Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Моделирование в физике элементарных частиц



 Другие рефераты
Модели Атомного Ядра Планета взывает о помощи Планирование природоохранных мероприятий Мозг и память человека: молекулярный аспект

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
         СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ШАКАРИМА

                            КАФЕДРА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ



             Тема: «Моделирование в физике элементарных частиц»



                             Семипалатинск 2004
                                 Содержание


|Введение                                                         |3  |
|Математическое моделирование в физике                            |5  |
|                                                                 |11 |
|2. Историческое развитие теории моделирования элементарных       |   |
|частиц                                                           |   |
|          2.1 Три этапа в развитии физики элементарных частиц    |-  |
|2.2 Первые модели элементарных частиц                            |13 |
|          2.3 Элементарные частицы и фундаментальные             |20 |
|взаимодействия.                                                  |   |
|2.4 Современная модель нейтрона                                  |23 |
|2.5 Электрический дипольный момент элементарных частиц           |31 |
|3. Кварковая модель элементарных частиц                          |36 |
|          3.1 Существование кварков                              |-  |
|3.2 Кварковая модель адронов                                     |40 |
|                                                                 |   |
|4. Практическая часть                                            |47 |
|          4.1 Методика изучения темы «Элементарные частицы»      |48 |
|                                                                 |50 |
|                                                                 |52 |
|                                                                 |57 |
|                                                                 |58 |
|Заключение                                                       |60 |
|          Список используемой литературы                         |63 |
|          Приложения                                             |64 |

Введение
Информация об элементарных частицах растет день  ото  дня:  сегодня  об  них
известно чрезвычайно много. Однако до сих  пор  усилия  по  созданию  единой
модели этих частиц, позволяющей объяснить все  явления,  остаются  тщетными.
Все  огромные  усилия  в  этом  направлении  приводили  только  к   созданию
различных моделей, более или менее успешно  объясняющих  лишь  ту  или  иную
группу явлений. И это не должно нас удивлять. Мы знаем, что любая  модель  в
состоянии охватить лишь часть действительности. Мы  уже  давно  убедились  в
том, что к объектам, размеры которых равны либо меньше  длины  волны  света,
давно привычные понятия не применимы. Мир элементарных  частиц  окружен  еще
более высоким барьером, чем тот, что стоял перед нами  при  проникновении  в
электронную оболочку атома. В этом новом мире все попытки описать явления  с
помощью  наивных  наглядных  представлений  тщетны.  «Немыслимым  становится
реальным событием» - это напоминание призывает нас к особой осторожности.
Современная физика элементарных частиц – это грандиозная наука, где  триумфы
следуют друг за другом, часто неся взрывной характер, и  представляют  собой
необходимые закономерные  фазы  беспредельного  во  времени  и  пространстве
процесса эволюции материи. Всё это необходимо знать современному человеку  и
понимать, что новые воззрения  на  строение  атома  и  элементарные  частицы
явились,  прежде  всего,   результатом   блестящего   каскада   «диковинных»
открытий, а  сами  открытия  стали  возможны  благодаря  научно-техническому
прогрессу,  благодаря  оснащению  новыми   приборами   и   новыми   методами
исследования.
В данной работе я попытаюсь ответить на вопрос:  Как  устроены  элементарные
частицы? Какие модели элементарных частиц  предлагали  и  выдвигают  ученные
сегодня?
Совсем недавно в школьных учебниках на уровне  молекул  и  атомов  появилось
понятие "валентность"; на уровне  ядер  -  понятие  дефекта  массы,  которое
позволило рассматривать легкие (даже  без  массы)  объекты  построенными  из
более тяжелых частиц. Дефект масс для ядер  сказывается  в  том,  что  масса
ядер  меньше  массы  нуклонов  (нейтронов   и   протонов)   в   ядрах,   что
обусловливает их связь.
В науке  на  уровне  элементарных  частиц  утвердилось  понятие  виртуальной
частицы,  то  есть  частицы,  существующей  очень  короткое  время  ~h/m   и
отлетающей от испускающей ее частицы на расстояние h/p, где m и p - масса  и
импульс виртуальных частиц. Понятие виртуальной частицы  нетривиально.  Есть
вопрос о правомерности применения к ней слова  "существующей".  Может  быть,
это лишь след математического описания? Представление о виртуальной  частице
как  реальности  противоречит  законам  сохранения  энергии  и  импульса.  К
примеру, когда говорят,  что  нуклон  окружен  "шубой"  пионов  или  нуклоны
взаимодействуют,  обмениваясь  пионами,  говорят   о   виртуальных   пионах.
Существуют ли они? Сегодня можно смело ответить: да. Но на малые  промежутки
времени и на малых расстояниях. Виртуальные частицы могут  -  реализоваться,
если передать им энергию так, чтобы их образование не  противоречило  закону
сохранения импульса и энергии. Осознание этой возможности приводит  к  ярким
картинам, например движущееся тело с  энергией,  соответствующей  нескольким
ГэВ/нуклон, "выворачивает" из вакуума вдоль своей траектории куски  вещества
и антивещества.
Уже  сегодня  быстрые  протоны  образуют  пары  дейтрон-антидейтрон,  гелий-
антигелий.  Сам  вакуум  непрерывно  кипит,  порождая  самые   разнообразные
виртуальные частицы.
На уровне кварков мы встретились  с  новым,  неожиданным  и  пока  до  конца
непонятым явлением - конфайментом,  невылетанием  кварков.  Кварки,  как  мы
увидим, частицы  с  дробным  электрическим  и  барионным  зарядами  и  новым
квантовым числом  -  цветом,  не  могут  быть  в  свободном  состоянии,  они
замкнуты в области порядка  размера  элементарных  частиц.  В  ряде  моделей
считается,  что  кварки  "живут"  в  пузырьках  в  вакууме  и   удерживаются
поверхностным давлением этих пузырьков.
Уже  создана  теория,  так  называемая  квантовая   хромодинамика,   которая
описывает поведение кварковых систем в вакууме.
Квантовохромодинамические расчеты на качественном уровне,  а  для  некоторых
случаев (например, водородоподобных  систем  из  двух  тяжелых  кварков)  на
точном количественном уровне описывают экспериментальные данные.

Понятия о кварках и  их  свойствах,  конечно,  непросты  и  непривычны.  Это
мировоззренческое  достижение   современной   физики,   и   потому   оно   с
неизбежностью должно войти в школьные учебники.
1. Математическое моделирование в физике

   Понятие модели

Нас окружают сложные технические системы. В  процессе  проектирования  новой
или модернизации существующей технической системы  решаются  задачи  расчета
параметров  и  исследования  процессов  в  этой  системе.   При   проведении
многовариантных расчетов реальную систему заменяют моделью.
Модель – это материальный или  мысленно  представленный  объект,  который  в
процессе познания (изучения) замещает оригинал,  сохраняя  некоторые  важные
для данного исследования типичные свойства.
В широком смысле  модель  определяют  как  отражение  наиболее  существенных
свойств объекта.
Математическая модель технического  объекта  -  совокупность  математических
объектов  и  отношений  между  ними,  которая  адекватно  отражает  свойства
исследуемого объекта, интересующие исследователя.
Хорошо построенная модель  доступнее  для  исследования  –  нежели  реальный
объект. Например, недопустимы эксперименты  с  элементарными  частицами  для
школьников страны в познавательных целях, здесь без модели не обойтись.
Модель может быть представлена различными способами.
 инвариантная  -  запись  соотношений   модели   с   помощью   традиционного
математического языка безотносительно к методу решения уравнений модели;
аналитическая - запись  модели  в  виде  результата  аналитического  решения
исходных уравнений модели;
алгоритмическая - запись соотношений модели и выбранного  численного  метода
решения в форме алгоритма.
схемная (графическая) - представление модели на некотором графическом  языке
(например, язык графов, эквивалентные схемы, диаграммы и т.п.);
физическая
аналоговая
Наиболее  универсальным  является  математическое   описание   процессов   -
математическое моделирование.
В понятие математического моделирования включают и  процесс  решения  задачи
на ЭВМ.



Обобщенная математическая модель


Математическая  модель  описывает  зависимость  между  исходными  данными  и
искомыми величинами. Элементами обобщенной  математической  модели  являются
(рис. 1):
множество входных данных (переменные) X,Y;

X - совокупность варьируемых переменных; Y - независимые переменные
(константы);
математический оператор L, определяющий  операции  над  этими  данными;  под
которым  понимается  полная  система  математических  операций,  описывающих
численные или логические соотношения между множествами  входных  и  выходных
данных (переменные);
множество  выходных   данных   (переменных)   G(X,Y);   представляет   собой
совокупность критериальных функций, включающую (при  необходимости)  целевую
функцию.
[pic]
Рис. 1.
 
Математическая  модель  является  математическим   аналогом   проектируемого
объекта.  Степень  адекватности  ее  объекту  определяется   постановкой   и
корректностью   решений   задачи   проектирования.   Множество   варьируемых
параметров (переменных) X образует пространство  варьируемых  параметров  Rx
(пространство  поиска),  которое  является  метрическим  с  размерностью  n,
равной числу варьируемых  параметров.  Множество  незави
12345След.
скачать работу


 Другие рефераты
Государственная дума
Обзор технического обеспечения компьютера
Кәсіпорынның табыстылығының көрсеткіштері және оларды талдау
Организация кассовой работы в коммерческом банке


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ