Открытие антипротона

Сентябрь 5, 2022

Главная
Физика
Открытие антипротона

Содержание

2. План Теоретические предпосылки Экспериментальная установка Результат
3. Теоретические предпосылки Мотивация проведения эксперимента Спин Теория Дирака План
4. Мотивация проведения эксперимента Проблемы классической физики (абсолютно черное тело, атом) Специальная теория относительности Создание квантовой механики
5. Теория Дирака Появление квантовой Механики Появление специальной теории относительности П. Дирак обобщает уравнение Шредингера на случай
6. Экспериментальная установка Беватрон Установка Плюсы
7. Беватро́н (Bevatron, от BeV — Billion ElectronVolt) — ускоритель, слабофокусирующий протонный синхротрон на энергию 6 ГэВ,
8. T – медная мишень; М1, М2 – отклоняющие магниты; С1, С2 – сцинтилляционные счетчики; Ч1, Ч2
9. Особенности установки С помощью отклоняющих магнитов М1 и М2 из всех вторичных частиц, образующихся при взаимодействии
10. Экспериментальные данные Измерение времени полета Измерение массы Измерение пороговой энергии выхода
11. Известны импульсы частиц проходящих через магниты М1, М2 - 1.19 ГэВ/с известны массы мезонов и антипротона,
12. Счетчик Ч1 регистрировал частицы, двигающиеся со скоростью >0,79c Счетчик Ч2 регистрировал частицы со скоростью 0,75c Счетчик
13. Измерение времени полета Мезон Антипротон Случайные совпадения Сигналы на осцилографе
14. Измерение времени полета Мезон (для калибровки) Антипротон Случайные совпадения
15. Измерение массы Скорость мезонов и антипротонов постоянна С помощью изменения параметров M1, M2, Q1 и Q2
16. Кривая получена с помощью протонов Точки получены для отрицательных частиц Масса отрицательной частицы совпадает с массой
17. Измерение выхода измерение выхода отрицательно заряженных частиц с массой равной протону в зависимости от энергии падающего
18. Полученная частица с отрицательным зарядом и массой протона является антипротоном Теория Дирака распространяется не только на
20. Немного о спине (спиновом числе) Спин (от англ. spin, буквально — вращение, вращать(-ся)) — собственный момент
21. Фермионы - электроны, мюоны, нейтрино, протоны, кварки Бозоны – фотон, глюон, гравитон Немного о спине (спиновом
22. Сцинтилляционные счетчики
23. Квадрупольная линза
25. Скачать презентацию

Слайд 2

План
Теоретические предпосылки
Экспериментальная установка
Результат

Слайд 3

Теоретические предпосылки
Мотивация проведения эксперимента
Спин
Теория Дирака
План

Слайд 4

Мотивация проведения эксперимента
Проблемы классической физики (абсолютно черное тело, атом)
Специальная теория относительности
Создание

квантовой механики

Квантовая механика + СТО

Частицы с отрицательными энергиями

Теория Дирака

Античастицы

Открытие позитрона

Остальные частицы

Открытие антипротона

Слайд 5

Теория Дирака
Появление квантовой Механики
Появление специальной теории относительности
П. Дирак обобщает уравнение Шредингера

на случай релятивистских частиц
Из решения его уравнения возникали частицы с отрицательными энергиями
Возникшую проблему решает гипотеза о существовании античастиц
Античасти́ца — частица-двойник некоторой другой элементарной частицы, обладающая той же массой и тем же спином, отличающаяся от неё знаками всех других характеристик взаимодействия

Слайд 6

Экспериментальная установка
Беватрон
Установка
Плюсы

Слайд 7

Беватро́н (Bevatron, от BeV — Billion ElectronVolt) — ускоритель, слабофокусирующий протонный

синхротрон на энергию 6 ГэВ, работавший в Национальной лаборатории им.Лоуренса (LBNL, Калифорния) в 1954-1971 годы для проведения экспериментов в области физики высоких энергий и элементарных частиц, а в 1971-2009 годы в качестве бустера тяжёлых ионов для линейного ускорителя SuperHILAC.

Беватрон

Слайд 8

T – медная мишень; М1, М2 – отклоняющие магниты; С1, С2

– сцинтилляционные счетчики; Ч1, Ч2 – Черенковские счетчики; Л1, Л2 – квадрупольные фокусирующие магниты

Слайд 9

Особенности установки
С помощью отклоняющих магнитов М1 и М2 из всех вторичных частиц,

образующихся при взаимодействии ускоренного пучка протонов с мишенью, выделялись частицы с единичным отрицательным зарядом и импульсом 1.19 ГэВ/с.
Для выделения антипротонов из большого фона отрицательных пионов (1 антипротон на ≈105 пионов) использовалось их разное время пролета расстояния ≈ 12 м между быстродействующими сцинтилляционными счетчиками С1 и С2.
Ч2-счетчик Черенкова специальной конструкции, который подсчитывает только частицы в узком интервале скоростей, 0. 75 < V/C < 0.78.
Счетчик Ч1 регистрировал частицы со скоростями пионов (V/C > 0.79).

Слайд 10

Экспериментальные данные
Измерение времени полета
Измерение массы
Измерение пороговой энергии выхода

Слайд 11

Известны импульсы частиц проходящих через магниты М1, М2 - 1.19 ГэВ/с
известны

массы мезонов и антипротона, => известны скорости частиц - 0.99 с и 0.78 с соответственно
Известно расстояние между счетчиками С1 и С2 – 12м
Теоретическое время полета мезона и антипротона - 40·10-9 с и 51·10-9 с соответственно

Измерение времени полета

Слайд 12

Счетчик Ч1 регистрировал частицы, двигающиеся со скоростью >0,79c
Счетчик Ч2 регистрировал частицы

со скоростью 0,75c < V/c < 0,78c
Счетчик С3 регистрировал частицы, которые не отклонились от заданной траектории
Счетчики С1, С2, С3 и Ч2 были включены на совпадение
Показания счетчика Ч1 исключались из показаний С1, С2, С3 и Ч2

Измерение времени полета

Слайд 13

Измерение времени полета
Мезон
Антипротон
Случайные совпадения
Сигналы на осцилографе

Слайд 14

Измерение времени полета
Мезон (для калибровки)
Антипротон
Случайные совпадения

Слайд 15

Измерение массы
Скорость мезонов и антипротонов постоянна
С помощью изменения параметров M1, M2,

Q1 и Q2 изменяли импульс частицы
Таким методом получали зависимость количества частиц, приходящихся на 10^5 мезонов от массы частицы

Слайд 16

Кривая получена с помощью протонов
Точки получены для отрицательных частиц
Масса отрицательной частицы

совпадает с массой протона в пределах 5%

Измерение массы

Слайд 17

Измерение выхода
измерение выхода отрицательно заряженных частиц с массой равной протону в

зависимости от энергии падающего на мишень пучка ускоренных протонов.
Измеренное пороговое значение выхода реакции - 4,3 МэВ

Слайд 18

Полученная частица с отрицательным зарядом и массой протона является антипротоном
Теория Дирака

распространяется не только на электроны и позитроны, но и на другие частицы
В частности существует антинейтрон, антигелий, антиводород и др.

Выводы

Слайд 19

Слайд 20

Немного о спине (спиновом числе)
Спин (от англ. spin, буквально — вращение, вращать(-ся))

— собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого.
Вектор спина является единственной величиной, характеризующей ориентацию частицы в квантовой механике целого.
Деление частиц на бозоны (с целым спином) и фермионы (с полуцелым спином)

Слайд 21

Фермионы - электроны, мюоны, нейтрино, протоны, кварки
Бозоны – фотон, глюон, гравитон
Немного

о спине (спиновом числе)

Спин 1

Спин 2

Спин 1/2

Слайд 22

Сцинтилляционные счетчики

Слайд 23

Открытие антипротона

Содержание

ПланТеоретические предпосылкиЭкспериментальная установкаРезультат

Теоретические предпосылкиМотивация проведения экспериментаСпинТеория ДиракаПлан

Мотивация проведения экспериментаПроблемы классической физики (абсолютно черное тело, атом)Специальная теория относительностиСоздание

Теория ДиракаПоявление квантовой МеханикиПоявление специальной теории относительностиП. Дирак обобщает уравнение Шредингера

Экспериментальная установкаБеватронУстановкаПлюсы

Беватро́н (Bevatron, от BeV — Billion ElectronVolt) — ускоритель, слабофокусирующий протонный

T – медная мишень; М1, М2 – отклоняющие магниты; С1, С2

Особенности установкиС помощью отклоняющих магнитов М1 и М2 из всех вторичных частиц,

Экспериментальные данныеИзмерение времени полетаИзмерение массыИзмерение пороговой энергии выхода

Известны импульсы частиц проходящих через магниты М1, М2 - 1.19 ГэВ/с известны

Счетчик Ч1 регистрировал частицы, двигающиеся со скоростью >0,79cСчетчик Ч2 регистрировал частицы

Измерение времени полетаМезонАнтипротонСлучайные совпаденияСигналы на осцилографе

Измерение времени полетаМезон (для калибровки)АнтипротонСлучайные совпадения

Измерение массыСкорость мезонов и антипротонов постояннаС помощью изменения параметров M1, M2,

Кривая получена с помощью протоновТочки получены для отрицательных частицМасса отрицательной частицы

Измерение выходаизмерение выхода отрицательно заряженных частиц с массой равной протону в

Полученная частица с отрицательным зарядом и массой протона является антипротономТеория Дирака

Немного о спине (спиновом числе)Спин (от англ. spin, буквально — вращение, вращать(-ся))

Фермионы - электроны, мюоны, нейтрино, протоны, кваркиБозоны – фотон, глюон, гравитонНемного

Сцинтилляционные счетчики

Квадрупольная линза

Похожие презентации

План
Теоретические предпосылки
Экспериментальная установка
Результат

Теоретические предпосылки
Мотивация проведения эксперимента
Спин
Теория Дирака
План

Мотивация проведения эксперимента
Проблемы классической физики (абсолютно черное тело, атом)
Специальная теория относительности
Создание

Теория Дирака
Появление квантовой Механики
Появление специальной теории относительности
П. Дирак обобщает уравнение Шредингера

Экспериментальная установка
Беватрон
Установка
Плюсы

Особенности установки
С помощью отклоняющих магнитов М1 и М2 из всех вторичных частиц,

Экспериментальные данные
Измерение времени полета
Измерение массы
Измерение пороговой энергии выхода

Известны импульсы частиц проходящих через магниты М1, М2 - 1.19 ГэВ/с
известны

Счетчик Ч1 регистрировал частицы, двигающиеся со скоростью >0,79c
Счетчик Ч2 регистрировал частицы

Измерение времени полета
Мезон
Антипротон
Случайные совпадения
Сигналы на осцилографе

Измерение времени полета
Мезон (для калибровки)
Антипротон
Случайные совпадения

Измерение массы
Скорость мезонов и антипротонов постоянна
С помощью изменения параметров M1, M2,

Кривая получена с помощью протонов
Точки получены для отрицательных частиц
Масса отрицательной частицы

Измерение выхода
измерение выхода отрицательно заряженных частиц с массой равной протону в

Полученная частица с отрицательным зарядом и массой протона является антипротоном
Теория Дирака

Немного о спине (спиновом числе)
Спин (от англ. spin, буквально — вращение, вращать(-ся))

Фермионы - электроны, мюоны, нейтрино, протоны, кварки
Бозоны – фотон, глюон, гравитон
Немного