Энергетическим выходом ядерной реакции называется разность энергий покоя ядер и частиц до и после реакции

3 По механизму взаимодействия ядерные реакции делятся на два вида:

· реакции с образованием составного ядра, это двухстадийный процесс, протекающий при не очень большой кинетической энергии сталкивающихся частиц (примерно до 10 МэВ).

· прямые ядерные реакции, проходящие за ядерное время, необходимое для того, чтобы частица пересекла ядро. Главным образом такой механизм проявляется при больших энергиях бомбардирующих частиц.

· Если после столкновения сохраняются исходные ядра и частицы и не рождаются новые, то реакция является упругим рассеянием в поле ядерных сил, сопровождается только перераспределением кинетической энергии и импульса частицы

· 4Энергия реакции это кинетическая энергия выделяющаяся или поглощающаяся в процессе реакции; она равна разности энергий покоя частиц в начальном и конечном состояниях. В общем случае, когда в конечном состоянии больше двух частиц энергия реакции определяется формулой

(1)

· где m_i и m_f - массы частиц в начальном и конечном состоянии.

·

Порог реакции это минимальная кинетической энергии налетающей частицы в лабораторной системе координат, при котором возможна данная реакция.

27. Элементарные частицы, в узком смысле - частицы, которые нельзя считать состоящими из других частиц. В современной физике термин " элементарные частицы " используют в более широком смысле: так называют мельчайшие частицы материи, подчиненные условию, что они не являются атомными ядрами и атомами (исключение составляет протон); иногда по этой причине элементарные частицы называют субъядерными частицами. Большая часть таких частиц (а их известно более 350) являются составными системами.

28 Фундамента́льные взаимоде́йствия — качественно различающиеся типы взаимодействия элементарных частиц и составленных из них тел.

На сегодня достоверно известно существование четырех фундаментальных взаимодействий:

· гравитационного; Это взаимодействие носит универсальный характер, в нем участвуют все виды материи, все объекты природы, все элементарные частицы! Общепринятой классической (не квантовой) теорией гравитационного взаимодействия является эйнштейновская общая теория относительности.

· электромагнитного; В электромагнитном взаимодействии участвуют все заряженные тела, все заряженные элементарные частицы. В этом смысле оно достаточно универсально. Классической теорией электромагнитного взаимодействия является максвелловская электродинамика. В качестве константы связи принимается заряд электрона e.

· сильного; Сильное взаимодействие ответственно за устойчивость атомных ядер. Поскольку атомные ядра большинства химических элементов стабильны, то ясно, что взаимодействие, которое удерживает их от распада, должно быть достаточно сильным. Хорошо известно, что ядра состоят из протонов и нейтронов. Чтобы положительно заряженные протоны не разлетелись в разные стороны,

Слабого. Это взаимодействие является наиболее слабым из фундаментальных взаимодействий, экспериментально наблюдаемых в распадах элементарных частиц, где принципиально существенными являются квантовые эффекты.

·

При этом электромагнитное и слабое взаимодействия являются проявлениями единого электрослабого взаимодействия.

29. бозоны - это частицы с целым спином(1), а фермионы - это частицы с полуцелым спином(1/2). Бозоны - протон, нейтрон, фотон; фермионы – электрон.

характеристики сильного взаимодействия: переносчики( глюон q=0,m=0,s=1 ), радиус( 10^-13-10^-10м ), константа( 1 ), время взаимодействия(10^-24сек), проявление( притяжение нуклонов ). Приведите примеры. Сильное взаимодействие(ядерное) обуславливает связь протонов и нейтрон(между ядрами атомов лежит в основе)

характеристики слабого взаимодействия: переносчики ( промежуточные векторные бозоны (массивные электрически заряженные частицы q≠0,m≠0,s=1 ), радиус( 10^-18 м ), константа ( 10^-5 ), время взаимодейсвия(˃10^-8сек), проявление( меняет тип частицы ). Приведите примеры. Слабые ответственные за все виды β-распада.Слабее сильного и эл.магнитного.

характеристики электромагнитного взаимодействия: переносчики (фотоны), радиус( бесконечность ), константа( 1/137=10^-2 ), время взаимодействия(10^-20 сек), проявление( силы притяжения и отталкивания ). Приведите примеры. Эл.магн. взаимодействие возникает только между электрически заряж. частицами.

характеристики гравитационного взаимодействия: переносчики( кванты гравитационного поля(гравитоны) m=0,q=0s=2h), радиус( бесконечность ), константа( 10^-39 ), проявление( притяжение ). Приведите примеры. Гравитационное взаимодействие наиболее слабое,универсальное,в нем участвуют все тела и все элементарные частицы.

Лептоны- класс элементарных частиц, которые не участвуют в сильном взаимодействии.(в слабых взаимодействиях)

Адроны (от греч. αδpos – большой, сильный) – класс элементарных частиц, участвующих в сильном взаимодействии. Адроны делятся на две основные группы в соответствии с их кварковым составом:

· Барионы — состоят из трёх кварков трёх цветов, образуя так называемую бесцветную комбинацию. Именно из барионов построена подавляющая часть наблюдаемого нами вещества — это нуклоны, составляющие ядро атома и представленные протоном и нейтроном. К барионам относятся также многочисленные гипероны — более тяжёлые и нестабильные частицы, получаемые на ускорителях элементарных частиц.

Мезоны — состоят из одного кварка и одного антикварка. К мезонам относятся пионы (π-мезоны) и каоны (K-мезоны) и многие более тяжёлые мезоны.

Стабильные ((частицы время жизни которых которых ˃10^-22 сек)за счет слабых взаимодействий): протон(наиболее стабильные.

30. Позитрон называют античастицей электрона. Частица (электрон) и античастица (позитрон) различаются только знаком электрического заряда; остальные их свойства — масса покоя, абсолютная величина заряда, спин (т. е. внутреннее вращение, см. § 230) — в точности совпадают. Дальнейшее развитие квантовой теории привело к выводу, что, за исключением нескольких нейтральных частиц (фотон, p°-мезон), каждая частица должна иметь противоположно заряженный двойник — античастицу.

Аннигиля́ция (лат. Annihilatio — уничтожение) — в физике реакция превращения частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных.

Наиболее изученной является аннигиляция электрон-позитронной пары. При низких энергиях сталкивающихся электрона и позитрона, а также при аннигиляции их связанного состояния —позитрония — эта реакция аннигиляции даёт в конечном состоянии два или три фотона, в зависимости от ориентации спинов электрона и позитрона. При энергиях порядка нескольких МэВ становится возможной и многофотонная аннигиляция электрон-позитронной пары. При энергиях порядка сотен МэВ в процессе аннигиляции электрон-позитронной пары рождаются в основном адроны.

Изучалась также и аннигиляция протон-антипротонной и нейтрон-антинейтронной пар.

Рождение пар — в физике элементарных частиц обратный аннигиляции процесс, в котором возникают пары частица-античастица (реальные или виртуальные). Для появления реальной пары частицзакон сохранения энергии требует, чтобы энергия, затраченная в этом процессе, превышала удвоенную массу частицы: Минимальная энергия необходимая для рождения пары данного типа, называется порогом рождения пар. Кроме того, для рождения реальной пары необходимо выполнение других законов сохранения, применимых к данному процессу. Так, законом сохранения импульса запрещено рождение в вакууме реальной электрон-позитронной пары (или пары любых других массивных частиц) одним фотоном, поскольку единичный фотон в любой системе отсчёта несёт конечный импульс, а электрон-позитронная пара в своей системе центра масс обладает нулевым импульсом.

31 Некоторые из законов сохранения выполняются всегда и при всех условиях (например, законы сохранения энергии, импульса, момента импульса, массы, электрического заряда), или, во всяком случае, никогда не наблюдались процессы, противоречащие этим законам. Другие законы являются лишь приближёнными и выполняющимися при определённых условиях (например, закон сохранениячётности выполняется для сильного и электромагнитного взаимодействия, но нарушается в слабом взаимодействии).

· Закон сохранения энергии

· Закон сохранения импульса

· Закон сохранения момента импульса

· Закон сохранения массы

· Закон сохранения электрического заряда

· Закон сохранения лептонного числа

· Закон сохранения барионного числа

· Закон сохранения чётности

Важную роль в понимании механизмов взаимодействия элементарных частиц, их образования и распада сыграли законы сохранения. Законы сохранения определяют правила отбора, согласно которым процессы с частицами, приводящие к нарушению законов сохранения, не могут осуществляться в определенных типах взаимодействий

32 Барио́ны (от греч. βαρύς — тяжёлый) — семейство элементарных частиц, сильно взаимодействующие^[1] фермионы^[2], состоящие из трёх кварков (предполагается, но не доказано существование барионов из 5 и большего числа кварков, см. пентакварк). Барионы вместе с мезонами (последние состоят из чётного числа кварков) составляют группу элементарных частиц, участвующих в сильном взаимодействии и называемых адронами.

Наиболее стабильными барионами являются протон (самый лёгкий из барионов) и нейтрон (вместе они составляют группунуклонов). Первый из них, насколько это сегодня известно, стабилен, второй испытывает бета-распад с временем жизни,

Нуклоны имеют кварковый состав uud (протон) и udd (нейтрон). Их спин равен 1/2, странность нулевая. Масса близка к 940 МэВ. Вместе со своими короткоживущими возбуждёнными состояниями нуклоны относятся к группе N-барионов.

Барионы, содержащие как минимум один странный кварк (но не содержащие более тяжёлых кварков), называютсягиперонами.

Класс барионов объединяет в себе нуклоны (p, n) и нестабильные частицы с массой большей массы нуклонов, получившие название гиперонов (). Все гипероны обладают сильным взаимодействием, и следовательно активно взаимодействуют с атомными ядрами. Спин всех барионов равен 1/2, так что барионы являются фермионами. За исключением протона, все барионы нестабильны. При распаде бариона, наряду с другими частицами, обязательно образуется барион. Эта закономерность является одним из проявлений закона сохранения барионного заряда.

33 Класс лептонов образуют 6 частиц, не участвующих в сильных взаимодействиях. Это электрон e^-, отрицательно заряженный мюон μ^-, отрицательно заряженный τ ^--лептон и три нейтральные частицы - электронное нейтрино ν_e, мюонное нейтрино ν_μ и тау-нейтрино ν_τ. Лептоны считаются бесструктурными частицами. Размер их < 10^-16 см. Детальное изучение свойств лептонов показывает, что они группируются парами, каждая пара состоит из заряженного лептона и нейтрино. Таким образом 6 лептонов образуют 3 поколения. Все лептоны имеют спин s = 1/2. Заряженные лептоны (e^-, μ^-, τ^-) участвуют в электромагнитных и слабых взаимодействиях. Нейтральные лептоны (ν_e, ν_μ, ν_τ) участвуют только в слабых взаимодействиях. Каждый лептон имеет античастицу. Они также объединены в три поколения

34 Кварк — фундаментальная частица обладающая электрическим зарядом, кратным e /3, и не наблюдающаяся в свободном состоянии. Кварки являются точечными частицами вплоть до масштаба примерно 5·10⁻¹⁸ м, что примерно в 20 тысяч раз меньше размера протона. Из кварков состоят адроны, в частности, протон и нейтрон. В настоящее время известно 6 разных «сортов» Самые распространенные кварки — верхний, или протонный и нижний, или нейтронный (обозначается d — от down, или n — от neutron), поскольку именно из них состоят единственные по-настоящему долгоживущие адроны — протон) и нейтрон. Следующий дублет включает странные кварки s (strange) и очарованные кварки с (charmed). Наконец, последний дублет состоит из красивых и истинных кварков — b (от beauty, или bottom) и t (от truth, или top). Каждый из шести кварков, помимо электрического заряда, характеризуется изотопическим (условно направленным) спином. Наконец, каждый из кварков может принимать три значения квантового числа, которое называется его цветом (color) и обладает ароматом (flavor). Конечно же, кварки не пахнут и не имеют цвета в традиционном понимании, просто такое название сложилось исторически для обозначения их определенных свойств