezték az atommagot (E. Rutherford), és végül bebizonyosodott, hogy az atomok összetett szerkezetűek.

Emlékezzünk srácok: milyen részecskék tartoznak az atomhoz, és röviden jellemezzük őket?

Várható tanulói tevékenység:

A tanári tevékenység: srácok, talán néhányan emlékeznek: ki és hány év alatt fedezte fel az elektront, a protont és a neutront?

Várható tanulói tevékenység:

Elektron. 1898-ban J. Thomson bebizonyította az elektronok létezésének valóságát. 1909-ben R. Millikan először mérte meg egy elektron töltését.

Proton. 1919-ben E. Rutherford, miközben részecskékkel bombázta a nitrogént, felfedezett egy részecskét, amelynek töltése egyenlő volt egy elektron töltésével, és tömege 1836-szor nagyobb, mint az elektron tömege. A részecskét protonnak nevezték el.

Neutron. Rutherford azt is javasolta, hogy létezik egy töltés nélküli részecske, amelynek tömege megegyezik a proton tömegével.

1932-ben D. Chadwick felfedezte azt a részecskét, amelyet Rutherford javasolt, és neutronnak nevezte el.

A tanári tevékenység: A proton és a neutron felfedezése után világossá vált, hogy az atommagok, akárcsak maguk az atomok, összetett szerkezetűek. Felmerült az atommagok szerkezetének proton-neutron elmélete (D. D. Ivanenko és V. Heisenberg).

A 19. század 30-as éveiben M. Faraday által kidolgozott elektrolízis elméletben megjelent az -ion fogalma, és megmérték az elemi töltést. A 19. század végét - az elektron felfedezése mellett - a radioaktivitás jelenségének felfedezése fémjelezte (A. Becquerel, 1896). 1905-ben jelent meg a kvantum fogalma a fizikában. elektromágneses mező- fotonok (A. Einstein).

Emlékezzünk: mi a foton?

Várható tanulói tevékenység: Foton (vagy elektromágneses sugárzás kvantum) egy elemi könnyű részecske, elektromosan semleges, nincs nyugalmi tömege, de rendelkezik energiával és lendülettel.

A tanári tevékenység: a nyitott részecskéket oszthatatlan és megváltoztathatatlan elsődleges esszenciáknak, az univerzum alapvető építőköveinek tekintették. Ez a vélemény azonban nem tartott sokáig.

2. szakasz.

Az 1930-as években felfedezték és tanulmányozták a protonok és neutronok kölcsönös átalakulását, és világossá vált, hogy ezek a részecskék sem a természet változatlan elemi „építőkövei”.

Jelenleg körülbelül 400 szubnukleáris részecske ismert (az atomokat alkotó részecskék, amelyeket általában eleminek neveznek). E részecskék túlnyomó többsége instabil (az elemi részecskék átalakulnak egymásba).

Az egyetlen kivétel a foton, elektron, proton és neutrínó.

A foton, elektron, proton és neutrínó stabil részecskék (olyan részecskék, amelyek szabad állapotban korlátlan ideig létezhetnek), de mindegyik más részecskékkel kölcsönhatásba lépve más részecskévé alakulhat át.

Az összes többi részecske bizonyos időközönként spontán átalakul más részecskévé, és ez fő tény létezésüket.

Említettem még egy részecskét - a neutrínót. Melyek ennek a részecskenak a fő jellemzői? Ki és mikor fedezte fel?

A tanuló várható aktivitása: A neutrínó egy elektromos töltés nélküli részecske, nyugalmi tömege 0. Ennek a részecskenak a létezését 1931-ben jósolta meg W. Pauli, majd 1955-ben kísérletileg regisztrálták a részecskét. A neutronbomlás eredményeként nyilvánul meg:

A tanári tevékenység: Az instabil elemi részecskék élettartama jelentősen eltér egymástól.

A leghosszabb életű részecske a neutron. A neutron élettartama körülbelül 15 perc.

Más részecskék sokkal rövidebb ideig „élnek”.

Több tucat olyan részecske létezik, amelyek élettartama meghaladja a 10-et -17 Val vel. A mikrokozmosz skáláján ez jelentős idő. Az ilyen részecskéket únviszonylag stabil .

Többség rövid életű Az elemi részecskék élettartama 10 nagyságrendű-22 -10 -23 s.

A kölcsönös átalakulások képessége minden elemi részecske legfontosabb tulajdonsága.

Az elemi részecskék képesek megszületni és elpusztulni (kibocsátani és felszívódni). Ez vonatkozik a stabil részecskékre is, azzal a különbséggel, hogy a stabil részecskék átalakulása nem spontán módon, hanem más részecskékkel való kölcsönhatás révén megy végbe.

Példa erre lennemegsemmisítés (azaz. eltűnés ) elektron és pozitron, amihez nagy energiájú fotonok születése társul.

A pozitron (az elektron antirészecskéje) egy pozitív töltésű részecske, amelynek tömege és töltése (abszolút értékben) megegyezik az elektronéval. Jellemzőiről részletesebben a következő leckében fogunk beszélni. Tegyük fel, hogy a pozitron létezését P. Dirac 1928-ban jósolta meg, és 1932-ben fedezte fel. kozmikus sugarak K. Anderson.

1937-ben a kozmikus sugarakban 207 elektrontömegű részecskéket fedeztek fel, ún.müonok ( -mezonok ). Átlagos élettartam-mezon egyenlő 2,2 * 10-6 s.

Aztán 1947-1950-ben megnyíltakpünkösdi rózsa (azaz. -mezonok). A semleges átlagos élettartama-mezon - 0,87·10 -16 s.

A következő években az újonnan felfedezett részecskék száma gyorsan növekedni kezdett. Ezt elősegítette a kozmikus sugarak kutatása, a gyorsító technológia fejlesztése és a magreakciók tanulmányozása.

Modern gyorsítókra van szükség az új részecskék létrehozásának és az elemi részecskék tulajdonságainak tanulmányozásának folyamatához. A kezdeti részecskék a gázpedálban „ütközési pályán” nagy energiákra gyorsulnak fel, és egy bizonyos helyen ütköznek egymással. Ha a részecskék energiája nagy, akkor az ütközési folyamat során sok új, általában instabil részecske születik. Ezek a részecskék az ütközés helyétől szétszóródva stabilabb részecskékre bomlanak szét, amelyeket detektorok rögzítenek. Minden egyes ilyen ütközési aktusra (a fizikusok azt mondják: minden eseményre) - és másodpercenként ezres értékben rögzítik! - a kísérletezők ennek eredményeként meghatározzák a kinematikai változókat: a „fogott” részecskék impulzusainak és energiáinak értékeit, valamint pályájukat (lásd a tankönyv ábráját). A fizikusok sok azonos típusú esemény összegyűjtésével és e kinematikai mennyiségek eloszlásának tanulmányozásával rekonstruálják, hogyan ment végbe a kölcsönhatás, és milyen típusú részecskéknek tulajdoníthatók a keletkező részecskék.

3. szakasz.

Az elemi részecskéket három csoportba sorolják: fotonok , leptonok És hadronok (2. melléklet).

Srácok, soroljátok fel a fotonok csoportjába tartozó részecskéket.

Várható tanulói tevékenység: A csoporthoz fotonok egyetlen részecskére – fotonra – utal

A tanári tevékenység: a következő csoportot a könnyű részecskék alkotjákleptonok .

: ebbe a csoportba kétféle neutrínó (elektron és müon), elektron és p-mezon tartozik

A tanári tevékenység: A leptonok számos olyan részecskét is tartalmaznak, amelyek nem szerepelnek a táblázatban.

A harmadik nagy csoport a nehéz részecskék ún hadronok. Ez a csoport két alcsoportra oszlik. A könnyebb részecskék alcsoportot alkotnak mezonok .

Megjósolt tanulói tevékenység: közülük a legkönnyebb pozitív és negatív töltésű, valamint semleges -mezonok. A pionok a nukleáris mező kvantumai.

A tanári tevékenység: második alcsoport -baryonok - nehezebb részecskéket tartalmaz. Ez a legkiterjedtebb.

Várható tanulói tevékenység: A legkönnyebb barionok a nukleonok - protonok és neutronok.

A tanári tevékenység: őket követik az úgynevezett hiperonok. Az 1964-ben felfedezett Omega-mínusz-hyperon zárja a táblázatot.

A rengeteg felfedezett és újonnan felfedezett hadron arra késztette a tudósokat, hogy elhiggyék, hogy mindegyik más alapvetőbb részecskéből épült fel.

1964-ben M. Gell-Man amerikai fizikus egy olyan hipotézist terjesztett elő, amelyet a későbbi kutatások is megerősítettek, miszerint minden nehéz alapvető részecske – a hadronok – alapvetőbb részecskékből, ún.kvarkok.

Szerkezeti szempontból az alkotó elemi részecskék atommagok(nukleonok), és általában minden nehéz részecske - hadronok (barionok és mezonok) - még egyszerűbb részecskékből állnak, amelyeket általában fundamentálisnak neveznek. Az anyagnak ebben a valóban alapvető elsődleges elemei a kvarkok, amelyek elektromos töltése egyenlő a proton egységnyi pozitív töltésének +2/3-ával vagy -1/3-ával.

A leggyakoribb és könnyű kvarkokat felfelé és lefelé hívják, és u-val (angol felfelé) és d-vel (lefelé) jelölik. Néha proton- és neutronkvarknak is nevezik őket, mivel a proton az uud és a neutron - udd kombinációjából áll. A felső kvark töltése +2/3; alsó - negatív töltés -1/3. Mivel a proton két felfelé és egy lefelé irányuló kvarkból áll, a neutron pedig egy felfelé és két lefelé irányuló kvarkból áll, egymástól függetlenül ellenőrizheti, hogy a proton és a neutron teljes töltése szigorúan egyenlő 1-gyel és 0-val.

A másik két kvarkpár egzotikusabb részecskék része. A második párból származó kvarkokat charmed - c-nek (a charmed-ből) és furcsa - s-nek (furcsa szóból) nevezik.

A harmadik pár a true - t (igazságból, vagy az angol hagyomány szerint top) és a beautiful - b (a beauty, vagy az angol hagyomány szerint bottom) kvarkokból áll.

Szinte az összes kvark különböző kombinációiból álló részecskét felfedezték már kísérletileg.

A kvark hipotézis elfogadásával lehetőség nyílt az elemi részecskék harmonikus rendszerének kialakítására. Számos szabad állapotú kvarkkeresés, amelyet nagy energiájú gyorsítókon és kozmikus sugarakban végeztek, sikertelen volt. A tudósok úgy vélik, hogy a szabad kvarkok megfigyelhetetlenségének egyik oka talán igen nagy tömegük. Ez megakadályozza a kvarkok megszületését a modern gyorsítókban elért energiákon.

2006 decemberében azonban egy furcsa üzenetet sugároztak a tudományos hírügynökségek és a média a „szabad csúcskvarkok” felfedezéséről.

4. A megértés kezdeti ellenőrzése.

A tanári tevékenység: szóval srácok, a következőket tárgyaltuk:

a részecskefizika fejlődésének fő állomásai

megtudta, melyik részecskét nevezzük eleminek

megismerkedett a részecskék tipológiájával.

A következő leckében megnézzük:

több részletes osztályozás elemi részecskék

elemi részecskék kölcsönhatásának típusai

antirészecskék.

És most azt javaslom, hogy tegyen egy tesztet, hogy felelevenítse emlékezetében az általunk tanulmányozott anyag főbb pontjait (3. melléklet).

5. A lecke összegzése.

Tanári tevékenység: A legaktívabb tanulók osztályozása.

6. Házi feladat

A tanári tevékenység:

1. 114–115

2. elvont.