Доклад : Элементарные сведения о частицах и анти-частицах 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Доклад >> Математика


Элементарные сведения о частицах и анти-частицах




Элементарные сведения о частицах и анти-частицах

Созданная в 1925-1926 гг. квантовая теория имела существенный недостаток: она была нерелятивистской, в ней не соблюдались принципы относительности и предельности скорости света.

В 1928 г. Поль Дирак устранил этот недостаток. Он предложил описывать электрон новым уравнением, которое учитывало равноправие времени и пространственных координат, диктуемое теорией относительности.

Однако при этом волновая функция оказалась четырёхкомпонентной. Две из них соотносились с двумя возможными проекциями спина. А как же две оставшиеся? Анализ показывал, что им соответствовала отрицательная энергия. И не просто отрицательная, как у электрона в атоме водорода, а настоящая энергетическая пропасть, простирающаяся до бесконечности, в которую могла бы провалиться целиком Вселенная. И хотя уравнение Дирака превосходно объясняло все имевшиеся в то время экспериментальные данные, проблема отрицательной энергии оставалась нерешённой. Сначала предположили, что две неопознанные компоненты каким-то образом описывают протон (ядро атома водорода). Но выяснилось, что частица, соответствующая второй паре компонент, по массе должна быть в точности равна электрону; протон же в 1836 раз тяжелее электрона.

Позднее Дирак выдвинул гипотезу: все состояния, соответствующие отрицательным энергиям, изначально заполнены электронами («море Дирака»), т. е. энергетическая пропасть полна и провалиться некуда. Само «море» ненаблюдаемо, но если из него выбить электрон (например, с помощью фотона достаточно высокой частоты), то, во-первых, будет виден сам электрон, а во-вторых, оставшаяся в «море» дырка поведёт себя как реальная частица, отличающаяся от электрона только противоположным знаком заряда - антиэлектрон. Это явление называют рождением пары частица - античастица (в данном случае электрон - антиэлектрон). Обратный процесс произойдёт, когда электрон столкнётся с дыркой: он заполнит её и станет ненаблюдаемым (дырка и электрон сольются), а вся энергия пары (включая их энергию покоя) перейдёт в энергию электромагнитного излучения. Так аннигилирует пара частица ~ античастица.

В 1932 г. американецu Карл Андерсон (1905-1991) обнаружил в космических лучах частицы с положительным зарядом и массой, в точности равными по величине заряду и массе электрона. Позитроны, как их назвал Андерсон, и есть предсказанные Дираком антиэлектроны. Правда теория дырок продержалась не долго, хотя все её выводы верны. После создания более или менее последовательной квантовой электродинамики в конце 40-х гг. ненаблюдаемое «море Дирака» оказалось ненужным, однако уравнение Дирака, наполненное новым содержанием, осталось незыблемым. Это уравнение годится не только для электрона, но и для любой частицы со спином 1/2, например для протона. Выводы о существовании античастицы, рождении и аннигиляции пар справедливы и для протонов. Впрочем, проверка этих выводов сильно затянулась. Если Эрнест Резерфорд открыл протон ещё в 1919 г., то Эмилио Сегре (1905-1989) и Оуэн Чемберлен (родился в 1920 г.) обнаружили антипротон лишь в 1955 г. Кроме электронов и протонов есть другие микрочастицы; для каждой из них существуют свои релятивистские уравнения. Прежде всего это фотоны, которые изначально описываются релятивистскими уравнениями Максвелла. Далее, есть частицы, не имеющие собственного момента импульса (с нулевым спином), в первую очередь нейтрон. Такие частиuы описываются уравнением Клейна - Гордона. Ешё один тип уравнений - уравнения Вейля, которые относятся к очень своеобразным частицам - нейтрино, имеющим нулевую массу, но при этом спин 1/2. Не исключено, однако, что у нейтрино есть масса. Тогда его уравнение движения - всё то же уравнение Дирака.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.krisosel.ru

Похожие работы:

  • Концепции современного естествознания

    Учебное пособие >> Биология
    ... обнаружены античастицы почти всех элементарных частиц. Частица и соответствующая античастица ... тонкой регулировки в системе (Заварзин Г.А. Анти-Рынок в природе. Природа, 1995, ... описание в терминах ансамблей допускало сведение к описанию в терминах отдельных ...
  • Кандидатский по философии

    Реферат >> Философия
    ... себе волю к жизни. "Анти-Гегелем" называли современники и ... механицизм: возражал против сведения движения к пространствен­ному перемещению ... частиц, в результате которого на­рождаются новые частицы. Существуют четыре типа взаимодей­ствия элементарных частиц ...
  • Общее языкознание - учебник

    Реферат >> Языковедение
    ... диф­ференциальных различительных признаков. Объем сведений о предмете, заключающийся в ... как диалектическое един­ство противоречий. Элементарные частицы являются одновремен­но и квантом, ... ', долбач 'студент-зубрила', античка 'античная литература', шеф ...
  • Курс Концепции современного естествознания

    Курсовая работа >> Наука и техника
    ... детерминизма и элементаризма, неопределённость в мире элементарных частиц и вероятностное (неоднозначное, полиморфное, ... мира для эффективности анти нтропийной работы как ... объясняются путем сведения (редукции) к более простым. Редукция - сведение сложного к ...
  • Шпаргалка по философии (вступительные экзамены в аспирантуру НТУУ КПИ)

    Реферат >> Философия
    ... гипотетическая форма существования полевой материи), элементарные частицы, ядра, молекулы, агрегаты ( ... і подобою Божою. Основні лінії: антеізм (“сродність” людині ... общностью интересов. В этом и поисходит сведение интересов индивида к интересам общества. ...
  • Педиатрия

    Шпаргалка >> Медицина, здоровье
    ... препаратов содержит 20% элементарного железа, поэтому расчетную ... мелкие сферические и тубулярные частицы. Вирус устойчив к воздействию ... диагноза должна содержать следующие сведения: а) предположение о ... и титр иммунных анти-А и анти-В антител. Постнатальная ...
  • Культурологія

    Шпаргалка >> Культура и искусство
    ... осмислити основні інваріанти культурного поступу і культурного ... явления, каждой частицы мироздания в целом ... сюжетов «в сторону облегчения, сведения сложного к примитивному, приспособления ... , предоставляющим достаточное место элементарным полярностям: прошлому и ...
  • Билеты по философии для аспирантов и соискателей

    Реферат >> Философия
    ... атомизм. Демокрит. Отличит. черта ант. ф. - формир-е нов ... атомов (текучесть - круглыми частицами). Гл. цель познания ... (сенсуалисты): 1. Ощущение - элементарное психическое явление, отражение свойств ... В этом и происходит сведение интересов индивида к интересам ...
  • Проблемы философии

    Реферат >> Философия
    ... Еще Аристотель показал неправомерность сведения движения к пространственному перемещению ... Энгельс в гл. V "Анти-Дюринга", неизбежно обращение к ... - единство вещества и поля, взаимопревращаемость элементарных частиц (и многое другое); (b) - фотосинтез, ...
  • Особенности работы над предлогами и приставками в начальной школе

    Реферат >> психология, педагогика
    ... нередки слова, образованные присоединением приставки: частица – античастица, раздел – подраздел, ... , противоалкогольный и др. Приставка анти- (греческая) обозначает «враждебный чему ... . Как бы ни были элементарны те сведения о грамматическом строении языка, ...