-------------------
Вы знаете, как устроен наш мир?

---Load files---
Совет: если изображения отображаются неправильно, попробуйте очистить кеш браузера!
Поиск на странице - нажмите "Ctrl+F", Поиск на сайте - поле ввода "Яндекс-Найти" на "шапке",
Поиск в интернете - 1) выделите текст, 2) нажмите правую клавишу мыши и 3) выберите поисковик.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

------- Тимин В.А. (mail: timinva@yandex.ru) Дата последней загрузки: October 19 2019. -------
Ссылка на этот материал: Микрофизика.htm)


1      Микрофизика

Элементарные частицы. За последние полвека физики показали, что мир, который мы видим, можно построить всего из шести частиц. Это три частицы вещества (верхние кварки, нижние кварки и электроны), два кванта, создающих силы взаимодействий (фотоны и глюоны), и бозоны Хиггса – замечательное и удивительно простое (прямо божественное) создание. Однако известны еще четыре кварка, две частицы, подобные электрону, и три вида нейтрино. Все они очень короткоживущие или слабо взаимодействующие с другими шестью частицами. С их учетом различают три семейства частиц:

1) верхний (u) и нижний (d) кварки, электронное нейтрино, электрон;

2) очарованный (c) и странный (s) кварки, мюонное нейтрино, мюон;

3) истинный (t) и красивый (b) кварки, t-нейтрино, t-лептон (t - тау).

Взаимодействия частиц каждого из семейств идентичны и отличаются только тем, что во втором семействе они сильнее, чем в первом, а в третьем – сильнее, чем во втором. Поскольку массы частиц обусловлены полем Хиггса, частицы должны взаимодействовать с ним по-разному.

30_08

Рис. 5. Массы частиц Стандартной модели отличаются на 11 порядков и возникают благодаря взаимодействию с полем Хиггса. По-видимому, существуют по крайней мере пять видов бозонов Хиггса. Поскольку их массы не известны, на иллюстрации указаны возможные значения.

Следовательно, проблема семейств связана с двумя вопросами. Зачем существуют три семейства, если кажется, что одного вполне хватает для описания видимого нами мира? Почему частицы разных семейств отличаются по массе и имеют именно те массы, которые у них есть? Нет ничего удивительного в том, что физики пытаются понять, почему в  природе имеются три почти идентичных семейства частиц. Они хотят до конца разобраться в  законах природы, основных ее частицах и силах. Нам нужна теория, в которой все частицы и отношения их масс появляются без каких-либо предварительных предположений о  величине масс и без подгонки параметров. Если наличие трех семейств существенно, то это – ключ, значение которого пока не осознано.

470px-Particle_overview-ru

Краткий обзор различных семейств элементарных и составных частиц, и теории, описывающие их взаимодействия. Фермионы — слева, бозоны — справа. (изображение интерактивно, см. https://ru.wikipedia.org)

По Стандартной модели (СМ) есть 12 элементарных частиц: 6 видов кварков, электрон, мюон, тау-лептон, и три вида нейтрино, им соответствующие. 4 вида переносчиков взаимодействия: фотон, глюон (их восемь), Z-бозон и дублет W±- бозонов. Для тех, кому слово дублет непонятно, можно считать 12 переносчиков. Также в Стандартной теории существует элементарный Хиггс-бозон, за счет которого элементарные частицы приобретают массу. Но в ней нет частицы, ответственной за гравитационное взаимодействие.

Массы частиц Стандартной модели отличаются на 11 порядков. Согласно теории, элементарные частицы приобретают массу, взаимодействуя с квантовым полем Хиггса, пронизывающим всю Вселенную.

При попытке экстраполировать Стандартную модель на очень большие энергии возникают проблемы. Хиггсовский механизм объясняет не всё, он лишь завершает Стандартную модель, делая ее теорией, пригодной для вычислений при энергиях много меньше 1 ТэВ. Подчеркнем, что это проблемы не хиггсовского механизма самого по себе, а всей Стандартной модели. Они отражают тот факт, что СМ не полна и является лишь "приблизительной" теорией, хорошо работающей лишь при низких энергиях. Эксперименты на ускорителях частиц помогут ученым убедиться в существовании или отсутствии этого поля.

По суперсимметричной стандартной модели (ССМ) у каждой  элементарной частицы имеется суперпартнер и по крайней мере два поля Хигса, взаимодействие с которыми наделяет каждую частицу Стандартной модели массой. Эти поля также придают часть массы (но не всю) суперпартнерам. Два поля Хиггса приводят к пяти разновидностям бозонов Хиггса: три из них электрически нейтральны и два заряжены. Массы нейтрино очень малы по сравнению с массами других частиц и могут возникать из этих взаимодействий косвенно или быть связанными с еще одним, третьим видом поля Хиггса. Самые легкие из частиц-суперпартнеров составляют основу темной материи.

Теория струн. Стандартная модель и ССМ могут принять наблюдаемую структуру семейств, но не могут объяснить ее. В этой теории нет и частицы, ответственной за гравитационное взаимодействие. Утверждается не то, что ССМ  еще не объяснила структуру семейства, а то, что она вообще не может этого сделать. Ценность теории струн не в том, что она может предложить квантовую теорию всех сил, а в том, что она может объяснить, что такое элементарные частицы, почему существуют три семейства и почему разные семейства по-разному взаимодействуют с полем Хиггса. Она допускает возникновение повторяющихся семейств, которые не будут идентичны. Их различия описываются свойствами, не затрагивающими сильные, слабые, электромагнитные и гравитационные силы, но влияющими на взаимодействие с полями Хиггса и соответствующими трем семействам с различными массами. Теория струн допускает много различных структур семейств, и пока никто не знает, почему природа выбрала наблюдаемую нами, а не какую-нибудь другую (см. "Ландшафт теории струн", "В мире науки", №12, 2004 г.). Данные о массах кварка, лептона и их суперпартнеров помогут нам глубже проработать теорию струн.

Есть замечательная научно-популярная книга, бестселлер по теории струн. Если Вы себя считаете образованным человеком, то прочитайте ее! Эта замечательная книга есть и в Рунете на самых разных его сайтах, кое-где её можно даже бесплатно скачать: Грин Брайан. 'Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории", М.: Едиториал УРСС, 2004 г.

Фермио́н (см. https://ru.wikipedia.org) — частица (или квазичастица) с полуцелым значением спина[2]. Своё название получили в честь физика Энрико Ферми[3]. Примеры фермионов: кварки (они образуют протоны и нейтроны, которые также являются фермионами), лептоны (электроны, мюоны, тау-лептоны, нейтрино), дырки (квазичастицы в полупроводнике)[4].

Фермионы подчиняются статистике Ферми — Дирака: в одном квантовом состоянии может находиться не более одной частицы (принцип Паули). Принцип запрета Паули ответственен за устойчивость электронных оболочек атомов, делая возможным существование сложных химических элементов. Он также позволяет существовать вырожденной материи под действием высоких давлений (нейтронные звёзды).

Квантовая система, состоящая из нечётного числа фермионов, сама является фермионом (например, ядро с нечётным числом A; , характеризующим массу, атом или ион с нечётной суммой равнозначной A , некоего числа электронов). Согласно Стандартной модели, существует 12 ароматов элементарных фермионов: шесть кварков и шесть лептонов[2].

Кварки имеют цветовой заряд и участвуют в сильном взаимодействии. Их античастицы называются антикварками. Существует шесть ароматов кварков (по 2 в каждом поколении).

Волновая функция системы одинаковых фермионов антисимметрична относительно перестановки двух любых фермионов.

Бозо́н (от фамилии физика Бозе) (см. https://ru.wikipedia.org) — частица с целым значением спина[2]. Термин был предложен физиком Полем Дираком[3]. Бозоны, в отличие от фермионов, подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна, которая допускает, чтобы в одном квантовом состоянии могло находиться неограниченное количество одинаковых частиц[4]. Системы из многих бозонов описываются симметричными относительно перестановок частиц волновыми функциями. Различают элементарные бозоны и составные.

Элементарные бозоны являются квантами калибровочных полей, при помощи которых осуществляется взаимодействие элементарных фермионов (лептонов и кварков) в Стандартной модели. К таким калибровочным бозонам относят:

·  фотон (электромагнитное взаимодействие),

·  глюон (сильное взаимодействие)

·  W± и Z-бозоны (слабое взаимодействие).

Кроме этого, к элементарным бозонам относят бозон Хиггса, ответственный за механизм появления масс в электрослабой теории, и не обнаруженный до настоящего времени гравитон (гравитационное взаимодействие).

Все элементарные бозоны, за исключением W±-бозонов, являются незаряженными. W+ и W бозоны по отношению друг к другу выступают как античастицы. Калибровочные бозоны (фотон, глюон, W± и Z-бозоны) имеют единичный спин, бозон Хиггса — нулевой, гипотетический гравитон имеет спин 2.

К составным бозонам относят многочисленные двухкварковые связанные состояния, называемые мезонами. Как и у любых бозонов, спин мезонов является целочисленным, и его значение, в принципе, не ограничено (0, 1, 2, 3, …). Другими примерами бозонов являются ядра, содержащие чётное количество нуклонов (протонов и нейтронов).

Нуклон - это общее название для протона и нейтрона. Есть такие составные частицы, называются адроны. Они состоят из кварков. Адроны делятся на мезоны и барионы. Мезоны состоят из двух кварков, барионы - из трех. К барионам относятся нуклоны. Нуклоны - это протон и нейтрон. И протон и нейтрон состоят из трех кварков.

Мезо́н (от др.-греч. μέσος — средний) — бозон сильного взаимодействия, имеющий нулевое значение барионного числа. В Стандартной модели, мезоны — это составные (не-элементарные) частицы, состоящие из равного числакварков и антикварков. К мезонам относятся пионы (π-мезоны), каоны (K-мезоны) и многие другие более тяжёлые мезоны.

Первоначально мезоны были предсказаны как частицы, переносящие силы, которые связывают протоны и нейтроныв атомных ядрах.

Бо́льшая часть массы мезона происходит из энергии связи, а не из суммы масс составляющих его частиц.

Все мезоны нестабильны.

Барио́ны (от греч. Βαρύς — тяжёлый) — семейство элементарных частиц: сильно взаимодействующие[1] фермионы[2], состоящие из трёх кварков[3]. В 2015 году было также доказано существование барионов из 5 кварков (см. пентакварк); предполагается, но не доказано, существование барионов из 7 и большего числа кварков .

К основным барионам относятся (по мере возрастания массы): протон, нейтрон,лямбда-барион, сигма-гиперон, кси-гиперон, омега-гиперон. Масса омега-гиперона (3278 масс электрона) почти в 1,8 раз больше массы протона.

Барионы вместе с мезонами (последние состоят из чётного числа кварков) составляют группу элементарных частиц, участвующих в сильном взаимодействии и называемых адронами.

 

 

Ссылка на этот материал: Микрофизика.htm)
Ссылка на другие мои материалы: сайт Vixra.com

- - - ВЫ МОЖЕТЕ ОСТАВИТЬ ПЕРВЫЙ КОММЕНТАРИЙ! - - -


Введите логин*:      Введите эл.адрес:

Введите пароль*:    Ваш телефон:        
* - ввод объязателен, логин и пароль пока не контролируются;

Введите Ваш комментарий:
Формулы:

(возможно использование BB-кодов для оформления комментария и кодов LaTeX для ввода формул)

Решите пример: 90 to divide on "восемнадцать" equally:

---Load files---
Сегодня - 02_07_2020
Время переоткрытия сайта 22 ч 07 м по Гр.
Календарь
на ИЮЛЬ месяц 2018 г.

Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
1 2 3 4
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 31 1 2
(7 331)

---Load files---
---Load files---


© Все права защищены 2017-2019 При использовании материалов сайта ссылка на http://lowsofphisics.ru обязательна.

В НАЧАЛО
КОММЕНТ
В КОНЕЦ
U:10 V:24 N:31
Уникальных посетителей за текущие сутки: 10 Просмотров: 24 Этой страницы (всего): 31