Пятница, 25.06.2021, 00:31
Приветствую Вас Гость | RSS

Методист

Категории раздела
Мои файлы [24]
Юрьев А.Н. Русский язык для физиков. Хрестоматия [39]
Юрьев А.Н. Русский язык для физиков: Уровень С1 [34]
Юрьев А.Н. и др. Русский язык для физиков [16]
Юрьев А.Н. Русский язык. Типы и стили речи [15]
Алтынбекова О.Б., Алтаева А.Ш., Могилевская Н.М., Юрьев А.Н. Тестовые задания по русскому языку [1]
Бетембаева Т.Ш., Алтаева А.Ш., Алтынбекова ОБ., Юрьев А.Н. Русский язык [11]
Дж. А. Данелек. Атлантида. Уроки исчезнувшего континента. Избранные главы [9]
Студенческие работы [5]
А Адаев. Алтари цивилизации. Избранные главы [4]
Алтари цивилизации.
Дэвид Фарлонг. Стоунхендж и пирамиды Египта [1]
Тесты [5]
Сборник тестов [9]
Дистанционное обучение [0]
Юрьев А.Н. Толковый словарь разговорной и просторечной лексики русского языка [51]
В.И.Акимова, А.Н.Юрьев. Словарь общественно-политической лексики русского языка. [33]
Презентации Flash [1]
Юрьев А.Н. Русский язык для программистов [36]
Первый опыт в написании научных статей [1]
Юрьев А.Н. Русский язык для программистов [0]
Личная библиотека [1]
Документация [4]
А.Н.Юрьев. Толковo-идеографический словарь разговорной и просторечной лексики русского языка [39]
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Каталог файлов


Текст 5. Элементарные частицы
29.07.2019, 10:23

Предтекстовые задания

Задание 1. Выпишите из текста термины и по словарям определите их зна­чение.

Задание 2. Прочитайте текст «Элементарные частицы» и оп­ределите функционально-смысловой тип речи. Обоснуйте свой ответ.

Представление об атоме как о наименьшей, неделимой структурной частице вещества претерпело с конца про­шлого столетия принципиальные изменения. Физики установили, что он представляет собой сложную струк­туру, состоящую из более мелких частиц.

Прежде всего, был открыт электрон, который сравни­тельно легко отрывается от атома и, кроме того, участ­вует в процессах излучения света. В
1897 г. Джозеф Джон Томсон окончательно идентифицировал электрон и опре­делил основные его характеристики. Тогда же было уста­новлено, что элементарным носителем положительного заряда является ион водорода, который Резерфорд назвал в 1914 г. протоном. Спустя шесть лет Резерфорд предсказал существование нейтрона, открытого Чедвиком в 1932 г. В том же году был обнаружен и предсказан­ный Дираком позитрон. Тем временем опыты Комптона показали, что фотон также можно рассматривать как частицу (эта мысль была высказана Эйнштейном еще в 1905 г.).

Чтобы объяснить некоторые особенности бета-распа­да, Вольфганг Паули в 1931 г. постулировал существова­ние нейтральной частицы, чрезвычайно слабо взаимодей­ствующей с веществом. Итальянский физик Энрико Фер­ми назвал ее «нейтрино» («маленький нейтрон»). Лишь в 1959 г. Фредерик Райнес и Клайд Лоррен Коуэн смогли обнаружить нейтрино.

В 1936 г. группа ученых, среди которых был и Андер­сон, открыли первый мезон. Десять лет спустя Пауэлл, Латтес, Оккиалини и Мюирхед показали, что наряду с мю-мезонами существуют пи-мезоны. Именно последние, как потом обнаружилось, и связаны с ядерными взаимо­действиями.         

     В 1944 г. Владимир Иосифович Векслер в Советском Союзе и Эдвин Маттисон Макмиллан в США предложили новые модели ускорителей, так называемые синхротроны, которые позволяли ускорять частицы до значительно более высоких энергий. Благодаря этим достижениям физики получили более широкие возможности для иссле­дований, нежели при работе с космическими лучами. При соударении ускоренных частиц с мишенью возникали частицы, о существовании которых ученые и не предпола­гали. Так, в 1947 г. были открыты К-мезоны и гипероны.

Обнаружилось, что продолжительность жизни этих частиц в миллиарды раз превышает предсказанную тео­ретически. Это казалось очень странным, отсюда новые частицы и получили свое название — «странные», а их соответствующее свойство — странность. Позднее выяс­нилось, что странные частицы рождаются парами; разле­таясь в разные стороны, они не могут больше взаимодей­ствовать. Этим и объясняется большая продолжитель­ность их жизни. Если бы странные частицы оставались вместе, то они исчезали бы значительно быстрее, в точном соответствии с теорией.

С К-мезонами в 50-е годы была связана проблема тау- и тета-частиц. Обе они относятся к К-мезонам, при­чем тау-частица распадается на три пи-мезона, а тета-частица — на два. В остальном эти два К-мезона одина­ковы. Теоретики исходили из предположения, что одна из частиц имеет отрицательную четность, а другая — по­ложительную. Этот вопрос был решен двумя физиками китайского происхождения, работавшими в Брукхейвенской национальной лаборатории США. Ли Цзундао и Янг Чжэньнин пришли к выводу, что четность не сохра­няется в слабых взаимодействиях. В этом процессе вновь образовавшиеся частицы разлетаются в определенных направлениях. От их пространственной ориентации зави­сит и характер распада.

Это открытие вызвало настоящую сенсацию среди физиков, которые раньше принимали за аксиому, что взаимодействия в микромире характеризуются определен­ной пространственной симметрией. Нарушение этой сим­метрии указывало на какие-то новые, неизвестные свой­ства элементарных частиц. Нобелевский комитет по физи­ке, оценив важность этого открытия, уже в 1957 г., всего год спустя после опубликования Ли и Янгом их результа­тов, присудил им Нобелевскую премию.

Из уравнений волновой механики Дирака вытекает существование не только положительного «электрона», но и отрицательного «протона». После открытия позитро­на физикам стало ясно, что наряду с веществом должно существовать и антивещество, состоящее из античастиц. Антипротон, однако, удалось обнаружить лишь через 20 лет после открытия позитрона. Это сделали в 1955 г. Эмилио Джино Сегре и Оуэн Чемберлен вместе с К. Вигандом и Т. Ипсилантисом на новом ускорителе (безатроне), построенном специально для поиска антипротона. Это было замечательным достижением, ибо теперь в прин­ципе уже можно было бы получить антиводород. В 1956 г. на том же ускорителе был обнаружен и антинейтрон; он отличается от нейтрона лишь направлением магнитного момента.

Эти открытия значительно расширили представления о веществе и поставили вопрос: почему Вселенная построе­на из вещества и нет ли в ней областей, состоящих из ан­тивещества? От ответа на него будет зависеть, какую мо­дель эволюции Вселенной следует избрать. За открытие антипротона Чемберлен и Сегре были удостоены в 1959 г. Нобелевской премии по физике.

Эмилио Сегре осуществил немало интересных научных исследований и открытий, принесших ему известность. Некоторые из его коллег высказали сожаление, что Но­белевская премия была присуждена ему за открытие антипротона, т. е. за результат, который, по их мнению, доступен любому при наличии такой машины, как бета­трон; они полагали, что Сегре был достоин этой награды и за другие, более фундаментальные результаты.

Исследование частиц, число которых благодаря ис­пользованию ускорителей непрерывно возрастало, тре­бовало новых методов их наблюдения и идентификации. Вслед за камерой Вильсона и ее усовершенствованной Блэкеттом модели, счетчиками Гейгера — Мюллера  и ядерными фотоэмульсиями Пауэлла пришел новый метод наблюдений, основанный на эффекте Черепкова. Явление, скрывающееся под этим названием, было дав­но известно ученым: свечение кристаллов и жидкостей под действием излучения наблюдалось неоднократно. Еще в 20-е годы предпринимались попытки объяснить его механизм, но проблема была решена лишь после тщательных исследований советского ученого, начатых в 1932 г.

Сначала Павел Алексеевич Черенков, 28-летний аспи­рант академика Сергея Ивановича Вавилова, занимался исследованием люминесценции растворов урановых солей под действием гамма-лучей. В 1934 г. Черенков заметил, что наряду с обычной люминесценцией, вызываемой гамма-лучами, возникает течение иного характера. В 1936 г. он установил фундаментальное свойство этого излуче­ния — его направленность.

Фактический материал, полученный Черенковым, позволил двум советским физикам, Игорю Евгень­евичу Тамму и Илье Михайловичу Франку, создать в 1937 г. теорию эффекта Черепкова. Оказалось, что из­лучение возникает при прохождении частицы через кристалл или жидкость со скоростью, превышающей скорость света в данной среде. Свет распространяется со скоростью 300 000 км/с только в вакууме. В воде, например, скорость света составляет лишь 200 000 км/с, и законы физики вполне допускают возможность движе­ния какой-либо частицы со скоростью большей, чем эта. Электромагнитные волны, образующиеся при таком сверх-световом движении частицы, имеют форму конуса, в вершине которого находится частица; зная угол у вер­шины конуса, можно определять скорость ее движения.

Черенков, будучи прежде всего экспериментатором, предложил использовать открытый им эффект для реги­страции заряженных частиц. Этим методом и был заре­гистрирован   антипротон.   Подготавливается   грандиозный международный эксперимент, в котором планируется установить черепковские счетчики на дне моря для регистрации частиц высоких энергий, в том числе и нейтрино.  Открытие Черепкова и предложенная  Таммом и Франком теория этого эффекта принесли им в
1958 г. Нобелевскую премию по физике.  

С появлением новых сверхмощных ускорителей стало ясно, что камера Вильсона свои возможности исчерпала. На смену ей пришел новый прибор, сконструированный в
1952 г. Американским физиком Доналдом Артуром Глазером. Его пузырьковая камера состоит из резервуара с жидким водородом, находящимся при температуре, близкой к точке кипения. Проходя через него, заряжен­ные частицы нарушают равновесие, и вдоль их пути об­разуются пузырьки газа. Хорошо известно, что жид­кости имеют плотность значительно выше, чем газы. Что­бы создать такой эффект, как и в жидком водороде, за­ряженная частица должна пройти в газе в тысячу раз большее расстояние. На практике это означает, что след длиной 10 см в пузырькой камере равнозначен 100-метровому следу в камере Вильсона.

Такое тысячекратное увеличение возможностей поз­воляет значительно более длительное время следить за движением частиц и их превращениями. Современные пузырьковые Камеры так велики, что фотокамера не в силах охватить их во всю глубину; поэтому для получе­ния траекторий частиц иногда применяется голография, дающая трехмерное изображение траекторий даже очень короткоживущих частиц.

Доналд Глазер, исследователь очень широкого диа­пазона, занимавшийся изучением элементарных частиц, космических лучей, молекулярной биологии, за созда­ние пузырьковой камеры получил в 1960 г. Нобелевскую премию по физике.

Первая большая пузырьковая камера была сконстру­ирована американским физиком Луисом Уолтером Аль­варесом. Он усовершенствовал конструкцию камеры, приспособив ее для количественных измерений. В
1955 г. в Радиационной лаборатории им. Э.О.Лоуренса в Берк­ли Альварес начал проводить обширные эксперименты и открыл десятки новых, неизвестных элементарных ча­стиц. К I960 г. это изобилие частиц стало беспокоить физиков — казалось маловероятным, чтобы была так много элементарных «кирпичиков» вещества.

Большая часть частиц, открытых Альваресом, имела исключительно короткую продолжительность жизни. Было установлено, что их образование объясняется ре­зонансными явлениями. Например, нуклон, соединяясь с пи-мезоном, образует систему, которая ведет себя как новая частица, но быстро распадается. Сейчас известны сотни частиц-резонансов, и большая заслуга в этом при­надлежит группе Альвареса. За обширные исследования, которые велись на протяжении более 10 лет, этот ученый получил в 1968 г. Нобелевскую премию по физике.

Уже в 50-е годы стали накапливаться данные, ставя­щие под сомнение концепцию об элементарности извест­ных тогда частиц. Заговорили об их структуре. В этой области работал Роберт Хофстедтер, профессор Станфордского университета. В 1955 г. он начал эксперимен­ты по исследованию структуры нуклонов с помощью большого линейного ускорителя в Станфорде. Пучок электронов энергией в 1 млрд. эВ использовался для бомбардировки протонов и нейтронов. Картина рассеяния очень напоминала ту, которую в свое время наблюдал сотрудник Резерфорда Марсден при изучении рассея­ния альфа-частиц золотой фольги. Тогда, в 1911 г., в результате этих экспериментов было установлено» что атом имеет ядро. Эксперименты Хофстедтера показали, что протон и нейтрон также имеют «ядро», окруженное обла­ком из пи-мезонов, так называемой «мезонной шубой». За открытие внутренней структуры нуклонов Роберт Хофстедтер был удостоен в 1961 г. Нобелевской премии по физике, разделив ее с Рудольфом Мёссбауэром, от­крывшим известный эффект, названный его именем.

Большое число частиц, обнаруженных в 50-е годы, заставила ученых заняться поиском системы для их клас­сификации. Предполагалось, что протон и нейтрон сле­дует рассматривать как фундаментальные частицы, из которых построены остальные. В свете этого пи-мезон, например, представляли как протон и нейтрон в связан­ном состоянии.

Эти представления были развиты в 1956 г. Сеити Сакатой, который принял за фундаментальные частицы протон, нейтрон и ламбда-нуль-гиперон. Эти частицы иногда называют сакатанами.

Через несколько лет оказалось, что Саката действи­тельно уловил определенные закономерности в мире ча­стиц. Его теория получила дальнейшее развитие и, по существу, была поставлена на новую основу Марри Гелл-Маном и Джорджем Цвейгом. В 1964 г. они выдвинули гипотезу субчастиц, из которых построены нуклоны, ме­зоны и гипероны. Это — одно из самых последних и важ­нейших событий в физике, которое заслуживает самостоя­тельного рассмотрения.

Послетекстовые задания

Задание 1. Составьте вопросный, тезисный и назывной планы к тексту «Элементарные частицы». Перескажите текст, пользуясь составленным тезисным планом.

Задание 2. Определите, какие предложения (простые или сложные) харак­терны для данного текста.

Задание 3. Сделайте синтаксический разбор 2 абзаца. Укажите, какими частями речи выражены второстепенные члены предложения.

 

Задание 4. Прочитайте текст. Найдите в нем следующие лексико-грамматические особенности научного стиля:

  • терминологическая лексика;
  • лексика с отвлеченным значением;
  • отсутствие эмоциональной лексики;
  • сложные предложения с союзной связью;
  • настоящее время глагола;
  • производные предлоги.

Задание 5. Выпишите из текста:

общенаучная лексика

терминология (физическая)

 

 

Задание 6. Используя таблицу из задания 5, составьте словосочетания со словами, относящимися к общенаучной лексике. Укажите вид связи и тип отношений в словосочетаниях.

Задание 7. Пользуясь таблицей, самостоятельно составьте аннотацию к тексту.

Категория: Юрьев А.Н. Русский язык для физиков. Хрестоматия | Добавил: anik | Теги: тета-частица, Эйнштейн, скорость света, протон, частицы, Резерфорд, нейтрон, электрон, антипротон, эффект для реги­страции заряженных
Просмотров: 202 | Загрузок: 0 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Вход на сайт
Поиск
Друзья сайта