erinev.Mateeriaosakesed jagatakse kaheks: Leptonid ja Kvargid. Leptonid võivad vabadena olla. On ise seisvad. Kvargid U , D esinevad 3 kaupa koos. Ei ole seisvad.Kvargid U, D asuvad prootoni ja neutroni sees. Nad on tuhat korda väiksemad. Kvarkide arv on universumis jääv. Juurde ei tule ja ära ei kao. Nad võivad muutuda ainult üksteiseks nõrga vastastikmõju toimel. Kvarkidel on värvid. Nad omanadavad tugevat laengut. Antiosakesed. Igal osakesel on olemas antiosake. Antiosake on sama massiga aga vastandllaenguga kui laeng on. Elektroni antiosake on positron. Antiaine Vastandosake. Kui on aine ja antiaine ja kohtuvad siis nad kaovad ära ja tekib energia. Kui osake kohtub oma antiosakesega, siis nad koos annihileeruvad s.o kaovad nii , et kogu nende mass muutub puhtaks energiaks- footoniteks.Kvarkide arv on miinus ja antikvarkide arv on jääv.
..................................................................................................................3 2. Elementaarosakeste füüsika..........................................................................................4 3. Vastastikmõjud.............................................................................................................5 4. Mateeriaosakesed ja värvilaeng....................................................................................7 5. Antiosakesed ja vaheosakesed......................................................................................8 6. Kosmilised kiired ja kiirendid.......................................................................................9 7. Osakeste detektorid......................................................................................................10 8. Kokkuvõte....................................................................................................................11 9
Küsimused elementaarosakeste füüsika peale 1. Võrdle nelja vastastikmõju liiki. Tugevus, millele mõjub jne 40-42 2. Selgita, mille poolest erinevad elementaarosakesed ja fundamentaalosakesed? 3. Pane kirja, millise osakesed on mateeriaosakesed ja millised vaheosakesed. Mille poolest nad erinevad? 42 ja 46 4. Selgita, mis osakesed on kvargid, miks on kvarkidel värvilaeng ja mida see tähendab? Lk 43-44 5. Antiosakesed. Mis need on ja kuidas nad tekivad? 45 6. Milliseid osakesi kutsutakse virtuaalseteks? 46 7. Mis osakesed on gluuonid ja millist vastastikmõju nad põhjustavad? 8. Vaheosakesed kõik mis tead lk 46-47 9. Kosmilised kiired. Milliseid osakesi langeb Maale kosmosest? lk 48 10. Kirjelda, kuidas töötavad kiirendid. Milliseid osakesi ja kuidas kiirendatakse? Lk 48-51 11. Millistest osadest kiirendi koosneb? Lk 50-51 12. Mille poolest erinevad lineaarkiirendi ja tsükliline kiirendi? Lk 50 13
valguse ehk värvilaengu omaduse puudumise. Kuna teistel elementaar osakestel peale kvarkide sellist omadust pole täheldatud peavad kvargid ühinema nii et selline omadus kaoks. 9. Mis tagab selle, et elementaarosakesed on "valged"? Nii katsed kui ka vastav teooria kinnitavad, et kvarkidest saab moodustada elementaarosake ainult nii, et koos on kõik kolm eri värvi. Kolme erinevavärvi liitmisel tekib valge värvus. (S+P+R=V) 10. Iseloomusta antiosakesi ja nende põhiomadust. Antiosakesed on vastaslaenguga ja vastandvärviga kui osakesed. Antiosakesed on pmt. Samad, mis on osakesed. Elementaarosakesed väliselt ei pea laengut omama. 11. Selgita ka näite kaudu, miks mesonid pole püsivad? Kuna mesonid sisaldavad antikvarke, siis nad ei saa meie maailmas kaua eksisteerida. 12. Millena võib vaadelda footoneid? Footoneid võib vaadelda kui elektomagnetilise vastastikmõju vahendajaid. Vastastikmõju
normaalolekusse. Tänapäeval teatakse, et ükski osake pole igavene. Enamus praegu tuntud elementaarosakestest ei eksisteeri üle miljondiku sekundi. Laualambist kiirgunud footon (valguse osake) ei ela kauem kui 10 astmes -8 sekundi. Kõik elementaarosakesed muunduvad vastastikku ja need vastastikused muundumised on elementaarosakeste eksisteerimise peamiseks faktiks. Elementaarosakeste maailmas toimuvad osakeste muundumised, mitte aga osakeste koostisosakesteks lahutamine. ANTIOSAKESED Juba 1928 a inglise füüsik Dirac ennustas uue osakese (elektroni teisiku) olemasolu, mille mass pidi võrduma elektroni massiga, kuid laeng positiivse elementaarlaenguga (elektroni laengut nim elementaarlaenguks). Ennustatud osake positron avastati eksperimentaalselt 1932 a. Teineteisega kohtumisel elektron ja positron annihileeruvad (kaovad) tekitades suure energiaga footoneid st muunduvad valguskvantideks (footoniteks). Footonid võivad ka elektron-positronpaari tekitada
Sisukord · Sissejuhatus 3 · Elementaarosakesed 4 · Mateeriaosakesed 5 · Vaheosakesed 5 · Vastastikmõju 6 · Värv- tugeva vastastikmõju laeng 7 · Antiosakesed 7 · Kosmilised kiired 8 · Kiirendid 8 · Osakeste detektorid 9 · Kokkuvõte 10 · Kasutatud kirjandus 11 Sissejuhatus Sõnal elementaarne on kaks tähendust -- lihtne ja millegi koostisosa. Elementaarosakeste puhultulevad kõne alla mõlemad tähendused. Elementaarosakesteks loetakse osakesi, mis on kõigelihtsamad, st
Looduse põhimõte: vabalt saavad eksisteerida osakesed, mille värvilaeng on valge. · kannavad tugeva vastasmõju laengut värvi · on punased, kollased või sinised neist saame moodustada valgeid osakesi · universumis on kvarkide arv jääv · prootonid, neutronid koosnevad kvarkidest, mis omakorda moodustavad tuuma Leptonid · osalevad vaid nõrgas vastasmõjus · eksisteerivad ka iseseisvalt · lepton elektron Antiosakesed · igal fundamentaalosakesel on oma antiosakesed · antiosakese omadused on samasugused nagu osakesel endal, ainult laeng on vastandmärgiline · elektron positron · kvark antikvark · prooton antiprooton · antiprooton koosneb antikvarkidest · valgeid osakesi saab kvarkidest moodustada ka paarikaupa kvark ja tema antikvark (mesonid) · kvarke ei saa teineteisest lahutada kulutatava energia arvelt tekib uus kvark antikvark paar
........................................................................................3 Vastastikmõjud............................................................................................................................4 Mateeriaosakesed........................................................................................................................4 Värv tugeva vastastikmõju laeng.............................................................................................4 Antiosakesed...............................................................................................................................5 Vaheosakesed..............................................................................................................................5 Kosmilised kiired........................................................................................................................6 Kiirendid...................................................................................
3) Hadronid ja leptonid. Mis on jaotuse aluseks, millised on vastavate liikide näited. Osakeste jaotus neile mõjuvate jõudude alusel Hadronid: Osakesed, millele mõjub tugev vastastikmõju. Nt: prooton, neutron, piion (pi meson) Leptonid: Osakesed, millele ei mõju tugev vastastikmõju. Nt: elektron, neutriino 4) Osake ja antiosake. Algselt olid osakesed: prooton,neutron, elektron ning nende harvaesinevad antiosakesed: antiprooton, antineutron ja positron. Leptonid: Nõrga vastastikmõju osakesed. Võivad esineda vabade iseseisvate osakestena. Kuna prooton, neutron on elementaarosakesed, siis nim kvarke fundamentaalosakesteks. Igal osakesel peaks olema teisik, vastand – antiosake: * sama massiga osake; * vastand elektrilaenguga osake. 5) Antiaine. Mis on antiaine, tema omadused.
mõlemale. Footonid vahendavad elektromagnetilist vastastikmõju gluuonid vahendavad tugevat mõju uiikonid ehk vahebosonid vahendavad nõrka vastastikmõju gravitonid vahendavad gravitatsioonilist mõju 3. Kvarkidel on veel üks täiendav laeng, milles seisnebki nende vastastikmõju-värvilaeng.asetsevad 3 kaupa koos:kollane, sinine, punane. Sama palju helendavad ning seetõttu on kõik elementaarosakesed valged. 4.Antiosakesed- samasuguste omadustega fundamentaalosakestega, ainult kõik laengud on vastasmärgilised. Lähteosaakestega sama mass. Annihhileerumine- kui osake ja antiosake kohtuvad, siis nad hävinevad. Positroni ja elektroni kohtumisel muunduvad nad footoniks. 5.Vaheosakesed, mis vahendavad vastastikmõjusid, on virtuaalosakesed.Väljuvad ühest vastastikmõjust olevast mateeriaosakesest ning liituvad teistega. 6.Gluuonid- põhjustavad elektromagentilist vastastikmõju, tugevat. 7
TUUMAFÜÜSIKA RAKENDUSED v Tuumarelvad v Elektrienergia tootmine v Radioaktiivsete isotoopide meetod v Allveelaevad ja jäälõhkujad (tuumkütused) Tuumarelvad v Relv, mis põhineb tuumaenergia kasutamisel v Mõjutegurid lööklaine, valguskiirus ja radioaktiivne kiirgus v Neid loetakse ka massihävitusrelvadeks. v Tuumarelvaks on näiteks tuumapomm Tuumapomm Tuumapommis on ahelreaktsiooni tekkimiseks vaja teatud kriitiline mass ainet. Kui kriitilise aine mass on kriitilise massiga võrdne, siis k=1 ja reaktsioon toimub muutumatu kiirusega. Kui k>1 (aine mass on kriitilisest massist suurem) toimub plahvatus, viimast kasutataksegi tuumapommides. Tuumpommid on uraanipommid või plutooniumipommid. Uraan on looduslik, aga seda rikastatakse. Plutooniumi toodetakse spetsiaalsetes reaktorites. Tuumapomm Elektrienergia tootmine v Elektrienergiaga on tegu energeetika sei...
Põhjuseks on see, et kvarkide kättesaamiseks elementaarosakestest tulev kulutada energiat- kulutatud energia väljendubki tükkide seisumassi suurenemises. TEISED KVARKIDEST MOODUSTATUD OSAKESED Kvarkide omavahelisel varieerimisel on võimalik moodustada väga palju erinevaid elementaarosakesi ehk hadroneid. Paraku on enamiks nendest väga ebastabiilsed ja muunduvad väga lühikese eluea järel (tänu nõrgale vastasmõjule) teisteks, stabiilsemateks osadeks. ANTIOSAKESED Elementaar- ja fundamentaalosakesi uurides on teadlased jõudnud järeldusele, et mikromaailm on sümmeetriline- see tähendab, et iga kirjeldatud osakese jaoks on olemas osake, mille kõik omadused (va. Mass) on vastupidised vaadeldava osakese omadusega. Näiteks elektron vs antielektron. Seega igale kvargile vastab antikvark, igale värvile antivärv ja igale leptonile/mesonile/barüonile vastav antiosake. Antiosakestest moodustunud antiaatomeid ja antimolekule nimetatakse antiaineks
3.Mis on värvilaeng,kus ta esineb? Värvilaeng on kvarke ja gluuoneid iseloomustav kvantarv, mis on sarnane (natuke!) elektrilaenguga. Kolme liiki - punane, sinine ja roheline. Igale värvile vastab tema antivärvilaeng - antipunane, antisinine ja antiroheline. Elementaarosakese koosseisus peab olema korraga kõik kolm värvilaengut. Kuna punane , roheline ja sinine annavad kokku valge värvuse, öeldakse, et kõik elementaarosakesed on valged. 4.Nimeta antiosakesed /elektron,prooton,neutron/ See on osakene, mille kõik laengud on vastupidise märgiga. Antiosakese seisumass on osakese massiga võrdne. Näiteks elektroni antiosakene on positron, selle mass on võrdne elektroni massiga ja laeng ka , ainult pluss märgiga. Antiprooton, antineutron.5.Mida kujutavad endast vaheosakesed,kus nad esinevad? Vaheosakesed on fundamentaalse jõu vahendajad. W+- ja Z0 osakesed ( vahebosonid) on nõrga vastastikmõju kvandid.
Elektronõrk vastasmõju lagunes nõrgaks ja elektromagnetiliseks vastasmõjuks. (Sellega oli algse vastasmõju lagunemine neljaks tuntud fundamentaalseks vastasmõjuks lõpule jõudnud). · Pärast 106 s oli temperatuur 1013 K. Kvargid ei saanud enam vabade osakestena eksisteerida, vaid ühinesid hadroniteks. Temperatuuri langedes raskemad hadronid lagunesid ning lõpuks jäid üle prootonid ja neutronid ning nende antiosakesed. · Pärast 104 s oli temperatuur langenud 1012 kelvinile. Enamik prootoneid ja neutroneid annihileerus kokkupõrgetel oma antiosakestega; järele jäi vaid väga väike osa, säilis 1 osake miljardist. Need prootonid ja neutronid moodustavadki suurema osa tänapäeval tuntud ainest - barüonainest. Tihedus langes 1013 g·cm 3 -le, mis oli ikka veel tohutu suur. · Pärast 10 sekundit, temperatuuridel alla 109 K, ühinesid prootonid ja neutronid
lagunemise kergemateks. Vastastikmõjude ligikaudne võrdlus tuuma mõõtmete kaugusel: (elektromagnetiline jõud on võetud võrdseks ühega) Vastastikmõju nimetus Gravitatsioonijõud 10-36 Elektromagnetiline jõud 1 Tugev jõud 20 Nõrk jõud 10-7 Mateeriaosakesed ja antiosakesed Mateeriaosakesed on põhiosa fundamentaalosakestest ehk kõige alsematest osakestest. Mateeriaosakesed on leptonid ja kvargid. Leptonid Leptonid on nõrga vastastikmõju esindajad ning võivad esineda ka iseseisvalt. Elektrilaengut omavad leptonid (nt.elektron) osalevad elektromagnetilises vastastikmõjus. Kõik leptonid osalevad nõrgas vastastikmõjus ja see on ainus vahend elektriliselt neutraalsete leptonite ehk neutriinode jälgimiseks
lõkspinna sees toimuvast ei saa me mingit teavet. Mustade aukude kvantaurumine Tänapäeva üks kuulsamaid füüsikuid Stephen William Hawking näitas teoreetiliselt, et mustad augud "auravad". Seda tuntakse Hawkingi kiirgusena. Hawkingi kiirguse käigus tekivad musta augu energiast põhjustatult osakeste paarid, millest üks langeb tagasi musta auku, aga teine osake kiirgub eemale. Ehk teisiti: antiosakesed lähevad läbi lõkspinna meie vaatlustele kättesaadavast universumist välja, osakeste voog aga võib ulatuda mustast august kaugel asuvate vaatlejateni. Sel juhul näitavad nende mõõteriistad, et must auk ei olegi päris must, vaid kiirgab kõikvõimalikke. Lõkspinnast väljaspool eeldame kõigi meile tuntud füüsikaseaduste kehtivust, järelikult ei tohi mustade aukude kiirgus rikkuda energia jäävuse seadust. Kuna tekkinud
Nimelt on sel ajal temperatuur niivõrd kõrge, et elementaarosakestele kehtib nn.suur ühendus, mille puhul on ühtseks liitunud elektronõrga interaktsiooniga ka tugev interaktsioon. KIIRGUSDOMINANTNE ARENGUETAPP Tuumaosakeste uuendumise lõppedes on kadunud antiaine, olles annihileerunud tavalise aine osakestega kiirgusfooniks, mille moodustavad seni teada olevatel andmetel kolme tüüpi neutriinod, nende antiosakesed ja footonid. Viimased on vabad igasugusest laengust ja on seega iseenese antiosakesteks. Säilinud elektronide, prootonite ja neutronite segu on sedavõrd hõre, et on muutunud neutriinodele läbipaistvaks. Väheefektiivsest vastastikmõjust saabki alguse erinevatele osakestele erineva neile omase temperatuuri kujunemine. See aga tähendab seda, et Universumi paiusmisenergia arvel hakkavad kujunema kõravlekalded
Pärast 1012 s oli universum jahtunud 1016 kelvinile. Elektronõrk vastasmõju lagunes nõrgaks ja elektromagnetiliseks vastasmõjuks. Sellega oli algse vastasmõju lagunemine neljaks tuntud fundamentaalseks vastasmõjuks lõpule jõudnud. Hadronite perioodi algus Pärast 106 s oli temperatuur 1013 K. Kvargid ei saanud enam vabade osakestena eksisteerida, vaid ühinesid hadroniteks. Temperatuuri langedes raskemad hadronid lagunesid ning lõpuks jäid üle prootonid ja neutronid ning nende antiosakesed. Prootonite ja neutronite vastastikusel muundumisel tekkis ka suur hulk neutriinosid. Leptonite perioodi algus Pärast 104 s oli temperatuur langenud 1012 kelvinile. Enamik prootoneid ja neutroneid annihileerus kokkupõrgetel oma antiosakestega; järele jäi vaid ülalmainitud miljardikune liig. Need prootonid ja neutronid moodustavadki suurema osa tänapäeval tuntud ainest. Prootoni ja neutroni massi väikese erinevuse tõttu kujunes sealjuures prootonite ja neutronite arvuline
Elektronõrk vastasmõju lagunes nõrgaks ja elektromagnetiliseks vastasmõjuks. Sellega oli algse vastasmõju lagunemine neljaks tuntud fundamentaalseks vastasmõjuks lõpule jõudnud. 1.6 Hadronite perioodi algus Pärast 10-6 s oli temperatuur 1013 K. Kvargid ei saanud enam vabade osakestena eksisteerida, vaid ühinesid hadroniteks. Temperatuuri langedes raskemad hadronid lagunesid ning lõpuks jäid üle prootonid ja neutronid ning nende antiosakesed. Prootonite ja neutronite vastastikusel muundumisel tekkis ka suur hulk neutriinosid. 1.7 Leptonite perioodi algus Pärast 10-4 s oli temperatuur langenud 1012 kelvinile. Enamik prootoneid ja neutroneid annihileerus kokkupõrgetel oma antiosakestega; järele jäi vaid ülalmainitud miljardikune liig. Need prootonid ja neutronid moodustavadki suurema osa tänapäeval tuntud ainest. Prootoni ja neutroni massi väikese erinevuse tõttu
Elementaarosake struktuurita või struktuuriga mikroosake, mis osaleb kõigis nüüdisajal tuntud füüsikalistes protsessides kui jagamatu tervik. Elementaarosakesed ei koosne teistest tuntud osakestest. Elementaarosakesi iseloomustavad: 1. Mass 2. Elektrilaeng 3. Spinn (iseloomustab osakese pöörlemist) 4. Eluiga Elementaarosakesed jaotatakse: 1. Leptonid 2. Mesonid 3. Barüonid Mõisted: Antiosakesed massid võrdsed, laengud vastupidised (elektron positron). Avastati 1928.a. inglise füüsiku Paul Diraci poolt. Kvargid kõik mesonid, barüonid ja resonantsosakesed koosnevad kvarkidest ja antikvar- kidest, kusjuures iga osake moodustab erineva kvarkide kombinatsiooni. Avastati 1963.a. M. Gell-Manni ja G. Zweigi poolt. Olulisemad elementaarosakesed: 1. Elektron J. Thomson 1897.a. 2. Prooton E. Rutherford 1919.a. 3. Neutron J. Chadwick 1932.a. 4. Meson 5
Radioaktiivse lagunemise seadus. Poolestusaeg. Allika aktiivsus. Kiirguse intensiivsuse sõltuvus kaugusest. Looduslikud ja tehislikud kiirgusallikad. Tuumafüüsika meetodid meditsiinis ja arheoloogias. Ioniseeriva kiirguse bioloogiline toime. Kiirgusdoos. Ekvivalentdoos. Efektiivdoos. Doosikiirus. Kiirgusohutuse alused. Isikudoosi piirmäär. Kiirguste registreerimisseadmed, nendes kasutatavad meetodid. Elementaarosakesed: elementaarosakesi iseloomustavad suurused. Antiosakesed. Annihilatsioon. Elementaarosakeste klassifikatsioon. Elementaarosakeste struktuur. Kvargid. Elementaarosakeste füüsika katseseadmed. 5 Kosmoloogia, maailmapildi areng. (45h) Esialgne maailmapilt kettamaailm. Taevakuppel. Taevasfäärid Vana-Kreekas. Geotsentriline maailmapilt, selle seos vaatlustega. Taevasfäär ja selle elemendid. Taevakaart. Tähtkujud.
32. Mis on leptonid ja kvargid? Leptonid on nõrga vastastikmõju osakesed. Kvargid on nõrga ja tugeva vastastikmõju osakesed. 33. Millest koosnevad prooton ja neutron? Prootonid ja neutronid koosnevad kolmest kvargist. 34. Mis on värvilaeng? Värvilaeng on tugeva vastastikmõju laeng, mis jaotub põhiliselt kolmeks: punane, sinine ja roheline. 35. Kirjelda antiosakesi. Mis on mesonid? Antiosakesed on elementaarosakeste vastasosakesed, mille elektrilaeng ja teised kvantarvud on vastupidise märgiga. Antiosakese seisumass on osakese massiga võrdne. Antiosakeste omadused ja käitumine on analoogilised vastava osakesega. Mesonid on kõik eriti kiiresti lagunevad kvargid, mis on seotud omaenda antikvargiga. 36. Millised osakesed põhjustavad tugevat, millised nõrka vastastikmõju? Tugevat vastastikmõju osutavad gluuonid ja nõrka vastastikmõju osutavad väga
annaabi.ee 
