Физика ядра и частиц Взаимодействие частиц с веществом
Электромагнитное взаимодействие Кварки Атомное ядро Магнитный дипольный момент ядра Законы радиоактивного распада ядер. Альфа-распад. Бета-распад Естественная радиоактивность

 

Новая физика начала ХХ века - теория относительности, квантовая физика

    Открытие атомного ядра и частиц явилось результатом изучения строения вещества, основанном на достижениях физики конца XIX века. Исследования электрических явлений в жидкостях и газах, оптических спектров атомов, рентгеновских лучей, фотоэффекта показали, что вещество имеет сложную структуру. В 1897 году при исследовании катодных лучей Дж. Томсоном был открыт электрон - носитель элементарного отрицательного электрического заряда. ХХ век принес много неожиданностей в физику. Именно в это время классическая физика оказалась несостоятельной в объяснении новых экспериментальных фактов. Уменьшение временных и пространственных масштабов, в которых разыгрываются физические явления, привели к "новой физике", столь непохожей на привычную традиционную классическую физику. В основе "новой физики" лежат две фундаментальные теории:

Специальная теория относительности была сформулирована А. Эйнштейном в 1905 г. В ее основе лежат два постулата.

    Теория относительности привела к кардинальным изменениям представлений о пространстве и времени. Ни одно тело не может двигаться со скоростью большей скорости света. Другим важным следствием теории относительности явилось изменение представлений о массе тела. В релятивистской теории масса может уничтожаться и порождаться. Например, если из протона и нейтрона образовать связанную систему - дейтрон, оказывается, что масса дейтрона меньше суммы масс нейтрона и протона. Связь между массой частицы m и ее энергией покоя E0 описывается знаменитым соотношением Эйнштейна

E0 = mc2.

Используя эквивалентность массы и энергии, массы частиц часто измеряют в энергетических единицах.
    Если теория относительности лишает смысла понятия абсолютных пространства и времени, то в квантовой физике корпускулярные и волновые свойства частиц приводят к тому, что невозможно одновременно точно определить положение и импульс частицы. Неопределенность в координате deltax связана с неопределенностью в импульсе deltap соотношением неопределенности

deltaxdeltapx = h/ = h/2pi,

где величина h называется постоянной Планка, h/ = h/2pi = 6.582·10-22 Мэв·с,
Поэтому в квантовом мире теряет смысл такое понятие как движение частицы по определенной траектории.
     В нерелятивистской квантовой механике рассматривают движение частиц со скоростями много меньшими скорости света
    Движение частиц с релятивистскими скоростями, как правило, сопровождается процессами рождения и уничтожения частиц. Например при столкновении электрона e- и позитрона e+ могут родиться протон p и антипротон антипротон.

e- + e+ arrow.gif (70 bytes) p + антипротон.

    Термин квант возник в 1900 г. в работе М. Планка, посвященной тепловому излучению. Из гипотезы Планка и закона сохранения энергии следовало, что излучение энергии происходит квантами. Энергия E каждого кванта пропорциональна частоте nu

E = hnu = h/omega,   omega= 2pinu.

    Величина h/ позволяет оценить роль квантовых эффектов в описании физических явлений. В тех случаях, когда величину h/ можно считать пренебрежимо малой, используется классическое описание.
    Квантовая теория является статистической теорией. Ее предсказания носят вероятностный характер. Известно, что свободный нейтрон является нестабильной частицей. Он распадается на протон p, электрон e- и электронное антинейтрино aneutrinoe

n arrow.gif (70 bytes) p + e- + aneutrinoe.

     Период полураспада нейтрона, т. е. время, за которое распадается половина от первоначального количества нейтронов T1/2 = 10.4 мин. Однако нельзя сказать ничего определенного о распаде отдельного нейтрона - когда, в какой момент времени он распадется.

    Теория относительности и квантовая теория являются фундаментом, на котором построено описание явлений микромира

Глюоны
Чармоний, боттоний
Количество поколений фундаментальных фермионов
Слабые взаимодействия. Промежуточные бозоны
Открытие промежуточных бозонов
Слабые распады лептонов и кварков
Распады и реакции в кварковой модели
Слабые взаимодействия нарушают симметрии
Поляризация. Спиральность
Пространственная инверсия. Р-четность.
Примеры процессов с сохранением и без сохранения пространственной четности
Зарядовое сопряжение. Зарядовая четность
Комбинированная инверсия. CP-четность
Нейтральные каоны нарушают CP-симметрию
Осцилляции в пучке нейтральных каонов
Обращение времени
СРТ-теорема
Законы сохранения и симметрии
Атомное ядро
N-Z диаграмма атомных ядер
Масса и энергия связи ядра
Спин ядра
Электрический квадрупольный момент и форма ядра.
Магнитный дипольный момент ядра
Изоспин ядер. Изоспиновые мультиплеты
Дейтрон. Свойства нуклон-нуклонного взаимодействия.
Мезонная теория ядерных сил
Модели атомных ядер
Капельная модель ядра. Формула Вайцзеккера.
Модель ядерных оболочек. Одночастичные состояния.
Коллективные возбуждения ядер.
Законы радиоактивного распада ядер.
Альфа-распад.

Возбуждение люминесценции. Явление впервые изучалось А. Беккерелем, который установил свечение алмаза, сульфида цинка, некоторых солей урана и других веществ вблизи радиоактивных препаратов. Было установлено, что люминесценция возбуждается также во многих веществах органического происхождения. Одним из первых устройств для наблюдения кратковременных вспышек (сцинтилляций) с целью количественных измерений радиоактивности был спинтарископ

Основные вопросы по курсу Физика ядра и частиц