Элементы физики элементарных частиц

 

Задания

 

5.26. Из приведенных ниже характеристик элементарных частиц отберите:

1) одинаковые как по величине, так и по знаку характеристики частиц и их античастиц;

2)одинаковые по величине, но противоположные по знаку характеристики частиц и их античастиц.

А. [масса] В. [электрический, барионный и лептонный заряды]
С. [спин] D. [магнитный момент] G. [время жизни] E. [странность, спиральность]

5.27. Электрон и позитрон, имеющие одинаковые кинетические энергии, равные 240 кэВ, при соударении превратились в два одинаковых фотона. Определите энергию фотона и соответствующую ему длину волны.

А. [750 кэВ; 1,65 пм] В. [240 кэВ; 5,12 пм]
С. [1500 кэВ; 0,83 пм] D. [480 кэВ; 2,56 пм]

5.28. Среди фундаментальных элементарных частиц, указанных в правой колонке таблицы, выберите частицы, относящиеся к соответствующим классам частиц из приведенных в левой колонке.

1. Лептоны 2. Кварки 3. Кванты фундаментальных полей взаимодействия

А. Электрон. Б. Мюон. В. Фотон. Г. Тау-лептон. Д. Шесть типов кварков по аромату, в каждом из которых различают три цвета. Е. Электронное нейтрино. Ж. Мюонное нейтрино. З. Промежуточные векторные бозоны. И. Гравитон. К. Глюоны. Л. Тау – нейтрино.

5.29. Из фундаментальных элементарных частиц, указанных в задании 5.28, выберите частицы, являющиеся: 1) фермионами; 2) бозонами.

5.30. Фундаментальным физическим взаимодействиям: 1) электромагнитному; 2) гравитационному; 3) слабому; 4) сильному подберите соответствующие кванты фундаментальных полей взаимодействия, приведенные ниже.

А.[Гравитон] B.[Глюон] C.[W ^± – частицы и Z – частицы] D.[Фотон]

5.31. На какие подгруппы частиц из приведенных ниже подразделяется многочисленная группа адронов, т. е. частиц, состоящих из кварков и участвующих в сильном взаимодействии?

А.[Барионы] B.[Мезоны] C.[Гипероны (странные барионы)]
D.[Резонансы] E. [Лептоны]

5.32. В приведенной ниже сводке законов сохранения в физике элементарных частиц выберите законы сохранения, справедливые: 1) для всех видов фундаментальных взаимодействий; 2) для электромагнитного; 3) для слабого; 4) для сильного взаимодействий.

А. Сохранение полной энергии. Б. Сохранение полного импульса. В. Сохранение полного момента импульса. Г. Сохранение электрического заряда. Д. Сохранение барионов. Е. Сохранение лептонов. Ж. Зарядовая независимость (или сохранение изотопического спина). З. Сохранение странности. И. Симметрия античастиц. К. Сохранение четности. Л. СР – инвариантность. М. СРТ – инвариантность. Н. Инвариантность относи­тельно обращения времени. О. Сохранение очарования.

5.33. Радиус действия нуклон – нуклонных сил составляет примерно 1,5∙10^{-15 м. Какую массу должна иметь виртуальная частица, чтобы обеспечить такой радиус действия? Какие частицы являются ее реальным отображением? (при решении задачи используйте принцип неопределенности Гейзенберга в виде ∆}r∆p ≥ , виртуальную частицу считайте ультрарелятивистской).

А. [m 0,23∙10^{-27 кг ≥ 250 m} _e; - мезоны (пионы)]

5.34. Нейтральный ^– мезон ( ^о), распадаясь, превращается в два одинаковых - фотона. Принимая массу пиона равной 264 m_e, определите энергию каждого из возникших фотонов. Кинетической энергией и импульсом мезона пренебречь.

А. [67,6 МэВ] В. [135,1 МэВ]
С. [33,8 МэВ] D. [270,3 МэВ]

5.35. Выбрав из четырех типов нейтрино (, , , ) правильное, напишите недостающие обозначения (x) в каждой из приведенных реакций и в случае бета – распада свободного нейтрона:

1) х + n → p + е; 2) х + n → p + μ ;

3) х + р → n + е; 4) n → p + е + x.

A. [ ; ; ; ] B. [ ; ; ; ]

C. [ ; ; ; ]

5.36. Определите, какие из приведенных ниже процессов разрешены законом сохранения лептонного числа:

1) p → n + е + ; 2) k → + μ ;

3) → μ + e + e ; 4) μ → + e + ;

5.37. Установите, запрещены или нет перечисленные ниже реакции. Если есть запрет, то укажите, с нарушением какого закона сохранения он связан.

1) → p + ; 2) p + → μ + e ;

3) n → p + е + ; 4) p → n + е + .

[Нарушаются законы сохранения: 1) электрического заряда; 2) мюонного и электронного лептонных чисел; 3) электронного лептонного числа; 4) энергии.]

 

Используемая литература

 

1. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. Изд. доп. и перераб. – СПб.: Издательство «Специальная литература»; Издательство «Лань», 1999. – 328 с.

2. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики для втузов. – 3-е изд.- М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»»; ООО «Издательство «Мир и Образование»», 2003. – 384 с.

 

Контрольная работа № 1 (Волновая оптика. Квантовые оптические явления)

 

№ (вариант)	Номер задачи
	1.1	2.15	2.46	3.1	3.19	1.11
	1.2	2.14	2.47	3.2	3.18	1.12
	1.3	2.13	2.48	3.3	3.20	1.17
	1.4	2.12	2.49	3.4	3.21	1.18
	1.5	2.11	2.50	3.5	3.22	1.41
	1.6	2.10	2.51	3.6	3.23	1.42
	1.7	2.9	2.52	3.7	3.24	1.43
	1.8	2.8	2.53	3.8	3.25	1.44
	1.9	2.7	2.54	3.9	3.26	1.45
	1.10	2.36	2.55	3.10	3.27	2.1
	1.11	2.35	2.56	3.11	3.28	2.2
	1.12	2.34	2.57	3.12	3.29	2.3
	1.13	2.33	2.58	3.13	3.30	2.4
	1.14	2.32	2.59	3.14	3.31	2.5
	1.15	2.31	2.60	3.15	3.32	2.6
	1.16	2.30	2.61	3.16	3.33	2.7
	1.17	2.29	2.62	3.17	3.34	2.8
	1.18	2.28	2.63	3.1	3.35	2.9
	1.19	2.27	2.64	3.2	3.36	2.45
	1.20	2.26	2.65	3.3	3.37	2.44
	1.21	2.25	2.66	3.4	3.38	2.43
	1.22	2.24	2.67	3.5	3.39	2.42
	1.23	2.23	2.46	3.6	3.40	2.41
	1.24	2.22	2.47	3.7	3.41	2.40
	1.25	2.21	2.48	3.8	3.42	2.39
	1.26	2.20	2.49	3.9	3.43	2.38
	1.27	2.19	2.50	3.10	3.44	2.37
	1.28	2.18	2.51	3.11	3.45	1.11
	1.29	2.17	2.52	3.12	3.30	1.12
	1.30	2.16	2.53	3.13	3.29	1.13

 

Контрольная работа № 2 (Элементы квантовой физики атомов, молекул и твёрдых тел; физика атомного ядра и элементарных частиц)

 

№ (вариант)	Номер задачи
	4.1	4.16	4.65	5.1	5.26	4.1
	4.2	4.17	4.64	5.2	5.27	4.2
	4.3	4.18	4.63	5.3	5.28	4.3
	4.4	4.19	4.62	5.4	5.29	4.4
	4.5	4.20	4.61	5.5	5.30	4.5
	4.6	4.21	4.60	5.6	5.31	4.6
	4.7	4.22	4.59	5.7	5.32	4.7
	4.8	4.24	4.58	5.8	5.33	4.8
	4.9	4.26	4.57	5.9	5.34	4.9
	4.10	4.27	4.56	5.10	5.35	4.10
	4.11	4.28	4.55	5.11	5.36	4.11
	4.12	4.29	4.54	5.12	5.37	4.12
	4.13	4.30	4.53	5.13	5.26	4.13
	4.14	4.31	4.52	5.14	5.27	4.14
	4.15	4.32	4.51	5.15	5.28	4.15
	4.1	4.33	4.50	5.16	5.29	4.45
	4.2	4.34	4.49	5.17	5.30	4.46
	4.3	4.35	4.48	5.18	5.31	4.47
	4.4	4.17	4.47	5.19	5.32	4.48
	4.5	4.18	4.46	5.20	5.33	4.49
	4.6	4.19	4.45	5.21	5.34	4.50
	4.7	4.20	4.44	5.22	5.35	4.45
	4.8	4.21	4.43	5.23	5.36	4.46
	4.9	4.22	4.42	5.24	5.37	4.47
	4.10	4.23	4.41	5.25	5.26	4.48
	4.11	4.24	4.40	5.1	5.27	4.49
	4.12	4.25	4.39	5.2	5.28	4.50
	4.13	4.26	4.38	5.3	5.29	4.11
	4.14	4.27	4.37	5.4	5.30	4.13
	4.15	4.28	4.36	5.5	5.31	4.15