Взаимодействие мезона с протоном в водородной пузырьковой камере идет по схеме если спин лямбда
Два ядра гелия слились в одно, при этом был излучен протон. В результате этой реакции образовалось ядро . . .
При бомбардировке ядер изотопа азота нейтронами образуется изотоп бора . Ещё в этой ядерной реакции образуется . . .
Произошло столкновние a-частицы с ядром берилия . В результате образоввался нейтрон и изотоп …
На рисунке показана кварковая диаграмма распада L-гиперона.
Эта диаграмма соответствует реакции …
Взаимодействие -мезона с протоном в водородной пузырьковой камере идёт по схеме
Если спин p-мезона Sp = 0, то характеристиками K 0 -мезона будут …
На рисунке показана фотография взаимодействия K 0 -мезона с протоном в водородной пузырьковой камере, которое идет по схеме
На рисунке показана кварковая диаграмма распада K + -мезона.
Эта диаграмма соответствует реакции. . .
Взаимодействие p-мезона с протоном в водородной пузырьковой камере c образованием неизвестной частицы Х идёт по схеме
Если спин p-мезона Sp = 0, то заряд и спин частицы Х равны …
Диаграмма соответствует реакции…
Если спин p-мезона S = 0, то спин частицы Х будет равен …
Диаграмма соответствует реакции …
Нуклоны в ядре взаимодействуют посредством обмена виртуальными частицами. Процесс их образования соответствует схеме …
Законом сохранения спинового момента импульса запрещена реакция. . .
Реакция не можетидти из-за нарушения закона сохранения . . .
Спинового момента импульса
| А |
| Б |
| В |
| Г |
| Д |
Установить соответствие процессов взаимопревращения частиц:
| b - -распад |
| b + -распад |
| К-захват |
| аннигиляция |
Законом сохранения барионного заряда запрещена реакция…
Законом сохранения лептонного заряда запрещена реакция…
Законом сохранения электрического заряда запрещена реакция…
Реакция не можетидти из-за нарушения закона сохранения…
Спинового момента импульса
Реакция распада электрона по схеме невозможна вследствии невыполнения закона сохранения …
Нестабильная частица движется со скоростью 0,6·с. (с - скорость света в вакууме). Тогда время её жизни . . .
*Увеличивается на 25%
Уменьшается на 10%
Уменьшается на 20%
Увеличивается на 10%
В процессе сильного взаимодействия не принимают участия . .
В процессе сильного взаимодействия принимают участие. . .
В процессе сильного взаимодействия принимают участие…
Позитрон является античастицей по отношению к…
В процессе гравитационного взаимодействия принимают участие…
*Все элементарные частицы
Только частицы, имеющие нулевую массу покоя
Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Ядерные силы притяжения действуют между парами частиц …
*Протон-протон, протон-нейтрон, нейтрон-нейтрон
Укажите квантовую схему, соответствуюшую гравитационному взаимодействию
Укажите квантовую схему, соответствуюшую гравитационному взаимодействию
Взаимодействие, в котором принимают участие все элементарные частицы, называется …
Преподаватель:
Специальность: 280101.65 - Безопасность жизнедеятельности в техносфере
Группа: ФЭН
Дисциплина: Физика
Идентификатор студента: 5
Логин: 01ps680467
Начало тестирования: 2012-03-07 14:47:35
Завершение тестирования: 2012-03-07 14:47:38
Продолжительность тестирования: 0 мин.
Заданий в тесте: 4
Кол-во правильно выполненных заданий: 0
Процент правильно выполненных заданий: 0 %
ЗАДАНИЕ N 1 сообщить об ошибке
Тема: Ядро. Элементарные частицы
| масса ядра равна сумме масс образующих ядро нуклонов |
| ядерные силы, удерживающие ядро, обладают зарядовой независимостью |
| наиболее устойчивы ядра с четными числами протонов и нейтронов |
| ядра с одинаковыми зарядовыми, но разными массовыми числами называются изотопами |
| ; |
| ; |
| ; |
| ; |
Решение:
При взаимодействии элементарных частиц и их превращениях возможны только такие процессы, в которых выполняются законы сохранения, в частности законы сохранения электрического заряда и спина. -мезоны имеют спин , а электрический заряд в единицах элементарного заряда. Спин протона в единицах постоянной Планка равен: , а заряд . В соответствии с законами сохранения у ламбда-гиперона спин , заряд .
Решение:
Используя закон сохранения массового и зарядового числа, можно записать данную ядерную реакцию: Следовательно,
неизвестным изотопом с массовым числом 12 и зарядовым числом 6 является углерод .
Установите соответствие между переносчиками фундаментальных взаимодействий и видами этих взаимодействий.
1. Глюоны
2. Гравитоны
3. Фотоны
| 1 | сильное |
| 2 | гравитационное |
| 3 | электромагнитное |
| слабое |
1) 25%; 2) 75%; 3) все атомы распадутся; 4) 90%; 5) 50%.
Закон радиоактивного распада имеет вид:N = N0 ·e - λ·t , где N0 – начальное число нераспавшихся ядер в момент времени t = 0, N – число нераспавшихся ядер в момент времени t, λ – постоянная радиоактивного распада . Эта формула показывает, что число нераспавшихся ядер со временем убывает. Периодом полураспада Т1/2 называется время, за которое исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое. Тогда: N0 / 2 = N0 ·e - λ·Т 1/2 . Откуда λ = ln2 / Т1/2 = 0.693 / Т1/2 .
Из этого следует, что за время t1 = Т1/2 число нераспавшихся ядер N1 = · N0 . За время t2 = 2· Т1/2 число нераспавшихся ядер равно:
N2 = · N1 = · N0 = · N0 = 0,25 N0 = 25% N0 .
Следовательно, через интервал времени, равный двум периодам полураспада, доля распавшихся радиоактивных атомов будет равна:
1 - N2 / N0 = 1 – 0,25 = 0,75 = 75% .
Ответ: вариант 2.
Реакция распада нейтрона происходит по схеме: п → р + е - + .
Присутствие в этой реакции антинейтрино обусловлено требованиями закона сохранения.
1) электрического заряда; 2) лептонного заряда; 3) энергии.
Для выполнения закона сохранения энергии (Е =Σi m 0i·c 2 =const, где с – скорость света,) необходимо равенство массовых чисел. В реакции распада свободного нейтрона (n) на протон (p) и электрон (е - ) масса покоя нейтрона превышает суммарную массу покоя протона и электрона. Данной разности масс соответствует определенная энергия. За счёт этой энергии при β-распаде испускается ещё одна нейтральная частица - антинейтрино ( ), а энергия распределяется между электроном и антинейтрино. Поэтому присутствие антинейтрино ( ) в реакции распада свободного нейтрона (n) обусловлено, первую очередь, требованиями закона сохранения энергии.
Остальные законы сохранения также должны выполняться, иначе реакция будет невозможной.
Закон сохранения электрического заряда также выполняется и не требует присутствия антинейтрино, т.к
.Qn = 0, Qp = 1, Qе - = - 1, Qν̃ =0, т.е.0= 1 – 1 +0=0.
Поверим выполнимость закона сохранения лептонного заряда
:L n =0, L p=0, L е - =1, Lν̃ = - 1. Тогда получим: 0 = 0 + 1 – 1 = 0, т.е. лептонный заряд сохраняется.
Таким образом, присутствие в этой реакции антинейтрино обусловлено требованиями закона сохранения энергии.
Ответ: вариант 3.
Реакция распада протона по схеме: р → е + +ν + невозможна. Это является следствием невыполнения закона сохранения.
1) лептонного заряда; 2) спинового момента импульса; 3) электрического заряда.
Протон является барионом (от греческого слова «барис» - тяжелый), а позитрон, нейтрино и антинейтрино являются лептонами (легкими элементарными частицами).
5. Радиоактивное излучение, которое обладает очень большой проникающей способностью, относительно слабой ионизирующей способностью, не отклоняется электрическим и магнитным полями, не вызывает изменения заряда и массового числа распадающихся ядер, является….
+: c) число протонов увеличится на 1, число нейтронов уменьшится на 1
| -: a) 4 +: b) 1 -: c) 3 -: d) 2 |
8. Активностью данного радиоактивного вещества называется величина, равная…
+: b) числу распадов за единицу времени
9. Через интервал времени, равный двум периодам полураспада, нераспавшихся радиоактивных атомов останется….
10. Согласно закону радиоактивного распада изменение числа нераспавшихся ядер N (Nо – начальное число) со временем t иллюстрируется графиком…
| Фотоны | А | Сильное |
| Лептоны | Б | Электромагнитное |
| Андроны | В | Слабое |
11. Установить соответствие групп элементарных частиц характерным типам фундаментальных взаимодействий:
12. Нуклоны в ядре взаимодействуют посредством обмена виртуальными частицами. Процесс их образования соответствует схеме…
14. Два ядра гелия слились в одно, при этом был излучен протон. В результате этой реакции образовалось ядро…
15. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Ядерные силы притяжения действуют между парами частиц…
+: f) протон-протон, нейтрон-нейтрон, протон-нейтрон
16. Реакция распада электрона по схеме невозможна вследствие невыполнения закона сохранения…
+: c) электрического заряда
18. В ядре изотопа углерода содержится…
+: a) 6 протонов и 8 нейтронов
19. В процессе гравитационного взаимодействия принимают участие…
+: a) все элементарные частицы
20. Позитрон является античастицей по отношению к …
21. Реакция не может идти из-за нарушения закона сохранения…
+: a) электрического заряда
| +: a) q= 0; S=0 -: b) q> 0; S = ½ -: c) q = 0; S = ½ |
+: b) двум периодам полураспада
| +: a) q >0, S = 1/2 -: b) q >0, S = 0 -: c) q < 0, S = 1/2 |
27. Внутри атомного ядра произошло самопроизвольное превращение нейтрона в протон: . С ядром в результате такого превращения произошел…
28. В процессе сильного взаимодействия принимают участие…
29. На рисунке показана кварковая диаграмма распада K + - мезона. Эта диаграмма соответствует реакции…
| -: a) -: b) +: c) |
30. Законом сохранения электрического заряда запрещена реакция…
31. В осуществлении ядерной реакции участвует…
32. В процессе электромагнитного взаимодействия принимают участие…
| -: a) +: b) -: c) -: d) |
34. Установить соответствие процессов взаимопревращения частиц:
35. Энергия связи нуклонов в ядре определяется выражением
36. Ядерная реакция, при протекании которой выделяется энергия называется
37. Ядерная реакция, при протекании которой поглощается энергия называется
43. Какая из реакций является правилом смещения для -распада
44. Период полураспада радиоактивного ядра вычисляется по формуле
1. π 0 -мезон, кинетическая энергия которого равна энергии покоя, распадается на два γ- кванта, энергии которых равны. Каков угол между направлениями движения γ-квантов?
2. Определить величину суммарной кинетической энергии π-мезонов , образующихся при распаде покоящегося K + -мезона: K + π + + π + + π - . Массы покоя частиц в энергетических единицах:
= 493.646 МэВ, = 139.658 МэВ.
3. Определить частицы X, образующиеся в реакциях сильного взаимодействия:
1) ; 2) ; 3) .
4. Могут ли следующие реакции:
1); 2) ; 3) происходить в результате сильного взаимодействия.
5. Какие из приведенных ниже реакций под действием нейтрино и антинейтрино возможны, какие запрещены и почему: 1); 2); 3) .
6. Построить из кварков следующие частицы: p, n, Λ, Σ 0 , Ξ 0 , Ω - .
7. Определить значения спинов, четностей и изоспинов основных состояний гиперядер и .
8. Нарисовать кварковые диаграммы взаимодействий p-p, n-n, p-n.
9. Показать, что без введения квантового числа "цвет", принимающего три значения, кварковая структура Δ ++ , Δ - , Ω - противоречит принципу Паули.
10. Проверить выполнение законов сохранения и построить кварковые диаграммы реакций, происходящих в результате сильного взаимодействия: 1) 2) 3)
11. Нарисовать основные диаграммы Фейнмана для следующих процессов: 1) рассеяние электрона на электроне; 2) эффект Комптона; 3) электрон-позитронная аннигиляция; 4) фотоэффект в кулоновском поле ядра; 5) образование электрон-позитронной пары в кулоновском поле ядра. Какие виртуальные частицы участвуют в этих процессах?
12. Оценить отношение сечений двух- и трехфотонной аннигиляции электрон-позитронной пары.
13. Какие из приведенных ниже слабых распадов адронов запрещены, а какие разрешены?
1); 2) ; 3) .
14. Нарисовать кварковые диаграммы распадов
1), 2) , 3) , 4) . Какие взаимодействия ответственны за эти распады?
15. Какие из перечисленных ниже четырех способов распада K + -мезона возможны? Для разрешенных нарисовать диаграммы, для запрещенных указать причину запрета.
16. Диаграммы показывают два варианта взаимодействия красного и зеленого кварков. Определить, за счет какого взаимодействия произошла реакция в каждом случае и что было виртуальной частицей.
17. Показать, что пространственная четность позитрония (e + e - ) равна (-1) L+1 , где L - относительный орбитальный момент e + и e - .
18. Какие значения может иметь относительный орбитальный момент двух 0 -мезонов, образующихся в реакции , если относительный орбитальный момент равен L?
19. Как доказать несохранение четности в распаде ?
20. Возможен ли распад π 0 e +e для нейтрино с нулевой массой?
21. Почему распад сильно (в 10 4 раз) подавлен по сравнению с распадом хотя энерговыделение в распаде во много раз больше, чем в распаде ?
22. Показать, что зарядовые четности мезонов c(1S) и (1S) равны соответственно +1 и -1.
23. Как меняются при операции обращения времени следующие величины: импульс, момент количества движения, энергия, векторный и скалярный потенциалы, напряженность электрического и магнитного поля?
24. Показать, что спиральность частицы h инвариантна по отношению к обращению времени.
25. + -мезон распадается в состоянии покоя. Нарисовать импульсы и спины частиц, образующихся в результате распада + -мезона . Совершить C-, P-, CP-, T- и CPT-преобразования этого распада.
26. Исходя из экспериментального значения угла Вайнберга sin 2 W = 0.226 + 0.005 оценить величину слабого заряда gW и сравнить ее с величиной электрического заряда e.
27. Возможен ли опыт по визуальному наблюдению промежуточных бозонов , например, в пузырьковой, искровой, дрейфовой камере, ядерных фотоэмульсиях или другом трековом приборе?
28. Определить длину L и время t пробега реакторного нейтрино в воде, воспользовавшись данными эксперимента Райнеса и Коуэна (1956 - 1959 г.г.), получившими для сечения взаимодействия антинейтрино с веществом 10 -43 см 2 .
29. Нарисовать простейшие диаграммы Фейнмана взаимодействия реакторного антинейтрино с веществом.
30. Из характеристик переносчиков слабого взаимодействия и Z бозонов определить радиус слабых сил.
31. Протон, поглощая фотон, переходит в + . Определить тип, мультипольность и энергию фотона.
32. Какая энергия нужна для "переворота" кварка в нуклоне?
33. Определить магнитные моменты u и d-кварков в ядерных магнетонах, считая, что их масса равна 1/3 массы нуклона.
34. Могут ли топ-кварк ( t ) и его антикварк () образовать связанную систему t - топоний, аналогичную чармонию (с) и ботомонию (b)?
36. Показать, что в супермультиплете легчайших барионов 1/2 + не может быть частиц, состоящих из кварков одинакового аромата u u u , d d d , s s s.
38. 0 -гиперон распадается следующим образом: 0 + γ. Как меняются кварковые состояния при этом распаде? Определить тип и мультипольность испущенного фотона. Как направлен спин , если спин 0 направлен вверх?
39. Показать, что кварк, испустив глюон, не может перейти в антикварк.
40. Что можно сказать об электрическом квадрупольном моменте протона, нейтрона и других адронов?
41. Одна из следующих двух диаграмм, описывающих распад n + 0 неправильна. Какая?
42. Возможно ли рассеяние нейтрино на электроне с участием 1) нейтрального слабого тока; 2) заряженного слабого тока? Положительный ответ сопроводить диаграммой процесса.
43. Барионы - и - имеют близкие массы (соответственно 1197 и 1232 МэВ/с 2 ) и распадаются одинаково:
За счет каких взаимодействий происходят эти распады? Нарисовать их кварковые диаграммы и оценить константу w слабого взаимодействия, полагая константу сильного взаимодействия s1.
44. Одна из реакций ассоциированного рождения странных частиц - + p + K 0 происходит за счет сильного взаимодействия, т.е. за время
10 -23 . Каждая из рожденных странных частиц и K 0 распадается за счет слабых сил за время
10 -10 сек. Из этих данных получите отношение констант слабого и сильного взаимодействий w /s.
45. Почему отсутствие распада K + + + γ можно рассматривать как указание на нулевой спин K + –мезона?
46. Определить относительный орбитальный момент p и + , образующихся при распаде
+ p + + .
47. Захват отрицательных каонов в гелии иногда приводит к образованию гиперядер (ядер, в которых нейтрон заменен -гипероном) в соответствии с реакцией K - + 4 He+ 0 . При изучении относительных мод распада и, в частности, из изотропии распадных продуктов установлено, что
J() = 0. Покажите, что это означает отрицательную четность для K - , независимо от углового момента состояния, из которого K - был захвачен.
48. Покажите, что реакция p - + dn + n + 0 не может идти для покоящихся пионов.
49. Ядро 34 Cl испытывает + -распад: 34 Cl 34 S + e + + e. Такой же тип -распада имеет место и для + -мезона: + 0 + e + + e. Что еще сближает эти два + -распада? Оцените отношение вероятностей сравниваемых распадов и время жизни + относительно + -распада, учитывая, что средние времена жизни 34 Cl и пиона собственно = 1.5 с, = 2.6·10 -8 с и вероятность распада пиона по каналу e + e около 10 -4 .
50. Среднее время жизни нейтрона n = 890 с, а мюона = 2.2·10 -6 с. Покажите, что если принять во внимание разницу в энерговыделении (правило Сарджента), то константы взаимодействия в обеих случаях совпадают с точностью до фактора 10.
51. Среднее время жизни мюона равно 2.2·10 -6 с. Рассчитайте время жизни -лептона, считая, что относительная вероятность распада + e + + e + составляет 18% и что c 2 = 1777 МэВ,
c 2 = 105.7 МэВ. Сравните результат с измеренным временем жизни -лептона 2.9·10 -13 с.
52. W-бозон распадается за счет слабого взаимодействия и время этого распада, оказывается
где GW = 2.1 ГэВ - ширина распада W-бозона. Объяснить, почему это время столь мало и даже на два порядка ниже характерного времени распада за счет сильного взаимодействия.
Читайте также: