Надо Знать

добавить знаний



Физика элементарных частиц



План:


Введение

 100 ГэВ, зарегистрирован детектором STAR на коллайдере тяжелых релятивистских ионов RHIC. Тысячи линий обозначают пути частиц, родившихся в одном столкновении.]] 

Физика элементарных частиц (ФЕЧ), часто называемый также физикой высоких энергий - раздел физики, изучающая структуру и свойства элементарных частиц и их взаимодействия.


1. Теоретическая ФЕЧ

Основное орудие исследования в теоретической физике элементарных частиц - квантовая теория поля. То есть любая элементарная частица - это "кусочек" какой-то сплошной материи, а определенное (одночастичных) возбуждение абстрактного гильбертовом пространства. Можно сказать, что весь наш мир видится в ФЕЧ как вектор в гильбертовом пространстве состояний, который "вращается" в нем со временем.

Главным результатом современной теоретической физики элементарных частиц является Стандартная модель. За последние пару десятков лет ее предсказания были многократно перепроверены в экспериментах, и в наше время [ Когда? ] она - единственная физическая теория, адекватно описывающая устройство нашего мира вплоть до расстояний порядка 10 -18 м.

Взаимодействие частиц в ФЕЧ принципиально отличается от взаимодействия объектов в других областях физики. Например, в механике мы изучаем движение тел, которые, в принципе, могут друг с другом взаимодействовать. Однако как именно, за счет чего такое взаимодействие происходит - механика не изучает. В противоположность этому, ФЕЧ уделяет одинаковое внимание, как самим частицам, так и процесса взаимодействия между ними. Связано это с тем, что в ФЕЧ удается описать электромагнитную, сильную и слабое взаимодействие как обмен виртуальными частицами. Важным постулатом в таком описании появилось требование симметрии нашего мира относительно калибровочных преобразований.

Равноправие частиц и их взаимодействий красивым образом проявляется в теориях суперсимметричные, в которых постулуеться существование в нашем мире еще одной скрытой симметрии: суперсимметрии. Можно сказать, что при преобразовании суперсимметрии частицы превращаются на взаимодействии, а взаимодействия - в частицы.

Уже отсюда видна исключительная фундаментальность ФЕЧ - в ней делается попытка понять многие свойства нашего мира, которые до этого (в других разделах физики) принимались только как данность.


2. Экспериментальная ФЕЧ

Экспериментальная физика элементарных частиц делится на два больших класса: ускоряющую и неприскорювальну.

Ускорительная ФЕЧ - это разгон долгоживущих элементарных частиц в ускорители ( коллайдере) до высоких энергий и столкновения их друг с другом или с неподвижной мишенью. В процессе такого столкновения удается получить очень высокую концентрацию энергии в микроскопическом объеме, что приводит к рождению новых, обычно нестабильных, частиц. Изучая характеристики таких реакций (количество рожденных частиц того или иного типа, зависимость этого количества от энергии, типа, поляризации исходных частиц, от угла вылета и т.д.), можно восстановить внутреннюю структуру исходных частиц, их свойства, то, как они взаимодействуют друг с другом.

Неприскорювальна ФЕЧ - это процесс "пассивного наблюдения" за нашим миром. В неприскорювальних экспериментах поставщиком элементарных частиц является Природа, а от исследователя требуется лишь внимательно следить за тем, что происходит. Типичные неприскорювальни эксперименты - наблюдение за нейтрино в так называемых телескопах нейтрино, ожидания распада протона, безнейтринного двойного бета-распада и других крайне редких событий в большом объеме вещества, эксперименты с космическими лучами.


Литература

  • Готтфрид К., Вайскопф В. Концепции физики элементарных частиц. - М. : Мир, 1988. - 240 с.
  • Кейн Г. Современная физика элементарных частиц. - М. : Мир, 1990. - 360 с.
  • Перкинс Д. Введение в физику высоких энергий. - М. : Мир, 1975. - 416 с.
  • Садбери А. Квантовая механика и физика элементарных частиц. - М. : Мир, 1989. - 488 с.
  • Фрауэнфельдер Г., Хенли Э.. Субатомная физика. - М. : Мир, 1979. - 736 с.

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам