1.CONURSE.docx

Оценить поток солнечных нейтрино на поверхности Земли.

Почему реакции синтеза ядер в звездах начинаются с реакции		, идущей за счет слабого
взаимодействия, а не с реакции +	+ , идущей за счет электромагнитного

взаимодействия, или других реакций, идущих в результате сильного взаимодействия?

Удельная мощность падающего на Землю солнечного излучения составляет . Вт , . С какой скоростью Солнце теряет свою массу? Если эта скорость сохранится и в будущем, то сколько времени еще будет существовать Солнце?

Определить, какую часть своей массы			потеряло Солнце за последние		лет (светимость
Солнца	·	, с, масса Солнца	·	г).

Гравитационный радиус объекта, имеющего массу , определяется соотношением G G , где G , гравитационная постоянная. Определить величину гравитационных радиусов Земли, Солнца.

Рассчитайте энергию, выделяющуюся в		цепочке.
)	. М,

Наряду с циклом в массивных звездах горение водорода происходит в цикле реакции, исходным ядром которого является g. Постройте соответствующую цепочку реакции ( g , цикл)

Наряду с циклом в массивных звездах горение водорода происходит в цикле реакции, исходным ядром которого является . Постройте соответствующую цепочку реакции ( цикл).

Рассчитайте энергию , выделяющуюся в углеродно азотном цикле Бете:

Какие элементы могли образовываться на дозвездной стадии ,олюции Вселенной?

В каких реакциях на дозвездной стадии ,олюции Вселенной могли образовываться изотопы H ?

Какие особенности имеет распространенность элементов во Вселенной? Какие механизмы образования элементов ответственны за эти особенности?

Почему в распространенности элементов наблюдаются максимумы для частичных ядер?

В результате каких процессов образуются ядра тяжелее железа?

При какой температуре возможно слияние ядер дейтерия?
Рассчитайте энергию, выделяющуюся в реакциях
Основным источником солнечных нейтрино является реакция	. Рассчитайте максимальную
энергию электронных нейтрино, образующихся в этой реакции.
Солнечные нейтрино образуются в реакции . Рассчитайте энергию нейтрино и ядер		в
данной реакции.

Какие ядерные реакции являются источниками нейтронов в

и процессах?

Происходит ли образование химических элементов в современную эпоху? Поясните свой ответ наблюдательными фактами.

Объясните, почему распространенность нейтронноизбыточных ядер превышает распространенность нейтроннодефицитных ядер.

В результате каких реакций образуются нейтроннодефицитные изотопы	,	?
Напишите ядерные реакции, в которых образуются изотопы бериллия	,	.

Оцените величину запаса ядерной энергии звезды, имеющей массу Солнца.

В течение какого времени на Солнце будет выделяться энергия в результате цепочки, если сохранится современная светимость Солнца?

Определите энергию , выделяющуюся в следующих реакциях термоядерного синтеза:

Какая максимальная энергия выделяется в реакции

На головную страницу

Семинар . Симметрии Природы

Симметрии являются одним из фундаментальных принципов построения физических теорий. Обнаружение общих закономерностей между различными явлениями природы приводит к объединению, казалось бы, совершенно непохожих взаимодействий. Так возникло гравитационное взаимодействие, описывающее с единых позиций притяжение массивных тел на Земле и столкновение галактик в ко,осе. Электромагнитное взаимодействие объединило такие явления как взаимодействие магнитов, заряженных тел и возникновение света. Объединение четырех фундаментальных взаимодействий является одной из ключевых задач физики.

Операции симметрии

Изоспиновая симметрия Симметрии протранства времени Законы сохранения

Комбинированная четность. СР четность Распады нейтральных каонов Теорема СРТ Обращение времени

Объединение взаимодействий

Распад протона Суперсимметрия

Задачи

. . Оператор симметрии

Система обладает симметрией относительно преобразования , если состояние системы не изменяется в результате применения к ней этого преобразования.

Оператор переводит волновую функцию	в другую волновую функцию . Симметрия системы
определяется симметрией гамильтониана, описывающего данную систему. Оператор
называется оператором симметрии, если	удовлетворяет тому же самому уравнению
Шредингера, что и функция .

Оператор симметрии должен коммутировать с гамильтонианом H.

. . Изоспиновая симметрия

Изоспиновая симметрия , это симметрия сильных взаимодействий, в основе которой лежит

представление о том, что	и кварки являются одинаковыми частицами по отношению к
сильному взаимодействию, имеющими значение изоспина		и различающимися знаком
проекции вектора изоспина	на ось декартового зарядового пространства.

Кварковые системы, обладающие определенным значением изоспина, вырождены по знаку проекции изоспина.

Число частиц в изотопическом мультиплете

В барионный декуплет входят нуклонные резонансы, имеющие значение J . Одинаковая разность масс между состояниями с различными значениями определяется числом кварков, образующих состояния с определенным значением изоспина .

Барионный декуплет со спином J

Симметрии пространства времени

Симметрия физических законов относительно сдвигов в пространстве означает эквивалентность всех точек пространства , однородность пространства. С однородностью пространства связан закон сохранения импульса .

Симметрия физических законов относительно поворотов системы как целого в пространстве означает эквивалентность всех направлений в пространстве, т.е. оно изотропно. С изотропностью физического пространства связан закон сохранения момента количества движения J.

Симметрия физических законов относительно начала отсчета времени (сдвиг во времени) означает эквивалентность всех моментов времени. Время однородно, т.е. физические законы не меняются с течением времени. С однородностью времени связан закон сохранения энергии Е.

Симметрия физических законов относительно всех систем отсчета Х, движущихся друг относительно друга с постоянной по величине и направлению скоростью, означает эквивалентность всех инерциальных систем отсчета.

Выполнение законов сохранения энергии , импульса	, момента количества движения J
обусловлено макроскопической структурой пространства	времени на больших расстояниях.

Понятие симметрии можно расширить, включив в него более абстрактные понятия.

. . Законы сохранения

Аддитивные законы сохранения

Характеристика

Взаимодействие

Сильное

Электромагнитное

Слабое

Электрический заряд,

Энергия,

Импульс,

Угловой момент, J

Барионный заряд,

Лептонные заряды,

Странность,

Изоспин,

Проекция изоспина,

Дискретные симметрии

Ряд законов сохранения связан с различными операциями отражения. Операции отражения имеют два общих свойства.

Отражение является дискретной операцией.

Если провести операцию отражения два раза подряд, то в результате система возвратится в исходное состояние.

Мультипликативные законы сохранения

Характеристика Взаимодействие Сильное Электромагнитное Слабое Пространственная четность,

Зарядовая четность,

Временная четность,

Комбинированная четность,

четность

четность

Наиболее привычным примером операции отражения является зеркальное отражение относительно какой либо плоскости.

Оператор пространственной инверсии меняет знак пространственных координат

Оператор зарядового сопряжения меняет знак всех аддитивных квантовых чисел (зарядов) частиц, тем самым переводя частицу в античастицу

Комбинированная четность. СР четность

Операция СР сопряжения состоит в проведении С и Р преобразований в любой последовательности. На рис. . показана операция СР сопряжения слабого распада π+ мезона для последовательного Р и С преобразования (слева) и последовательного С и Р преобразования (справа). В результате СР преобразования получается процесс, наблюдаемый в природе распад π мезона.

СР четность не сохраняется в распадах нейтральных K, , и мезонов

Рис. . СР сопряжение слабого распада π+ мезона в (слева) и (справа) последовательности. Черными стрелками показано направление импульсов частиц, синие стрелки обозначают направление спинов частиц.

. . Распады нейтральных каонов Нейтральные К мезоны:

Исследование процессов с участием нейтральных К и K мезонов позволяет изучить проявление принципа суперпозиции в квантовой механике.

Линейная комбинация двух состояний также является состоянием системы. К и K мезоны можно представить как суперпозицию двух других состояний K и K .

В слабых распадах К и K	мезонов впервые было обнаружено, что	симметрия не является
точной симметрией.
Образование K мезонов
Нейтральные мезоны К и K	являются частицей и античастицей и различаются квантовыми
числами странность и проекция изоспина

Поэтому обе частицы должны иметь одинаковые массы и одинаковые времена жизни. Они по разному ведут себя в сильном взаимодействии. К мезоны могут образовываться в реакции

в то время, как для K мезонов такая реакция запрещена

мезоны в сильных взаимодействиях образуются в реакции

которая имеет более высокий порог.

Переходы

Каоны К и K являются частицей и античастицей по отношению друг к другу и связаны операцией зарядового сопряжения, причем фазы преобразования выбраны так, чтобы

Нейтральные каоны рождаются в сохраняющем изоспин и странность сильном взаимодействии, а распадаются в результате слабого взаимодействия на два или три пионы. В слабом взаимодействии странность может не сохраняться. Находясь в свободном состоянии, К и K мезоны могут переходить друг в друга в результате двух последовательных виртуальных процессов с изменением странности в каждом из них на единицу .

В результате возникает ,ешивание состояний К и K . Механизм этого ,ешивания можно описать с помощью кварковой диаграммы:

В результате этого ,ешивания возникают линейные комбинации:

Состояния имеют определенные значения четности, но не имеют определенного значения странности .

В свою очередь К и K являются суперпозицией состояний и .

в соответствии с законом сохранения комбинированной четности распадается на два π мезона. Среднее время жизни состояния с. Это сравнительно короткоживущее состояние обозначают )

, поэтому при сохранении комбинированной четности распадается на π					мезона. Время жизни
должно быть больше времени жизни				с из за существенного различия в энергии реакции
( ,	π). Это сравнительно долгоживущее состояние обозначают (				g).
Так как K	мезон на		состоит из компоненты , то вблизи мишени наблюдаются распады
этой компоненты на		π	мезона. На большем расстоянии от мишени наблюдается распад
компоненты на π		мезона.

Распады на π мезона

Однако, в Кронин и В.Фитч обнаружили, что в распадах нейтральных каонов происходит нарушение СР инвариантности. Существует малая, но конечная вероятность распада:

в котором собственное значение

оператора в конечном состоянии имеет

Этот результат означает, что нельзя отождествлять состояние с и с . остояния и нужно определить следующим образом:

, малые комплексные числа.

. СРТ теорема

Г. Людерсом и В. Паули была доказана фундаментальная теорема.

Квантовые системы инвариантны относительно СРТ преобразования в любой последовательности.