Kvargid ei saa vabal kujul eksisteerida, nad on alati omavahel ühinenud. Kvarkidele on omane tugev vastastikmõju laeng, mida nimetatakse värviks (P,K,S). Looduses on kõik elementaarosakesed valged st koosnevad 3- st eri värvi kvargist. Leptoneid on 6 (elektron, müüon, tauon ning 3 vastavat neutriinot). Kolmel esimesel on laeng -e, neutriinodel laeng puudub. Leptonid osalevad ainult nõrgas vastastikmõjus. Leptonid esinevad ka iseseisvalt. Vaheosakesed, mis vahendavad vastastikmõju, on virtuaalsed. Nad väljuvad ühest vastastikmõjus osalevast mateeriaosakesest ning liituvad teisega, kuuludes oma eksistentsi vältel korraga 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
Elementaarosakesed Väikseimad aine ja välja osakesed Eristatakse: Fundamentaalosakesed peetakse jagamatuteks, (ilma sisestruktuurita) Jagunevad: Mateeriaosakesed -aine algosakesed Vaheosakesed vastastikmõjusid vahendavad osakesed Igal mateeriaosakesel on olemas ka antiosake (laengud vastupidise märgiga) Gravitatsiooniline vastastikmõju. Oma olemuselt universaalne, gravitasioonile alluvad kõik kehad. Väljendub kehade tõmbumises. · Elektromagnetiline vastastikmõju Gravitatsioonilisest tugevam. Elektriliselt laetud kehade vahel · Tugev vastastikmõju Tuumasisene mõju. Elektromagnetilisest oluliselt tugevam. · Nõrk vastastikmõju Põhjustab aatomituumade lagunemist
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
...................................................................................................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. Kasutatud kirjandus.
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. Vaheosakesed vahendavad vastastikmõju fermionide (poolearvulise spinniga osakeste) vahel. 6.Mis on kvark,kvargi omadused. Kvargid üliväikesed liikuvad osakesed, mida senini vabalt pole leitud, küll aga teiste osakeste sees. Nendest koosnevad ka nukleonid. Kvargi omadusi S (veidrus), C (sarm), B (põhisus) ja T (tipusus) nimetatakse ka kvargi lõhnaks. Kvargid u ja d ei kanna
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
12. Iseloomusta osakeste detektoreid(3) 1. Vastastikmõjusid on nelja erinevat liiki: Gravitatsioon, Tugev jõud, Nõrk jõud, elektromagnetiline jõud. 3. Kvargid on elementaarosakeste sees olevad värvilaenguga laetud osakesed. 5. Neutron koosneb ühest u kvargist ja kahest d kvargist 7. Elementaarosakesed on valged kuna elementaarosakesed koosnevad põhivärvidega kvarkidest(kollane, punane, sinine), mis annavad koos alati valge värvi 9. Vaheosakesed on osakesed, mis on kvarkide vahel üldiselt. 11. Kiirendit kasutatakse elementaarosakeste uurimiseks erandtingimustes. Näiteks on need umbes 10cm laiused ja kuni 15km pikkused.
Elementaarosakeste kiirendid Elementaarosakesed Tuuma koostisosad: 1. Leptonid 2. Kvargid 3. Liitosakesed 4. Vaheosakesed Kujunesid aatomiuuma komposiitmudeli loomisega ÜLDINE KIRJELDUS: Elementaarosake on samaaegselt ka laine Võimalik kirjeldada lainefunktsiooniga Kõik omadused pole täpselt määratletavad, vaid omavad tõenäosuslikku väärtust OMADUSED: Seisumass Eluiga: stabiilsed osakesed; metastabiilsed osakesed; vähestabiilsed osakesed; resonantsosakesed Kvantarvud: spinn; elektrilaeng; barüonlaeng; leptonlaeng; paarsus; isospinn; lõhn
2. energia miinimumi printsiip 3. tõrjutusprintsiip (ei saa olla osakesi, mis ühes süteemis ja täiesti ühes olekus) Fundamentaalosakesed · elementaarosakesed, millel puudub sisemine striktuur (nt elektron) · kõik elementaaarosakesed pole fundamentaalosakesed · pr ja ne on elementaarosakesed kuid pole fundamentaalosakesed · fundamentaalosakesed jagatakse: o mateeriaosakesed aine ehituskivid; jagunevad kvarkideks ja leptoniteks o vaheosakesed e virtuaalsed osakesed · osalevad nõrgas ja tugevas vastasmõjus Kvargid · omavad elektrilaengut · osalevad tugevas ja nõrgas vastasmõjus · ei saa vabal kujul (üksikult) eksisteerida, sest peale elektrilaengu on ka värvilaeng. 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
........................................................................................4 Mateeriaosakesed........................................................................................................................4 Värv tugeva vastastikmõju laeng.............................................................................................4 Antiosakesed...............................................................................................................................5 Vaheosakesed..............................................................................................................................5 Kosmilised kiired........................................................................................................................6 Kiirendid.....................................................................................................................................6 Osakeste detektorid......................................................................
Kvargid: Elementaarosakesed, mis osalevad tugevas vastastikmõjus. Aine väikseimad osakesed. Ei esine vabade, üksikute osakestena. Esinevad kolmekaupa. 10) Värvilaeng mis on, millel/kellel räägime värvilaengust. Värvilaeng on gluuoni poolt kantav laeng. Tugeva vastastikmõju väljendusviis. Gluuon laengu kandja. 11) Mateeria värvus Kvarkidest moodustub mateeria on valge. 12) Vaheosakesed oska nimetada, kahte tuntumat iseloomustada Footon energiakandja Gluuon – värvilaengu kandja kvarkide vahel e tugeva vastastikmõju kandja. W ja Z boson (ei pea oskama iseloomustama, peab oskama nimetama)
Kõik elementaarosakesed on valged, kõik kvargid värvilised. Igale fundamentaalosakesele vastab samasuguste omaduste, ent vastandmärgilise laenguga antiosake. Kui osake kohtub oma antiosakesega, siis nad annihileeruvad e. kaovad ära, mass muutub puhtaks energiaks footoniks. Kvarkide arv miinus antikvarkide arv on jääv. Kui osakese moodustavad kaks kvarki, tekib värviline meson (ebastabiilne, laguneb mõne aja pärast). Vaheosakesed on footon e valgusosake e valguskvant (puudub seisumass, ainest footoni välja kiirgamisel hakkab ta kohe liikuma valguskiirusega ühtlaselt sirgjooneliselt, suurte masside läheduses kõverdub ka valguskiire trajektoor) ning gluoon (ei oma elektrilaengut ega seisumassi, värviline, kannab üht värvi ja üht antivärvi, põhjustab tugevat vastastikmõju). Virtuaalne osake suudab jäävaid füüsikalisi suurusi kahe ruumipunkti vahel nii üle kanda, et ta ise pole jäävuse seadusega seotud
Keemilised reaktsioonid rakkude teke ja surm (evolutsioon) Aine olekumuutused faasisiirded (temperatuuri ja rõhu toimel) Vastastikmõjud Gravitatsiooniline kõik kehad Elektromagnetiline laetud kehad Tugev (prooton ja neutron) Nõrk (elementaarosakesed) Elementaarosakesed Väikseimad aine ja välja osakesed Eristatakse: Fundamentaalosakesed peetakse jagamatuteks, (ilma sisestruktuurita) Jagunevad: Mateeriaosakesed --aine algosakesed Vaheosakesed vastastikmõjusid vahendavad osakesed Igal mateeriaosakesel on olemas ka antiosake (laengud vastupidise märgiga) Elementaarlaeng 1e = 1,6 · 10 ¯¹ Mudel Originaali ligilähedane koopia, loodusnähtuste seletamiseks Põhjused, miks kasutatakse mudeleid: Vt lk ..... Mõõtmine Otsemõõtmine tulemus saadakse vahetult mõõteriista skaalalt. Kaudmõõtmine otsemõõdetud tulemustest arvutuste abil. Mõõtmistega kaasneb alati mõõteviga Erand loendamine heades
jätma.seepärast kannab gluuon korraga üht värvi ja antivärvi sõltuvalt tüübist.prootonis on nii kvargid kui gluuonid(kvarke alati 3, gluuoneid määramata arv.tekivad ja kaovad vahetades kvarkide värve). Gluuonid on värvilised ega saa tuumaosakeste seest lahkuda vahendavad protonite ja neutronite vahelisi jõude virtuaalsed valged liitosakesed- pii-mesonid.nõrka vastastikmõju põhjustavad väga massiivsed vaheosakesed. Supernoova-raskete tuumade allikaks.suurema massiarvuga tähe plahvatus. El.osakeste allikad:looduslikult radioaktiivsed elemendid, kosmiline kiirgus, kirendid Osakeste detektorid-Udukamber, mullikamber, ionisatsioonikamber, triivkamber, aja-projektsioonikamber
ülekandumise ajal ei saa neid registreerida ega püüda, sellepärast neid nim. virtuaalseteks. 13. Iseloomusta gluuoneid. Gluuonid vahendavad kvarkide vahel tugevat vastastikmõju. Gluuoneid on 8 eri tüüpi, neil pole seisumassi ega elektrilaengut, kuid erinevalt footonist kannavad nad vastastikmõju laengut, st. nad on värvilised. 14. Mis toimub kvarkidega, kui need vahetavad gluuoneid? Kvarkide värv muutub 15. Milline on vaheosakeste ehk bosonite roll mikromaailmas? Posomid e. vaheosakesed on nõrga vastastikmõju vahendajateks. 16. Miks vaheosake on väga lühiealine ja teda käsitletakse virtuaalsena? Nad on väga lühiajalised ning suudavad ületada väga väikeseid vahemaid, sest nad on tunduvalt suurema massiga, kui energia, mida nad vahendavad, lubaks. St. rikutakse energia ja massi seost. Vastastikmõju ülekandumise ajal ei saa neid registreerida ega püüda, sellepärast nim. neid virtuaalseteks. 17. Millest koosnevad kosmilised kiired?
piion 0,135 K+ kaaon 0,494 K- kaaon 0,494 K0 kaaon 0,498 kaaon 0,498 Näiteid mesonitest: Vaheosakesed Footon on elektromagnetkiirguse väikseim osake ehk valguskvant. Footon on vaheosake, mis vahendab elektromagnetilist vastasmõju. Footon ise oma vahendatava vastasmõju laengut ei kanna ja on elektriliselt neutraalne. Tema seisumass on 0, seetõttu liigub ta vaakumis alati valguse kiirusega C . Valguse kiirus kui universaalne füüsikaline konstant ongi defineeritud footoni liikumise kiiruse kaudu vaakumis
värvusega. Mõistet värvus kasutatakse lihtsalt tugevale vastasikmõjule reageeriva laengu omaduste näitlikustamiseks (kolm põhivärvi, mille ühendamisel saame valge värvuse). · Antiosakesel on kõik omadused samasugused nagu talle vastaval fundamentaalosakesel , aga laeng on vastupidine. · Annihileerumine nähtus kus fundamentaalosake ja talle vastav antiosake kohtuvad, mille tulemusena mõlemad kaovad ja järgi jääb energia. · Vaheosakesed, mõndade nimetused vahendavad vastastikmõju. Näiteks gluuonid vahendavad kvarkide vahelist vastastikmõju ja -mesonid vahendavad prootonite ja neutronite vahelist vastastikmõju.
Määrab kogu aine eksisteerimise, keemilise Maal- hoiab sideme; elastsusjõud on Prootonid, neutronid Näited universumi koos selline jõud koos; tuum koos Radioaktiivsed kiirgused Fundamentaalosake- algosake, mis ei koosne millestki. (lepton elektron, neutriino, kvark, vaheosakesed (nt footon) Iseloomustavad: kvantarvud (peakvantarv kihid/kõrvalkvantarv- alakihid s ja p.../magnetkvantarv- orienteeritud ruumis x,y,z/spinnkvantarv- spinn), mass, värvilaeng Elementaarosake- koosneb teistest osakestest nt kvantidest. Iseloomustavad- veidrus, sarm, ilu(omad.mis näitavad mingit sorti käitumist erinevates vastastikmõjudes) Mateeria osakesed- leptonid ja kvargid. Mateeria koosneb 1. põlvkonna osakestest (u ja
E hf A E k E c f h A fp h h f m c2 h p mc 11 ELEMENTAAROSAKESED Elementaarosake ehk fundamentaalosake on meile tuntud universumi mateeria vähim osake, millel puudub meile teadaolev alamstruktuur. Praegu teadaolevalt on elementaarosakesed leptonid (näiteks elektron ja neutriinod), kvargid ja vaheosakesed (näiteks footon). Teised elementaarosakesed on juba liitosakesed (hadronid), mis koosnevad kvarkidest. Hadronid on näiteks aatomituuma moodustavad prooton ja neutron. 12 KVANTMEHAANIKA Kvantmehaanika on füüsikateooria, mis arvestab mikroosakeste käitumise eripärasid. Selle tänapäevane kuju arendati välja aastatel 1925–1935 ning selle põhiautorid on Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Born, Pascual Jordan, Wolfgang Pauli, Niels Bohr, Paul Dirac ja John von Neumann.
osakesed oma individuaalsuse. Hamiltoniaani konstrueerimisel ei tohi eristamatuse printsiibi kohaselt mistahes i- ndaja k-nda osakese vahetamine kajastuda süsteemi käitumisel, s t ühte liiki osakeste süsteemi hamiltoniaan on invariantne mistahes osakeste paari vahetamise suhtes. 50. Bosonid ja fermionid. Näited Kooskõlas eristamatuse printsiibiga jagunevad kõik osakesed kahte suurde klassi bosoniteks ja fermionideks. Bosonid vaheosakesed (nt footonid, gluuonid), nende spinn on 1 ja nad alluvad Bose- Einsteini statistikale. Nende olekufunktsioon on sümmeetriline (paarsus). Fermionid elementaarosakesed (nt elektronid, tauonid, müüonid, kvargid), nende spinn on poolearvuline ning nad alluvad Ferm-Diraci statistikale. Nende olekufunktsioon on asümmeetriline (ta ei ole invariantne ruuniteisenduste suhtes). Fermionide kohta kehtib Pauli printsiip: tõenäosus leida fermionide süsteemis kahte
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 massiivsed vaheosakesed. 3. osa ,,Kosmoloogia" 1. Mida uurib kosmoloogia? Kosmoloogia uurib Universeumit, sest sõna kosmoloogia tähendab maailmaõpetust. 2. Millega tegeleb astromeetria, taevamehaanika, astrofüüsika, planetoloogia, galaktikate füüsika ja kosmoloogia? Astromeetria tegeleb taevakehade asukoha määramisega ja taevakaartide koostamisega. Taevamehaanika uurib taevakehade (planeetide) liikumist ruumis ja selle liikumise kajastumist taevasfääril.
20.Elementaarosakesed Dosimeeter, Dosimeeter on mõõteriist kiirgusdooside mõõtmiseks Elementaarosake on aatomituumast väiksem osake. Täiesti korrektselt peaks kasutama siinkohal mõistet subatomaarne osake, kuid jääme hetkel igapäevakõnes levinuma termini juurde ja kasutame mõistet fundamentaalosake, kui räägime täiesti elementaarsest osakesest, millel puudub meile teadaolev alamstruktuur. Fundamentaalosakesed on leptonid, kvargid ja vastasmõjusid vahendavad vaheosakesed, kõik teised elementaarosakesed on liitosakesed. Näiteks aatomituuma moodustavad prooton ja neutron on liitosakesed ja koosnevad kvarkidest, samas kui aatomituuma ümber tiirlevad elektronid on fundamentaalosakesed (leptonid). Elementaarosakeste uurimisega tegeleb elementaarosakeste füüsika, samuti on elementaarosakestel tähtis roll nii tuumafüüsikas kui kvantmehhaanikas. 20.1 siivert, Siivert (Sv) on ekvivalentse kiirgusdoosi mõõtühik. Sv=J/kg (=J·kg-1)
massist (koos energia massiga). Kiirendi on spetsiaalne (nt ringorbitaalne) ajam, kus toimub osakeste kiirendamine eesmärgiga saada anti-osakesi ja neid uurida (osakesed liiguvad loomulikult vaakumkanalis). Prooton on positiivse elementaarlanguga nukleon massiarvuga 1, mis kuulub aatomituuma koostisesse (tähis p). Neutron on neutraalse elementaarlaenguga nukleon massiarvuga 0, mis kuulub samuti aatomituuma koostisesse (tähis n) Mesonid e. vaheosakesed on aatomituumast 10 astmes -15 kaugusele jäävad osakesed mille mass on 200 korda suurem elektroni omast, kuid 10 korda väiksem prootoni- neutroni massist (99,9 % massist koondub tuuma ja kuna aatomi mass koondub tema tuuma suunas, siis saame osakeste rea järjestuses: elektronid -> mesonid -> prootonid- neutronid). Kvargid on osakesed osakestes ehk täisarvulise languga osakeste murdarvulised koostisosad (+/ 2/3 ja +/ 1/3 laenguga). Osake laenguga 1/3 on d-kvark
massist (koos energia massiga). Kiirendi on spetsiaalne (nt ringorbitaalne) ajam, kus toimub osakeste kiirendamine eesmärgiga saada anti-osakesi ja neid uurida (osakesed liiguvad loomulikult vaakumkanalis). Prooton on positiivse elementaarlanguga nukleon massiarvuga 1, mis kuulub aatomituuma koostisesse (tähis p). Neutron on neutraalse elementaarlaenguga nukleon massiarvuga 0, mis kuulub samuti aatomituuma koostisesse (tähis n) Mesonid e. vaheosakesed on aatomituumast 10 astmes -15 kaugusele jäävad osakesed mille mass on 200 korda suurem elektroni omast, kuid 10 korda väiksem prootoni- neutroni massist (99,9 % massist koondub tuuma ja kuna aatomi mass koondub tema tuuma suunas, siis saame osakeste rea järjestuses: elektronid -> mesonid -> prootonid- neutronid). Kvargid on osakesed osakestes ehk täisarvulise languga osakeste murdarvulised koostisosad (+/ 2/3 ja +/ 1/3 laenguga). Osake laenguga 1/3 on d-kvark
Värvilaengute vahel mõjub tugev vastastikmõju (tõmbe- või tõukejõud, mis toimib siis kui osakesed on lähemal teineteisele kui 10-15 m). Kvarkide massid on väga erinevad, ulatudes 8 elektroni massist kuni 350 000 ni. Leptonid, milledest tuntumad on elektron (seisumass 9,1 . 10 31 kg , elektrilaeng 1,6 . 10 19 C) ja neutriinod (elektronneutriino, müü-neutriino, tau-neutriino) , seisumass arvatavasti null, elektrilaengut pole. Vaheosakesed on footon, gluuonid ja vahebosonid ka graviton, kuigi neid pole veel avastatud. Omavahel nad ei reageeri, ainult gluuonid teiste gluuonitega muunduvad vastatsikku. Footon on elektromagnetvälja kvant. See ei oma elektrilaengut ega seisumassi. Gluuonid (ka strongonid) on tugeva vastastikmõju kvandid. Nende abil toimivad kvargid omavahel, vahetades värvilaenguid. Gluuoneid on kaheksa erinevat tüüpi. Neil pole seisumassi ega elektrilaengut. Nende arv mingis osakeses muutub , nad tekivad ja
annaabi.ee 
