Українські рефератиучбові матеріали на українській мові

RefBaza.com.ua пропонує студентам та абітурієнтам найбільшу базу з рефератів! Також ви можете ділитися своїми рефератами для поповнення бази.

Античастинки

Реферат: Античастинки

Антивещество - матерія, побудована з складу. Існування складу було передбачено в 1930 року англійським фізиком П. Дираком. З рівняння Дірака для релятивистского електрона слід було друге рішення щодо його двійника, має таку ж масу чуток і позитивний електричний заряд. У той самий перший період було відома лише однієї позитивно заряджена частка - протон, різко який відрізнявся за своїми властивостями від електрона. Теоретики стали придумувати хитромудрі пояснення їх, але незабаром з'ясувалося, що протон немає нічого спільного із часткою, пророкованої Дираком. 1932-го року позитивно заряджені позитроны знайшов у космічних променях американський фізик До. Андерсон. Це відкриття стало блискучим підтвердженням теорії Дірака.

У 1955 року на новому прискорювачі в Берклі Еге. Сегре, Про. Чемберлен та інші виявили антипротони, народжені в зіткненні протонів з ядрами мідної мішені. Доти протон з негативним зарядом довго чекати і безуспішно розшукувався в космічних променях. У 1956 року був і антинейтрон. Зараз відомо безліч частинок, і майже всіх ним відповідають античастинки.

Частинки і античастинки мають однакову масу, тривалість життя, спін, але різняться знаками всіх зарядів: електричного, барионного, лептонного тощо. буд. Це випливає з загальних принципів квантової теорії поля і підтверджується надійними експериментальними даними.

З сучасної погляду елементарні частки розбиваються на дві групи. Перша їх - частки з полуцелым спіном: заряджені лептони e - , m -, t - , відповідні їм нейтрино і кварки u, d, з, b, t. Всі ці частки мають і античастицами. Другу групу - це кванти полів із спіном, які переносять взаємодії: фотон, проміжні бозоны слабких взаємодій, глюоны сильних взаємодій. Деякі їх істинно нейтральні (g, Z0), тобто їх квантові числа рівні нулю і вони ідентичні своїм античастицам; інші (W +, W -) також утворюють пари частка - античастка. Легко тепер побачити, що це барионы, які з трьох кварків, повинен мати античастинки, наприклад: нейтрон має склад (), антинейтрон — (). Мезоны складаються з кварка і антикварка і, власне кажучи, також мають античастинки, наприклад: p - - мезон складається з кварків (), а p + мезон складається з кварків (). У той самий час є мезони, симетричні щодо заміни кварків на антикварки ( наприклад, p0,r,h- мезони, куди входять пари кварків , і ); також мезони будуть істинно нейтральними.

Характерна риса поведінки частинок і складу - їх анігіляція у зіткненні. Ще Дірак передбачив процес анігіляції електронів і позитронів в фотони: е - + е + ® g + g. Процеси анігіляції йдуть, зрозуміло, зі збереженням енергії, імпульсу, електричного заряду тощо. п. У цьому можуть народжуватися як фотони, а й інші частки; очевидно, що внаслідок законів збереження різних зарядів одночасно народжуються відповідні античастинки, як, наприклад, у реакції анігіляції електрона і позитрона в пару мюонов: е - + е + ® m - + m +. У цих реакціях було відкрито “зачаровані” і “чарівні” частки. У аналогічному процесі е - + е + ® t - + t + відкрили важкий t - лептон. Останніми роками процес анігіляції, всі частіше використовують як одне із найбільш скоєних методів дослідження мікросвіту.

Операція заміни частинок на античастинки отримав назву зарядового поєднання. Оскільки істинно нейтральні частки тотожні своїм античастицам, то, при операції зарядового поєднання вони переходять самі у собі.

У сильних і електромагнітних взаємодію є повна симетрія між частинками і античастицами: якщо може бути якийсь процес із часточками, то може бути має самі характеристики аналогічний процес з відповідними античастицами. Приблизно так як протони і нейтрони завдяки сильному взаємодії зв'язуються в ядра, з відповідних складу створюватимуться антиядра.

У 1965 року на прискорювачі США було отримано антидейтрон. У 1969 року у Протвино на прискорювачі Інституту фізики високих енергій радянські фізики відкрили ядра антигелия-3, які з двох антипротонів і антинейтрона. Потім було відкрито і ядра антитрития - важкого антиводню, які з одного антипротона і двох антинейтронов. У принципі так можна уявити і антиатомы, і великі скупчення антиречовини. Свідченням присутності антиречовини у Всесвіті було потужне аннигиляционное випромінювання, що спадає з областей дотику речовини з антиречовиною.

Адже анігіляція лише 1 грама речовини і антиречовини призводить до виділенню 10 14 Дж енергії, що еквівалентно вибуху середньої створення атомної бомби удесятеро кілотонн. Проте астрофізика таких даних поки що немає, і навіть у космічних променях антипротони трапляються досить рідко. Нині вже у тому сумнівів, що Всесвіт переважно складається з звичайного речовини.

Проте так який завжди. На ранній стадії розвитку Всесвіту за дуже великих температурах близько 1013 До кількість частинок і складу майже збігалося: на дуже багато антипротонів ( приблизно за щокілька мільярдів) доводилося стільки ж протонів і іще одна “зайвий” протон. Надалі при остиганні Всесвіту все частинки й античастинки проаннигилировали, породивши зрештою фотони, та якщо з незначного у минулому надлишку частинок виникло усе, що нас тепер оточує. Аннигиляционные фотони, поступово прохолоджуючи, дожили донині як реліктового випромінювання. Ставлення сучасної щільності протонів до щільності реліктових фотонів (10 -9) і це надало інформацію про величині надлишку частинок над античастицами у минулому. Якби надлишку був, то відбулася б повна взаємна анігіляція частинок і складу і цього постала б досить похмура Всесвіт, заповнена холодним фотонним газом.

Звідки ж узявся цей надлишок? Один із гіпотез передбачає, що у початковому стані число частинок і складу збігалося, але потім через особливості у поступовій динаміці їх взаємодії виникла асиметрія.

Авт.: анігіляція — це єдиний процес, у якому зникає обидві початкові частинки й все їхнє маса повністю переходить, наприклад, в енергію фотонів. Ніяка інша реакція, яка у енергетиці, таким властивістю не має. І за поділі урану, й у процесах термоядерного синтезу в енергію перетворюється лише невелика частина (порядку десятих часткою відсотка) маси спокою частинок, що у реакції. Тому анігіляція антиречовини з речовиною дає у тисячу разів більше енергії, аніж за розподілі такогоже кількості урану. Якби нашому розпорядженні була невеличка планетка з антиречовини, то ми все проблеми з енергетичну кризу відразу відпали. Припустимо ми навчилися б переводити всю енергію анігіляції у електричну. Тоді у тому, щоб забезпечити планету річним запасом електроенергії, треба відколоти від планети і піддати анігіляції лише 1000-килограммовый шматок антиречовини. Порівняйте ці 1000 кілограм з сотнями мільйонів тонн вугілля й нафти, які ми видобуваємо щорічно, щоб вирішити те саме завдання!

Скільки енергії виділяється на 1 грам палива

1. Авт.: анігіляція речовини і антиречовини 1014 джоулів

2. Розподіл урану 1011 джоулів

3. Спалювання вугілля 2,9104 джоулів

Антивещество було б ідеальним паливом ще й оскільки вона не забруднює довкілля. Після анігіляції врешті-решт залишаються лише фотони високої енергії і нейтрино.

Нашу Землю регулярно бомбардує потік космічного проміння — частинок високих енергій, які генеруються що за різних процесах, які у нашої Галактиці. Більша частина цих частинок становлять протони і ядра гелію.


Схожі реферати

Статистика

[1] 2