Елементарні частинки та їх поля конспект. Фізика елементарних частинок. Атомна та ядерна фізика

Клас: 11

Клас: 11

Тип уроку:урок вивчення та первинного закріплення нових знань

Метод навчання:лекція

Форма діяльності учнів:фронтальна, колективна, індивідуальна

Мета уроку:розширити уявлення учнів про будову речовини; розглянути основні етапи розвитку фізики елементарних частинок; дати поняття про елементарних частиноках та їх властивості.

Завдання уроку:

• Освітня: познайомити учнів із поняттям - елементарна частка, з типологією елементарних частинок, а як і з методами дослідження властивостей елементарних частинок;
• Розвиваюча: розвивати пізнавальний інтерес учнів, забезпечуючи посильне залучення в активну пізнавальну діяльність;
• Виховна: виховання загальнолюдських якостей - усвідомленості сприйняття наукових досягнень у світі; розвитку допитливості, витримки.

Обладнання для уроку:

Дидактичні матеріали:матеріал підручника, картки з тестами та з таблицями

Наочні посібники: презентація

1. Організація початку уроку.

Діяльність вчителя:взаємні вітання вчителя та учнів, фіксація учнів, перевірка готовності учнів до уроку. Організація уваги та включення учнів у діловий ритм роботи.

організація уваги та включення до ділового ритму роботи.

2. Підготовка до основного етапу заняття.

Діяльність вчителя:Сьогодні ми розпочнемо вивчення нового розділу "Квантової фізики" - "Елементарні частинки". У цьому розділі мова йтиме про первинні, нерозкладні далі частинках, з яких побудована вся матерія, про елементарні частинки.

Існування елементарних частинок фізики виявили щодо ядерних процесів, тому до середини ХХ століття фізика елементарних частинок була розділом ядерної фізики. В даний час фізика елементарних частинок та ядерна фізикає близькими, але самостійними розділами фізики, об'єднаними спільністю багатьох проблем і застосовуваними методами дослідження.

Головне завдання фізики елементарних частинок – це дослідження природи, властивостей та взаємних перетворень елементарних частинок.

Вона буде і нашим головним завданням щодо фізики елементарних частинок.

3. Засвоєння нових знань та способів дій.

Діяльність вчителя:Тема уроку: "Етапи розвитку фізики елементарних частинок". На уроці ми розглянемо такі питання:

• Історія розвитку уявлень у тому, що складається з елементарних частинок
• Що таке елементарні частинки?
• Яким чином можна отримати відокремлену елементарну частинку і чи це можливо?
• Типологія часток.

Уявлення про те, що світ складається із фундаментальних частинок, має довгу історію. На сьогоднішній день виділяють три етапи розвитку фізики елементарних частинок.

Відкриємо підручник. Ознайомимося з назвами етапів та тимчасовими рамками.

Прогнозована діяльність учня:

Етап 1. Від електрона до позитрону: 1897 – 1932 гг.

Етап 2. Від позитрона до кварків: 1932 – 1964 гг.

Етап 3. Від гіпотези про кварки (1964 р.) до наших днів.

Діяльність вчителя:

Етап 1.

Елементарний, тобто. найпростіший, неподільний далі, так уявляв атом відомий давньогрецький вчений Демокріт. Нагадаю, що слово "атом" у перекладі означає "неподільний". Вперше думка про існування найдрібніших, невидимих ​​частинок, з яких складаються всі навколишні предмети, була висловлена ​​Демокрітом за 400 років до нашої ери. Наука почала використовувати уявлення про атоми тільки в початку XIXстоліття, коли на цій основі вдалося пояснити цілу низку хімічних явищ. І наприкінці цього століття було відкрито складна будоваатома. В 1911 було відкрито атомне ядро ​​(Е. Резерфорд) і остаточно було доведено, що атоми мають складну будову.

Згадаймо хлопці: які частки входять до складу атома і коротко охарактеризуємо їх?

Прогнозована діяльність учня:

Діяльність вчителя:хлопці, а можливо, хтось пам'ятає з вас: ким і в які роки були відкриті електрон, протон та нейтрон?

Прогнозована діяльність учня:

Електрон. У 1898 р. Дж. Томсон довів дійсність існування електронів. У 1909 р. Р. Міллікен вперше виміряв заряд електрона.

Протон. У 1919 р. е. резерфорд при бомбардуванні азоту - частинками виявив частинку, заряд якої дорівнює заряду електрона, а маса в 1836 разів більше маси електрона. Назвали частинку протону.

нейтрон. Резерфорд також висловив припущення про існування частки, що не має заряду, маса якої дорівнює масі протона.

У 1932 р. Д. Чедвік відкрив частинку, яку припускав Резерфорд, і назвав її нейтроном.

Діяльність вчителя:після відкриття протона і нейтрона стало ясно, що ядра атомів, як і самі атоми, мають складну будову. Виникла протон-нейтронна теорія будови ядер (Д. Д. Іваненко та В. Гейзенберг).

У 30-ті роки ХІХ століття теорії електролізу, розвиненої М. Фарадеєм, з'явилося поняття -іона і було виконано вимір елементарного заряду. Кінець ХІХ століття - крім відкриття електрона, ознаменувався відкриттям явища радіоактивності (А. Беккерель, 1896). У 1905 році у фізиці виникло уявлення про кванти електромагнітного поля- фотонах (А. Ейнштейн).

Згадаймо: що називається фотоном?

Прогнозована діяльність учня: Фотон(або квант електромагнітного випромінювання) - елементарна світлова частка, електрично нейтральна, позбавлена ​​маси спокою, але має енергію та імпульс.

Діяльність вчителя:відкриті частинки вважали неподільними та незмінними початковими сутностями, основними цеглинами світобудови. Однак така думка проіснувала недовго.

Етап 2.

У 30-ті роки було виявлено та досліджено взаємні перетворення протонів і нейтронів, і стало ясно, що ці частинки також не є незмінними елементарними "цеглинами" природи.

В даний час відомо близько 400 суб'ядерних частинок (частки з яких складаються атоми, які називають елементарними). Переважна більшість цих частинок є нестабільними (елементарні частинки перетворюються одна на одну).

Виняток становлять лише фотон, електрон, протон та нейтрино.

Фотон, електрон, протон і нейтрино є стабільними частинками (частки, які можуть існувати у вільному стані необмежений час), але кожна з них при взаємодії з іншими частинками може перетворюватися на інші частки.

Решта частинок через певні проміжки часу відчувають мимовільні перетворення на інші частки і це головний фактїхнє існування.

Я згадала про ще одну частинку - нейтрино. Які основні характеристики цієї частки? Ким і коли її було відкрито?

Прогнозована діяльність учня: Нейтрино - частка, позбавлена ​​електричного заряду і маса спокою його дорівнює 0. Про існування цієї частки передбачив 1931 р. У. Паулі, а 1955 р., частка експериментально зареєстрована. Виявляється внаслідок розпаду нейтрону:

Діяльність вчителя:нестабільні елементарні частинки сильно відрізняються один від одного за часом життя.

Найбільш довгоживучою частинкою є нейтрон. Час життя нейтрону близько 15 хв.

Інші частки "живуть" набагато менший час.

Існує кілька десятків частинок з часом життя, що перевищує 10 -17 с. За масштабами мікросвіту це значний час. Такі частки називають щодо стабільними .

Більшість короткоживучих елементарних частинок мають часи життя близько 10 -22 -10 -23 с.

Здатність до взаємних перетворень - це найважливіша властивість всіх елементарних частинок.

Елементарні частинки здатні народжуватися та знищуватися (випускатися та поглинатися). Це відноситься також і до стабільних частинок з тією різницею, що перетворення стабільних частинок відбуваються не мимовільно, а при взаємодії з іншими частинками.

Прикладом може бути анігіляція (Тобто. зникнення) електрона та позитрона, що супроводжується народженням фотонів великої енергії.

Позитрон - (античастка електрона) позитивно заряджена частка, що має ту ж масу і той же (за модулем) заряд, що і електрон. Про її характеристики докладніше поговоримо наступного уроці. Скажімо лише, що існування позитрона було передбачено П. Діраком в 1928 році, а відкрив його в 1932 р. космічних променяхК. Андерсон.

У 1937 році в космічних променях були виявлені частинки з масою 207 електронних мас, названі мюонами (-мезонами). Середній час життя-мезону дорівнює 2,2*10 -6 с.

Потім у 1947-1950 роках було відкрито півонії (Тобто. -мезони).Середній час життя нейтрального-мезону – 0,87 · 10 -16 с.

У наступні роки число часток, що знову відкриваються, стало швидко зростати. Цьому сприяли дослідження космічних променів, розвиток прискорювальної техніки та вивчення ядерних реакцій.

Сучасні прискорювачі необхідні реалізації процесу народження нових частинок і вивчення властивостей елементарних частинок. Вихідні частки розганяються у прискорювачі до високих енергій " на зустрічних курсах " й у певному місці зіштовхуються друг з одним. Якщо енергія часток велика, то процесі зіткнення народжується безліч нових часток, зазвичай нестабільних. Ці частки, розлітаючись із точки зіткнення, розпадаються більш стійкі частки, які й реєструються детекторами. Для кожного такого акту зіткнення (фізики кажуть: для кожної події) – а вони реєструються тисячами на секунду! -експериментатори в результаті визначають кінематичні змінні: значення імпульсів та енергій "пійманих" частинок, а також їх траєкторії (див. рис. у підручнику). Набравши багато подій одного типу і вивчивши розподіл цих кінематичних величин, фізики відновлюють те, як протікала взаємодія і до якого типу частинок можна віднести отримані частинки.

Етап 3.

Елементарні частинки об'єднуються у три групи: фотони , лептони і адрони (Додаток 2).

Діти перерахуйте мені частинки, які стосуються групи фотони.

Прогнозована діяльність учня:До групи фотоніввідноситься єдина частка - фотон

Діяльність вчителя:наступна група складається з легких частинок лептонів.

Прогнозована діяльність учня: до цієї групи входять два сорти нейтрино (електронне та мюонне), електрон та?-мезон

Діяльність вчителя:до лептонів відносяться ще ряд частинок, які не вказані в таблиці.

Третю велику групу складають важкі частки, які називають адронами. Ця група поділяється на дві підгрупи. Більш легкі частки складають підгрупу мезонів .

Прогнозована діяльність учня: найлегші їх - позитивно і негативно заряджені, і навіть нейтральні -мезони. Півонії є квантами ядерного поля.

Діяльність вчителя:друга підгрупа - баріони - Включає більш важкі частинки. Вона є найбільшою.

Прогнозована діяльність учня:найлегшими з баріонів є нуклони - протони та нейтрони.

Діяльність вчителя:за ними йдуть так звані гіперони. Замикає таблицю омега-мінус-гіперон, відкритий 1964 р.

Велика кількість відкритих і знову відкриваються адронів навела вчених на думку, що всі вони побудовані з якихось інших фундаментальних частинок.

У 1964 р. американським фізиком М. Гелл-Маном було висунуто гіпотеза, підтверджена наступними дослідженнями, що це важкі фундаментальні частинки - адрони - побудовані з найбільш фундаментальних частинок, названих кварками.

Зі структурної точки зору елементарні частинки, з яких складаються атомні ядра (нуклони), і взагалі всі важкі частинки – адрони (баріони та мезони) – складаються з ще більш простих частинок, які прийнято називати фундаментальними. У цьому ролі по-справжньому фундаментальних первинних елементів матерії виступають кварки, електричний заряд яких дорівнює +2/3 чи -1/3 одиничного позитивного заряду протона.

Найпоширеніші і найлегші кварки називають верхнім і нижнім і позначають, відповідно, u (від англійського up) і d (down). Іноді їх називають протонним і нейтронним кварком через те, що протон складається з комбінації uud, а нейтрон - udd. Верхній кварк має заряд +2/3; нижній – негативний заряд -1/3. Оскільки протон складається з двох верхніх та одного нижнього, а нейтрон - з одного верхнього та двох нижніх кварків, ви можете самостійно переконатися, що сумарний заряд протона та нейтрона виходить строго рівним 1 та 0.

Дві інші пари кварків входять до складу екзотичніших частинок. Кварки з другої пари називають зачарованим – c (від charmed) та дивним – s (від strange).

Третю пару становлять істинний - t (від truth, або англ. традиції top) і красивий - b (від beauty, або англ. традиції bottom) кварки.

Практично всі частинки, що складаються з різних комбінацій кварків, вже експериментально відкриті.

З прийняттям гіпотези кварків вдалося створити струнку систему елементарних частинок. Численні пошуки кварків у вільному стані, що проводилися на прискорювачах високих енергій та в космічних променях, виявилися безуспішними. Вчені вважають, що однією з причин не спостерігання вільних кварків є, можливо, їх дуже великі маси. Це перешкоджає народженню кварків за тих енергій, які досягаються на сучасних прискорювачах.

Однак у грудні 2006 року стрічками наукових інформагентств і ЗМІ пройшло дивне повідомлення про відкриття "вільних топ-кварків".

4. Первинна перевірка розуміння.

Діяльність вчителя:Отже, хлопці, ми розглянули з вами:

• основні етапи розвитку фізики елементарних частинок
• з'ясували, яку частинку називають елементарно
• познайомилися із типологією частинок.

На наступному уроці ми розглянемо:

• більше докладну класифікаціюелементарних частинок
• види взаємодій елементарних частинок
• античастинки.

Нині ж я пропоную вам виконати тест, щоб оживити у пам'яті основні моменти вивченого нами матеріалу (Додаток 3).

5. Підбиття підсумків заняття.

Діяльність вчителя: Виставлення оцінок найактивнішим учням.

6. Домашнє завдання

Діяльність вчителя:

1. пр. 115, стор 347

2. конспект параграфа за планом, записаним під час уроку.

Існування елементарних частинок фізики виявили щодо ядерних процесів, тому до середини ХХ століття фізика елементарних частинок була розділом ядерної фізики. В даний час фізика елементарних частинок і ядерна фізика є близькими, але самостійними розділами фізики, об'єднаними спільністю багатьох проблем і застосовуваними методами дослідження. Головне завдання фізики елементарних частинок – це дослідження природи, властивостей та взаємних перетворень елементарних частинок.
Уявлення про те, що світ складається із фундаментальних частинок, має довгу історію. Вперше думка про існування найдрібніших невидимих ​​частинок, з яких складаються всі навколишні предмети, була висловлена ​​за 400 років до нашої ери грецьким філософом Демокрітом. Він назвав ці частинки атомами, тобто неподільними частинками. Наука почала використовувати уявлення про атоми лише на початку XIX століття, коли на цій основі вдалося пояснити низку хімічних явищ. У 30-ті роки ХІХ століття теорії електролізу, розвиненої М. Фарадеєм, з'явилося поняття іона і було виконано вимір елементарного заряду. Кінець XIX століття ознаменувався відкриттям явища радіоактивності (А. Беккерель, 1896), а також відкриттями електронів (Дж. Томсон, 1897) і α-часток (Е. Резерфорд, 1899). У 1905 році у фізиці виникло уявлення про кванти електромагнітного поля – фотони (А. Ейнштейн).
В 1911 було відкрито атомне ядро ​​(Е. Резерфорд) і остаточно було доведено, що атоми мають складну будову. У 1919 році Резерфорд у продуктах розщеплення ядер атомів ряду елементів виявив протони. У 1932 році Дж. Чедвік відкрив нейтрон. Стало ясно, що ядра атомів, як і самі атоми, мають складну будову. Виникла протон-нейтронна теорія будови ядер (Д. Д. Іваненко та В. Гейзенберг). У тому ж 1932 року у космічних променях відкрили позитрон (К. Андерсон). Позитрон - позитивно заряджена частка, що має ту ж масу і той же (за модулем) заряд, що і електрон. Існування позитрона було передбачено П. Діраком у 1928 році. У ці роки було виявлено та досліджено взаємні перетворення протонів і нейтронів і стало зрозуміло, що ці частинки також не є незмінними елементарними «цеглинками» природи. У 1937 році в космічних променях були виявлені частинки з масою 207 електронних мас, названі мюонами (μ-мезонами). Потім у 1947–1950 роках були відкриті півонії (тобто π-мезони), які, сучасним уявленням, Здійснюють взаємодію між нуклонами в ядрі. У наступні роки число часток, що знову відкриваються, стало швидко зростати. Цьому сприяли дослідження космічних променів, розвиток прискорювальної техніки та вивчення ядерних реакцій.
Наразі відомо близько 400 суб'ядерних частинок, які прийнято називати елементарними. Переважна більшість цих частинок є нестабільними. Виняток становлять лише фотон, електрон, протон та нейтрино. Решта частинок через певні проміжки часу відчувають мимовільні перетворення на інші частки. Нестабільні елементарні частинки сильно відрізняються одна від одної за часом життя. Найбільш довгоживучою частинкою є нейтрон. Час життя нейтрону близько 15 хв. Інші частки «живуть» набагато менший час. Наприклад, середній час життя μ-мезону дорівнює 2,2 10-6 с, нейтрального π-мезону - 0,87 10-16 с. Багато масивних частинок - гіперонів мають середній час життя близько 10-10 с.
Існує кілька десятків частинок із часом життя, що перевищує 10–17 с. За масштабами мікросвіту це значний час. Такі частки називають відносно стабільними. Більшість короткоживучих елементарних частинок мають часи життя близько 10-22-10-23 с.
Здатність до взаємних перетворень – це найважливіша властивість всіх елементарних частинок. Елементарні частинки здатні народжуватися та знищуватися (випускатися та поглинатися). Це відноситься також і до стабільних частинок з тією різницею, що перетворення стабільних частинок відбуваються не мимовільно, а при взаємодії з іншими частинками. Прикладом може бути анігіляція (т. е. зникнення) електрона і позитрона, що супроводжується народженням фотонів великої енергії. Може протікати і зворотний процес – народження електронно-позитронної пари, наприклад, при зіткненні фотона з великою енергією з ядром. Такий небезпечний двійник, яким для електрона є позитрон, є і протон. Він називається антипротоном. Електричний заряд антипротону негативний. В даний час античастинки знайдені у всіх частинок. Античастинки протиставляються часткам тому, що при зустрічі будь-якої частинки зі своєю античастинкою відбувається їх анігіляція, тобто обидві частинки зникають, перетворюючись на кванти випромінювання або інші частинки.
Античастинку виявлено навіть у нейтрону. Нейтрон та антинейтрон відрізняються лише знаками магнітного моменту і так званого баріонного заряду. Можливе існування атомів антиречовини, ядра яких складаються з антинуклонів, а оболонка – з позитронів. При анігіляції антиречовини з речовиною енергія спокою перетворюється на енергію квантів випромінювання. Це величезна енергія, що значно перевищує ту, що виділяється при ядерних та термоядерних реакціях.
У різноманітті елементарних частинок, відомих до теперішнього часу, виявляється більш менш струнка система класифікації. У табл. 9.9.1 наведено деякі відомості про властивості елементарних частинок з часом життя понад 10–20 с. З багатьох властивостей, що характеризують елементарну частинку, у таблиці вказані лише маса частинки (в електронних масах), електричний заряд (в одиницях елементарного заряду) та момент імпульсу (так званий спин) у одиницях постійної Планки ? = h/2?. У таблиці вказано також середнє життя частки.
Група
Назва частки
Символ
Маса (в електронних масах)
Електричний заряд
Спін
Час життя (с)
Частинка
Античастка
Фотони
Фотон
γ

Стабілен
Лептони
Нейтрино електронне
νe

1 / 2
Стабільно
Нейтрино мюонне
νμ

1 / 2
Стабільно
Електрон
e-
e+

–1 1
1 / 2
Стабільн
Мю-мезон
μ–
μ+
206,8
–1 1
1 / 2
2,2∙10–6
Адрони
Мезони
Пі-мезони
π0
264,1

0,87∙10–16
π+
π–
273,1
1 –1

2,6∙10–8
К-мезони
K +
K –
966,4
1 –1

1,24∙10–8
K 0

≈ 10–10–10–8
Ця-нуль-мезон
η0

≈ 10–18
Баріони
Протон
p

1836,1
1 –1
1 / 2
Стабілен
Нейтрон
n

Лямбда-гіперон
Λ0

1 / 2
2,63∙10–10
Сигма-гіперони
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
Ксі-гіперони
Ξ 0

1 / 2
2,9∙10–10
Ξ –

2585,6
–1 1
1 / 2
1,64∙10–10
Омега-мінус-гіперон
Ω–

–1 1
1 / 2
0,82∙10–11

Таблиця 9.9.1.
Елементарні частинки об'єднуються у три групи: фотони, лептони та адрони.
До групи фотонів належить єдина частка – фотон, яка є носієм електромагнітної взаємодії.
Наступна група складається із легких частинок лептонів. До цієї групи входять два сорти нейтрино (електронне та мюонне), електрон та μ-мезон. До лептонів відносяться ще ряд частинок, які не вказані в таблиці. Усі лептони мають спин
Третю велику групу складають важкі частки, які називаються адронами. Ця група поділяється на дві підгрупи. Більш легкі частинки становлять підгрупу мезонів. Найлегші з них – позитивно та негативно заряджені, а також нейтральні π-мезони з масами близько 250 електронних мас (табл. 9.9.1). Півонії є квантами ядерного поля, подібно до того, як фотони є квантами електромагнітного поля. У цю підгрупу входять також чотири K-мезони та один η0-мезон. Усі мезони мають спин, що дорівнює нулю.
Друга підгрупа – баріони – включає важчі частки. Вона є найбільшою. Найлегшими з баріонів є нуклони – протони та нейтрони. За ними йдуть так звані гіперони. Замикає таблицю омега-мінус-гіперон, відкритий 1964 р. Це важка частка з масою 3273 електронних мас. Усі баріони мають спин
Велика кількість відкритих і знову відкриваються адронів навела вчених на думку, що всі вони побудовані з якихось інших фундаментальних частинок. У 1964 р. американським фізиком М. Гелл-Маном було висунуто гіпотеза, підтверджена наступними дослідженнями, що це важкі фундаментальні частки – адрони – побудовані з найбільш фундаментальних частинок, названих кварками. На основі кваркової гіпотези не тільки було зрозуміло структуру вже відомих адронів, а й передбачено існування нових. Теорія Гелл-Мана передбачала існування трьох кварків та трьох антикварків, що з'єднуються між собою у різних комбінаціях. Так, кожен баріон складається із трьох кварків, антибаріон – із трьох антикварків. Мезони складаються з пар кварк-антикварк.
З прийняттям гіпотези кварків вдалося створити струнку систему елементарних частинок. Проте передбачені властивості цих гіпотетичних частинок виявилися досить несподіваними. Електричний заряд кварків має виражатися дробовими числами, рівними та елементарного заряду.
Численні пошуки кварків у вільному стані, що проводилися на прискорювачах високих енергій та в космічних променях, виявилися безуспішними. Вчені вважають, що однією з причин ненагляду вільних кварків є, можливо, їх дуже великі маси. Це перешкоджає народженню кварків за тих енергій, які досягаються на сучасних прискорювачах. Проте більшість фахівців зараз впевнені в тому, що кварки існують усередині важких частинок – адронів.
Фундаментальні взаємодії. Процеси, в яких беруть участь різні елементарні частинки, сильно різняться за характерними часами їхнього протікання та енергій. Згідно з сучасними уявленнями, у природі здійснюється чотири типи взаємодій, які не можуть бути зведені до інших, більш простих видів взаємодій: сильне, електромагнітне, слабке та гравітаційне. Ці типи взаємодій називають фундаментальними.
Сильна (або ядерна) взаємодія – це найбільш інтенсивна з усіх видів взаємодій. Вони зумовлюють виключно міцний зв'язок між протонами та нейтронами в ядрах атомів. У сильній взаємодії можуть брати участь лише важкі частки – адрони (мезони та баріони). Сильна взаємодія проявляється на відстанях порядку і менше 10-15 м. Тому її називають короткодіючим.
Електромагнітна взаємодія. У цьому виді взаємодії можуть брати участь будь-які електрично заряджені частинки, а також фотони – кванти електромагнітного поля. Електромагнітна взаємодія відповідальна, зокрема, за існування атомів та молекул. Воно визначає багато властивостей речовин у твердому, рідкому та газоподібному станах. Кулонівське відштовхування протонів призводить до нестійкості ядер із великими масовими числами. Електромагнітна взаємодія зумовлює процеси поглинання та випромінювання фотонів атомами та молекулами речовини та багато інших процесів фізики мікро- та макросвіту.
Слабка взаємодія – найповільніша з усіх взаємодій, що протікають у мікросвіті. У ньому можуть брати участь будь-які елементарні частинки, крім фотонів. Слабка взаємодія відповідальна за перебіг процесів за участю нейтрино або антинейтрино, наприклад, β-розпад нейтрону

А також безнейтринні процеси розпаду частинок з великим часомжиття (? ≥ 10-10 с).
Гравітаційна взаємодія властива всім без винятку частинкам, проте через небагато мас елементарних частинок сили гравітаційної взаємодії між ними зневажливо малі і в процесах мікросвіту їхня роль несуттєва. Гравітаційні сили грають вирішальну роль при взаємодії космічних об'єктів (зірки, планети тощо) з їх величезними масами.
У 30-ті роки XX століття виникла гіпотеза про те, що у світі елементарних частинок взаємодії здійснюються у вигляді обміну квантами будь-якого поля. Ця гіпотеза спочатку була висунута нашими співвітчизниками І. Є. Таммом та Д. Д. Іваненко. Вони припустили, що фундаментальні взаємодії виникають в результаті обміну частинками, подібно до того, як ковалентний хімічний зв'язок атомів виникає при обміні валентними електронами, які об'єднуються на незаповнених електронних оболонках.
Взаємодія, здійснюване шляхом обміну частинками, отримало у фізиці назву обмінної взаємодії. Так, наприклад, електромагнітна взаємодія між зарядженими частинками виникає внаслідок обміну фотонами – квантами електромагнітного поля.
Теорія обмінної взаємодії здобула визнання після того, як у 1935 р. японський фізик Х. Юкава теоретично показав, що сильна взаємодія між нуклонами в ядрах атомів може бути пояснена, якщо припустити, що нуклони обмінюються гіпотетичними частинками, що отримали назву мезонів. Юкава обчислив масу цих частинок, яка виявилася приблизно рівною 300 електронним масам. Частинки з такою масою були згодом справді виявлені. Ці частки отримали назву π-мезонів (півонів). В даний час відомі три види півонії: π+, π– та π0 (див. табл. 9.9.1).
У 1957 року було теоретично передбачено існування важких частинок, про векторних бозонів W+, W– і Z0, що зумовлюють обмінний механізм слабкого взаємодії. Ці частинки були виявлені в 1983 в експериментах на прискорювачі на зустрічних пучках протонів і антипротонів з високою енергією. Відкриття векторних бозонів було дуже важливим досягненнямфізики елементарних частинок. Це відкриття ознаменувало успіх теорії, що об'єднала електромагнітну та слабку взаємодії в єдину так звану електрослабку взаємодію. Ця нова теорія розглядає електромагнітне поле та поле слабкої взаємодії як різні компоненти одного поля, в якому поряд із квантом електромагнітного поля беруть участь векторні бозони.
Після цього відкриття у сучасній фізиці значно зросла впевненість у тому, що всі види взаємодії тісно пов'язані між собою та, по суті, є різними проявамидеякого єдиного поля. Однак об'єднання всіх взаємодій залишається лише привабливою науковою гіпотезою.
Фізики-теоретики докладають значних зусиль у спробах розглянути єдиній основі як електромагнітне і слабке, а й сильне взаємодія. Ця теорія дістала назву Великого об'єднання. Вчені припускають, що й у гравітаційної взаємодії має бути свій переносник – гіпотетична частка, названа гравітоном. Однак ця частка досі не виявлена.
В даний час вважається доведеним, що єдине поле, що об'єднує всі види взаємодії, може існувати лише при надзвичайно великих енергіях частинок, які не досягаються на сучасних прискорювачах. Такими великими енергіями частки могли мати лише на ранніх етапах існування Всесвіту, що виник у результаті так званого Великого вибуху (Big Bang). Космологія – наука про еволюцію Всесвіту – припускає, що Великий вибух стався 18 мільярдів років тому. У стандартній моделі еволюції Всесвіту передбачається, що у період після вибуху температура могла досягати 1032 До, а енергія частинок E = kT досягати значень 1019 ГеВ. У цей період матерія існувала у формі кварків і нейтрино, причому всі види взаємодій були об'єднані в єдине силове поле. Поступово у міру розширення Всесвіту енергія частинок зменшувалася, і з єдиного поля взаємодій спочатку виділилася гравітаційна взаємодія (при енергіях частинок ≤ 1019 ГеВ), а потім сильна взаємодія відокремилася від електрослабкого (при енергіях близько 1014 ГеВ). За енергій порядку 103 ГеВ всі чотири види фундаментальних взаємодій виявилися розділеними. Поруч із цими процесами йшло формування складніших форм матерії – нуклонів, легких ядер, іонів, атомів тощо. буд. Космологія у своїй моделі намагається простежити еволюцію Всесвіту різних етапахїї розвитку від Великого вибуху донині, спираючись на закони фізики елементарних частинок, і навіть ядерної і атомної фізики.

Назад вперед

Увага! Попередній перегляд слайдів використовується виключно для ознайомлення та може не давати уявлення про всі можливості презентації. Якщо вас зацікавила дана робота, будь ласка, завантажте повну версію.

Урок проводиться в 11 класі та розрахований на 2 академічні години та розбитий на кілька блоків:

• характеристики, що описують стан електрона в атомі;

Кожен із цих блоків може розглядатися як окремо, так і в сукупності. Так, блок «Етапи розвитку фізики елементарних частинок» (Слайди 1-5) може бути розглянутий у 9 класі при вивченні відповідної теми на ознайомчому рівні. Також у 9 класі можна використовувати блок «Методи реєстрації елементарних частинок» (Слайди 29-31) з організацією роботи учнів із підручником. Блок "Види взаємодії та їх властивості" (Слайди 11-15) може бути використаний на перших уроках 10 класу.

Перед вивченням теми в 11 класі (за тиждень) учні отримують завдання підготувати повідомлення за такими напрямками:

• етапи розвитку фізики елементарних частинок;
• види взаємодій та їх властивості;
• методи реєстрації елементарних частинок

Ці теми ними вже вивчені раніше (9-10 клас), тому підготовка не займає багато часу і зазвичай не викликає питань. На уроці учні роблять записи у робочих зошитах, спираючись на повідомлення та слайди презентації. Блок «Характеристики, що описують стан електрона атомах» розглядається лекційно. У процесі лекції учні записують лише назви характеристик.

Використовувана література:

1. Елементарний підручник фізики за ред. акад. Г.С. Ландсберг. Том 3. М.: "Наука", 1975
2. Б.М. Яворський, А.А. ДетлафКурс фізики Том 3. М.: « вища школа», 1971
3. Б.М. Яворський, А.А. ДетлафФізика: Для школярів старших класів та вступників до вузів. М.: "Дрофа", 2000
4. Ваш репетитор. фізика. Інтерактивні лекції. Диск 1. ТОВ «Мультимедіа Технології та Дистанційне навчання», 2003
5. Л.Я. БоревськийКурс фізики 21 ст. М.: "МедіаХауз", 2003

Тема урока:«Елементарні частинки та їх властивості»

Мета уроку:

• Освітні: отримати учнів, які засвоїли такі знання:

  • у мікросвіті виділяються три рівні, що відрізняються характерними масштабами та енергіями (молекулярно-атомний, ядерний, рівень елементарних частинок);
  • у природі існує близько 400 різних елементарних частинок (разом з античастинками);
  • розрізняють 4 типи фундаментальних взаємодій (сильна, електромагнітна, слабка, гравітаційна)
  • сильна взаємодія властиво важким часткам; в електромагнітному безпосередньо беруть участь лише електрично заряджені частинки; слабка взаємодія притаманна всіх частинок, крім фотонів; гравітаційна взаємодія властива всім тілам Всесвіту, виявляючись у вигляді сил всесвітнього тяжіння;
  • фундаментальні взаємодії відрізняються інтенсивностями, радіусами дії, характерними часами, а також властивими їм законами збереження;
  • всі елементарні частинки поділяються на лептони (фундаментальні) та адрони (складові);
  • адрони діляться на мезони та баріони;
• Розвиваючі: отримати учнів, що навчилися наступним видамдіяльності:
  • розпізнавати різні видифундаментальних взаємодій щодо їх характеристик;
  • здійснювати класифікацію елементарних частинок;
  • записувати реакції перетворень елементарних частинок з урахуванням законів збереження;
  • описувати пристрій та принцип дії приладів для реєстрації елементарних частинок;
• Виховна: отримати учнів, які переконалися, що:
  • всі елементарні частинки перетворюються одна на одну, і це взаємні перетворення – головний факт існування;
  • виявлення загального (обмінного) механізму всіх фундаментальних взаємодій дає надію можливість побудови єдиної теорії, що пояснює картину світу;
  • складовими частинамиматерії є: 6 сортів кварків та 6 лептонів, взаємодія між якими здійснюється за рахунок обміну відповідними переносниками взаємодій (фотон, 8 глюонів, 3 проміжні бозони та гравітон)

Тип уроку:комбінований.

Обладнання:медіапроектор, екран, комп'ютер, таблиця «Методи реєстрації частинок», таблиця «Фундаментальні взаємодії», роздатковий матеріал ( Додаток 1 , Додаток 2 )

План уроку:

I. Активізація знань

Вступне слово вчителя необхідність пізнання наукової картини світу.

ІІ. Придбання знань

1) Повідомлення учня «Етапи розвитку фізики елементарних частинок» (Слайди 1-5)
2) Лекція «Стан електрона в атомі» (Слайди 6-10)
3) Повідомлення «Види взаємодій» (Слайди 11-15)
4) Лекція "Характеристики елементарних частинок" (Слайди 16-28)
5) Повідомлення учнів «Методи реєстрації елементарних частинок» (Слайди 29-31)

3) Поясніть можливість поданих реакцій з погляду законів збереження заряду (реакції підбираються на розсуд вчителя). Використовуйте дані таблиці ( Додаток 1 )

4) Користуючись законом збереження заряду, таблицею 2 ( Додаток 1 ) та Додатком 2 , поясніть кварковий склад деяких адронів (на розсуд вчителя)

IV. Контроль знань

Завдання 1.

За запропонованими властивостями визначте, якого типу відносяться представлені взаємодії.

Тип взаємодії	Інтенсивність	Характерний час, з
	1/137	~10-20
	~1	~ 10-23
	~ 10-38	?
	~ 10-10	~

Завдання 2.

Переносниками якогось типу взаємодії є:

• Глюони
• Проміжні бозони
• Фотони
• Гравітони

Завдання 3.

Який радіус дії кожної із взаємодій?

V. Домашнє завдання

§§ 115, 116, короткі підсумки гл.14

Щоб пояснити властивості і поведінка елементарних частинок, їх доводиться наділяти, крім маси, електричного заряду і типу, поруч додаткових, характерних їм величин (квантових чисел), про які ми поговоримо нижче.

Елементарні частинки зазвичай поділяються на чотири класи . Крім цих класів передбачається існування ще одного класу частинок – гравітонів (Кванти гравітаційного поля). Експериментально ці частинки ще виявлено.

Дамо коротку характеристикучотирьом класам елементарних частинок.

До одного з них належить лише одна частка – фотон .

Фотони (Кванти електромагнітного поля) беруть участь в електромагнітних взаємодіях, але не мають сильної і слабкої взаємодії.

Другий клас утворюють лептони , третій – адрони і, нарешті, четвертий – калібрувальні бозони (Табл. 2)

Таблиця 2

Елементарні частки
Лептони	Калібрувальні бозони	Адрони
		n, p, гіперони Баріонні резонанси	Мезонні резонанси

Лептони (грец. « лептос» - легкий) - частинки,що беруть участь в електромагнітних та слабких взаємодіях. До них відносяться частинки, що не мають сильної взаємодії: електрони (), мюони (), таони (), а також електронні нейтрино (), мюонні нейтрино () та тау-нейтрино (). Всі лептони мають спини, рівні 1/2 , і отже ферміонами . Всі лептони мають слабку взаємодію. Ті з них, які мають електричний заряд (тобто мюони та електрони), мають також і електромагнітну взаємодію. Нейтрино беруть участь лише у слабких взаємодіях.

Адрони (грец. « адрос» - Великий, масивний) - частинки,що беруть участь у сильних,електромагнітних та слабких взаємодіях. Сьогодні відомо понад сотню адронів та їх поділяють на баріони і мезони .

Баріони - адрони,що складаються з трьох кварків (qqq) і мають баріонне число B = 1.

Клас баріонів поєднує в собі нуклони ( p, n) і нестабільні частинки з масою більшої маси нуклонів, які отримали назву гіперонів (). Всі гіперони мають сильну взаємодію, і отже активно взаємодіють з атомними ядрами. Спін всіх баріонів дорівнює 1/2, так що баріони є ферміонами . За винятком протону, усі баріони нестабільні. При розпаді баріону поряд з іншими частинками обов'язково утворюється баріон. Ця закономірність є одним з проявів закону збереження баріонного заряду.

Мезони - адрони,що складаються з кварку та антикварку () і мають баріонне число B = 0.

Мезони – сильно взаємодіючі нестабільні частки, що не несуть так званого баріонного заряду. До них належать -мезони або півонії (), K-мезони, або каони ( ), і -мезони. Маси і мезони однакова і дорівнює 273,1, 264,1 час життя, відповідно, і с. Маса К-мезонів складає 970 . Час життя К-мезон має величину порядку с. Маса ця-мезонів 1074 р., час життя порядку с. На відміну від лептонів, мезони мають не тільки слабку (і якщо вони заряджені, електромагнітну), але також і сильну взаємодію, що проявляється при взаємодії їх між собою, а також при взаємодії між мезонами і баріонами. Спін всіх мезонів дорівнює нулю, тому вони є бозонами.

Калібрувальні бозони - частинки,здійснюють взаємодію між фундаментальними ферміонами(Кварками та лептонами). Це частки W + , W – , Z 0 та вісім типів глюонів g. Сюди можна віднести і фотон γ.

Властивості елементарних частинок

Кожна частка описується набором фізичних величин– квантових чисел, визначальних її характеристики. Найчастіше вживані показники частинок такі.

Маса частки , m. Маси частинок змінюються в широких межах від 0 (фотон) до 90 ГеВ ( Z-бозон). Z-бозон – найважча з відомих частинок. Однак можуть існувати й важчі частки. Маси адронів залежать від типів кварків, що входять до їх складу, а також від їх спинових станів.

Час життя , T. Залежно від часу життя частки поділяються на стабільні частки, що мають відносно великий часжиття, і нестабільні.

До стабільним часткамвідносять частинки, що розпадаються за слабкою або електромагнітною взаємодією. Розподіл частинок на стабільні та нестабільні умовно. Тому до стабільних частинок належать такі частинки, як електрон, протон, для яких в даний час розпади не виявлені, так і 0 -мезон, що має час життя = 0.8×10 - 16 с.

До нестабільним часткамвідносять частинки, що розпадаються в результаті сильної взаємодії. Їх зазвичай називають резонансами . Характерний час життя резонансів – 10 – 23 –10 – 24 с.

Спін J. Величина спина вимірюється в одиницях ħ і може набувати 0, напівцілі та цілі значення. Наприклад, спін π-, К-мезонів дорівнює 0. Спін електрона, мюона дорівнює 1/2. Спин фотона дорівнює 1. Існують частинки та з великим значенням спина. Частинки з напівцілим спином підпорядковуються статистиці Фермі-Дірака, з цілим спином – Бозе-Ейнштейна.

Електричний заряд q. Електричний заряд є цілою кратною величиною від е= 1,6×10 - 19 Кл, яка називається елементарним електричним зарядом. Частинки можуть мати заряди 0, ±1, ±2.

Внутрішня парність Р. Квантове число Рхарактеризує властивість симетрії хвильової функції щодо просторових відбитків. Квантове число Рмає значення +1, -1.

Поряд із загальними для всіх частинок характеристиками, використовують також квантові числа, які приписують лише окремим групамчастинок.

Квантові числа : баріонне число У, дивина s, чарівність (charm) з, краса (bottomnessабо beauty) b, верхній (topness) t, ізотопічний спин Iприписують тільки сильновзаємодіючим часткам - адронам.

Лептонні числа L e, L μ , Lτ. Лептонні числа приписують частинкам, що утворюють групу лептонів. Лептони e, μ і τ беруть участь тільки в електромагнітних та слабких взаємодіях. Лептони ν e, n μ і n τ беруть участь лише у слабких взаємодіях. Лептонні числа мають значення L e, L μ , L= 0, +1, -1. Наприклад, e - , електронне нейтрино n eмають L e= +l; , мають L e= - l. Усі адрони мають .

Баріонне число У. Баріонне число має значення У= 0, 1, -1. Баріони, наприклад, n, р, Λ, Σ, нуклонні резонанси мають баріонне число У= +1. Мезони, мезонні резонанси мають У= 0, антибаріони мають У = -1.

Дивина s. Квантове число s може набувати значень -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 і визначається кварковим складом адронів. Наприклад, гіперони Λ, Σ мають s= -l; K + - , K– - мезони мають s= + l.

Charm з. Квантове число з з= 0, +1 та -1. Наприклад, баріон Λ+ має з = +1.

Bottomness b. Квантове число bможе набувати значень -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. В даний час виявлено частинки, що мають b= 0, 1, -1. Наприклад, У+-мезон має b = +1.

Topness t. Квантове число tможе набувати значень -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. В даний час виявлено всього один стан з t = +1.

Ізоспін I. Сильновзаємодіючі частки можна розбити на групи частинок, що мають схожі властивості (однакове значення спина, парності, баріонного числа, дивацтва та ін квантових чисел, що зберігаються в сильних взаємодіях) - ізотопічні мультиплети. Величина ізопіна Iвизначає число частинок, що входять в один ізотопічний мультиплет, nі рскладає ізотопічний дуплет I= 1/2; Σ + , Σ - , Σ 0 , входять до складу ізотопічного триплету I= 1, Λ - ізотопічний синглет I= 0, число частинок, що входять до одного ізотопічний мультиплет, 2I + 1.

G - парність - це квантове число, що відповідає симетрії щодо одночасної операції зарядового сполучення зта зміни знака третього компонента Iізопіна. G-парність зберігається лише у сильних взаємодіях.

Світ елементарних частинок

Урок у 11 класі

Мета уроку:

Освітні:

Познайомити учнів зі структурою елементарних частинок, з особливостями сил та взаємодії всередині ядра; навчити узагальнювати та аналізувати отримані знання, правильно викладати свої думки; сприяти розвитку мислення, уміння структурувати інформацію; виховувати емоційно-ціннісні стосунки до світу

Розвиваючі:

Продовжити розвиток мислення, вміння аналізувати, порівнювати, робити логічні висновки.

Розвивати допитливість, вміння застосовувати знання та досвід у різних ситуаціях.

Виховні:

Розвиток навичок інтелектуальної колективної роботи; виховання основ моральної самосвідомості (ідея: відповідальність вченого, першовідкривача за плоди своїх відкриттів);

Пробудити в учнів інтерес до науково – популярної літератури, вивчення передумов відкриття конкретних явищ.

Мета уроку:

Створити умови для розвитку інтелектуальної та комунікативної компетентностей, у яких учень зможе:

- назвати основні види елементарних частинок;

Осмислити багатозначність сучасної стандартної моделі світу;

Сформулювати уявлення про історію розвитку елементарних частинок;

Проаналізувати роль розвитку елементарної фізики;

Класифікувати елементарні частинки за складом;

Замислитись про необхідність мати власну позицію, толерантно ставитися до іншої точки зору;

Виявляти безконфліктне спілкування під час роботи у групі.

Тип уроку:Вивчення нового матеріалу.

Форма уроку:комбінований урок.

Методи уроку:словесні, наочні, практичні.

Обладнання:комп'ютерна презентація, мультимедійний проектор, робочий зошитучня, персональний комп'ютер.

Етапи уроку	Час, хв.	Методи та прийоми
1. Організаційне введення. Постановка навчальної проблеми.		Запис теми уроку. Розповідь вчителя.
2. Актуалізація знань (презентація учня)		Розповідь учня про наявні знання, передумови вивчення нового.
3. Вивчення нового матеріалу (презентація вчителя)		Розповідь вчителя з використанням слайдів. Спостереження. Розмова. Розповідь учня з використанням слайдів.
4. Відпрацювання вивченого матеріалу. Закріплення.		Закріплення по опорному конспекту та робота з підручником. Відповіді контрольні питання.
5. Підбиття підсумків. Домашнє завдання		Виділення головного вчителем, учнями.

Хід уроку

Організаційний моментуроку(Привітання, перевірка готовності учнів до уроку)

Сьогодні на уроці ми з вами розглянемо різні погляди на будову світу, з яких саме частинок складається все те, що нас оточує. Урок буде схожий на лекцію, і від вас, в основному, потрібна увага.

На початку уроку я хочу запропонувати вашій увазі історію виникнення вчення про частинки.

2. Актуалізація знань. (Презентація Алексахіної В. «Історія розвитку знань про частинки»)

Слайд 2. Античний атомізм- Це уявлення про будову світу вченими античності. За уявленнями Демокріта, атоми були вічними, незмінними, неподільними, різними за формою та розмірами частинками, які, з'єднуючись і роз'єднуючись, утворювали різні тіла.

Слайд 3.Завдяки відкриттю вченими Діраком, Галілеєм та Ньютоном принципу відносності, законів динаміки, законів збереження, закону всесвітнього тяжіння, в 17 столітті атомістика давніх зазнала значних змін і у науці утвердилася механічна картина світу, в основі якої лежала гравітаційна взаємодія – йому схильні всі тіла та частки, незалежно від заряду.

Слайд 4.Знання, накопичені щодо електричних, магнітних і оптичних явищ, призвели до необхідності доповнення та розвитку картини світу. Таким чином, у 19 столітті і до початку 20 століття почала панувати електродинамічна картина світу. У ній розглядалося вже два типи взаємодії – гравітаційне та електромагнітне. Але їм не вдалося пояснити лише теплове випромінювання, стійкість атома, радіоактивність, фотоефект, лінійний спектр.

Слайд 5.На початку 20 століття з'явилася ідея квантування енергії, яку підтримували Планк, Ейнштейн, Бор, Столет, а також корпускулярно-хвильовий дуалізм Луї де Бройля. Ці відкриття ознаменували появу квантово-польової картини світу, В якій додалася ще й сильна взаємодія. Почалося активне розвиток фізики елементарних частинок.

3. Вивчення нового матеріалу

До тридцятих років 20 століття влаштування світу представлялося вченим у самому простому вигляді. Вони вважали, що «повний набір» частинок, у тому числі складається вся речовина – це протон, нейтрон і електрон. Тож їх назвали елементарними. До цих частинок відносять і фотон – переносник електромагнітних взаємодій.

Слайд 6.Сучасна стандартна модель світу:

Матерія складається з кварків, лептонів та частинок – переносників взаємодії.

Для всіх елементарних частинок є можливість виявити античастинки.

Корпускулярно-хвильовий дуалізм. Принципи невизначеності та квантування.

Сильні, електромагнітні та слабкі взаємодії описуються теоріями великого об'єднання. Залишається необ'єднана гравітація.

Слайд 7.Ядро атома складається з адронів, що складаються з кварків. Адрони – частки, що у сильному взаємодії.

Класифікація адронів: Мезони складаються з одного кварку та одного антикварка Баріони складаються з трьох кварків – нуклонів (протони та нейтрони) та

гіперонів.

Слайд 8.Кварки - фундаментальні частинки, з яких складаються адрони. В даний час відомо 6 різних сортів (частіше кажуть – ароматів) кварків. Кварки утримує сильну взаємодію, беруть участь у сильних, слабких та електромагнітних. Обмінюються між собою глюонами, частинками з нульовою масою та нульовим зарядом. Для всіх кварків існують антикварки . Вони не можуть спостерігатися у вільному вигляді. Мають дробовий електричний заряд: +2/3е – називаються U-кварками (верх) та -1/3е – d-кварк (низ).

Кварковий склад електрона - ud, кварковий склад протона - udd

Слайд 9.Частинки, що не входять до складу ядра, – лептон. Лептони – фундаментальні частки, які беруть участь у сильному взаємодії. На сьогодні відомо 6 лептонів та 6 їх античасток.

Всі частки мають антицастиці. Лептони та їх античастинки: електрон та позитрон з ними електронне нейтрино та антинейтрино. Мюон та антимюон з ними мюонне нейтрино та антинейтрино. Таон та антитаон - таонне нейтрино та антинейтрино.

Слайд 10.Усі взаємодії у природі є проявами чотирьох видів фундаментальних взаємодійміж фундаментальними частинками – лептонами та кварками.

Сильній взаємодіїсхильні кварки, а глюони є його переносниками. Воно пов'язує їх разом, утворюючи протони, нейтрони та інші частки. Побічно воно впливає на зв'язок протонів у атомних ядрах.

Електромагнітної взаємодіїсхильні до заряджених частинок. У цьому під впливом електромагнітних сил самі частки не змінюються, лише набувають властивість відштовхуватися у разі однойменних зарядів.

Слабкій взаємодіїсхильні кварки та лептони. Найвідоміший ефект слабкої взаємодії – перетворення нижнього кварку у верхній, що у свою чергу змушує нейтрон розпастися на протон, електрон та антинейтрино.

Одним з найістотніших різновидів слабкої взаємодії є взаємодія Хіггса. Згідно з припущеннями, поле Хіггса (сірий фон) заповнює весь простір рідину, обмежуючи дальність слабких взаємодій. Також бозон Хіггса взаємодіє з кварками та лептонами, забезпечуючи існування їхньої маси.

Гравітаційна взаємодія.Є найбільш слабким із відомих. У ньому беруть участь усі без винятку частки та переносники всіх видів взаємодії. Здійснюється завдяки обміну гравітонами – єдиними, ще відкритими на досвіді частками. Гравітаційна взаємодія завжди є тяжінням.

Слайд 11.Багато фізиків сподіваються на те, що подібно до того, як вдалося об'єднати електромагнітну і слабку взаємодії в електрослабку, згодом вдасться побудувати теорію, що об'єднує все відомі видивзаємодій, назва якої "Велике об'єднання".

4 . Закріплення знань.

Первинне закріплення(Презентація Гордієнка Ж. «Великий адронний колайдер». Сучасні вчені намагаються вдосконалити процес вивчення частинок, з метою добитися нових відкриттів для науково-технічного прогресу. Для цього будуються грандіозні дослідні центрита прискорювачі. Однією з таких грандіозних будов є Великий адронний колайдер.

Підсумкове закріплення(Робота в групах: відповіді на запитання за підручником)

Ви поділені на дві групи: 1 ряд та 2 ряд. У вас є завдання на листках: вам необхідно відповісти на запитання, а відповіді ви знайдете у підручнику у параграфі 28 (стор. 196 – 198).

Завдання першої групи:

Скільки всього фундаментальних частинок? (48)

Кварковий склад електрона? (uud)

Перерахуйте дві найсильніші взаємодії (сильна та електромагнітна)

Повна кількість глюонів? (8)

Завдання другої групи:

Скільки частинок лежить в основі світобудови? (61)

Кварковий склад протону? (udd)

Перерахуйте дві найслабші взаємодії (слабка та гравітаційна)

Які частки здійснюють електромагнітну взаємодію? (Фотон)

Озвучування керівниками груп відповіді питання та обмін картками.

Підсумок уроку.

Ви познайомились із деякими аспектами розвитку сучасної фізики і тепер маєте елементарні уявленняпро те, в якому напрямі розвивається наша наука і для чого це нам потрібно.

6. Домашнє завдання. Параграф 28.

Завдання першої групи:

1. Скільки всього фундаментальних частинок? ______________

2. Кварковий склад електрона? ____________

3. Перерахуйте дві найсильніші взаємодії ______

4. Повна кількість глюонів? _______

___________________________________________________________________

Завдання другої групи:

1. Скільки частинок лежить в основі світобудови? ________

2. Кварковий склад протону? ___________

___________________________________________________________________

Завдання першої групи:

1. Скільки всього фундаментальних частинок? __________

2. Кварковий склад електрона? __________

3. Перерахуйте дві найсильніші взаємодії __________________________________________________________________________

4. Повна кількість глюонів? _________

___________________________________________________________________

Завдання другої групи:

1. Скільки частинок лежить в основі світобудови? ____________

2. Кварковий склад протону? _____________

3. Перерахуйте дві найслабші взаємодії ______________________

4. Які частки здійснюють електромагнітну взаємодію? ______

___________________________________________________________________

Завдання першої групи:

1. Скільки всього фундаментальних частинок? _____________

2. Кварковий склад електрона? ______________

3. Перерахуйте дві найсильніші взаємодії ________________________________________________________________________

4. Повна кількість глюонів? _____

___________________________________________________________________

Завдання другої групи:

1. Скільки частинок лежить в основі світобудови? ______

2. Кварковий склад протону? _________

3. Перерахуйте дві найслабші взаємодії _______________________

4. Які частки здійснюють електромагнітну взаємодію? _______