2014-02-13
469
Лекция 1. Вводная часть.
Ядерная физика и физика элементарных частиц охватывают огромную область физических явлений. Их характерная особенность в том, что они заключают в себе три вида фундаментальных взаимодействий между физическими объектами: сильное (адронное), слабое (лептонное) и электромагнитное, причем первые два проявляются только в тех случаях, когда объекты расположены очень близко друг к другу. Типичные масштабы, которые определяют области применимости тех или иных физических законов, как нельзя лучше характеризуют их иерархию в общей структуре естествознания. Классический пример – поведение газа. В сантиметровых областях пространства поведение газа описывается макроскопической термодинамикой. В ангстремных областях поведение газа описывается микроскопической теорий рассеяния молекул. Поэтому упорядочивание явлений в соответствии с масштабом характерных для них размеров может служить основой естественной классификации (см. табл. 1.1).
Таблица 1.1.
|
|
|
Характерные расстояния для определенных областей физических знаний.
| Характерные расстояния | Область знания |
| Миллионы световых лет (>1021м) | Физика галактических кластеров |
| 105 световых лет (>1020м) | Физика галактик |
| 1016м-109м | Физика Солнечной системы |
| 104м – 10-4 м | Физика окружающего мира |
| 10-7м– 10-9 м | Химия |
| 10-9 – 10-10м | Атомная физика |
| 10-13 – 10-15м | Ядерная физика |
| 0,1-1 ГэВ (10-15м-10-16м) | Физика адронов |
| 1-10 ГэВ (10-16м-10-17м) | Физика лептонов и партонов |
| 100 ГэВ (10-18м) | Физика тяжелых бозонов |
Основные единицы, которые будут использоваться в лекциях, приведены в таблице 1.2. В таблице 1.3 указаны приставки для образования десятичных дробных и кратных единиц.
Например, 106 эВ=1 МэВ, 10-12 с = пс, 10-15 м=1Фм. Последняя единица, фемтометр, часто называется ферми и весьма широко используется в ядерной физике. Следует пояснить, в каком смысле употребляется электроновольт в качестве единицы энергии:
1 эВ представляет собой энергию, приобретаемую электроном, ускоренным разностью потенциалов в 1 В, т.е.: 1 эВ = 1,60·10-19 Дж= 1,60·10-12 эрг
Электроновольт представляет удобную единицу энергии, поскольку частицы больших энергий получают путем ускорения в электромагнитных полях.
Таблица 1.2.
Основные единицы. с =3.0·108 м/с-скорость света
| Величина | Название единицы | Сокращенное обозначение |
| длина | метр | м |
| время | секунда | с |
| энергия | электроновольт | эВ |
| масса | эВ/с2 | |
| импульс | эВ/с |
Для объяснения используемых в субатомной физике единиц массы и импульса нужно рассмотреть одну из основных формул специальной теории относительности, связывающую полную энергию Е, массу m и импульс p свободной частицы.
|
|
|
Таблица 1.3
Приставки для образования десятичных дробных и кратных единиц.
| Степень | Приставка | Символ | Степень | Приставка | Символ |
| 101 | дека | д | 10-1 | деци | д |
| 102 | гекто | г | 10-2 | санти | с |
| 103 | кило | к | 10-3 | милли | м |
| 106 | мега | М | 10-6 | микро | мк |
| 109 | гига | Г | 10-9 | нано | н |
| 1012 | тера | Т | 10-12 | пико | п |
| 10-15 | фемто | ф | |||
| 10-18 | атто | а |
