ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.03.2025
Просмотров: 3797
Скачиваний: 2
СОДЕРЖАНИЕ
Дисциплина «Физика» список литературы
1. Современная картина строения физического мира.
1.5.Практическое использование элементарных частиц
1.1. Понятие о векторах и простейших действиях над ними
3.Метод размерных оценок в задачах физики
3.1. Введение в теорию размерных оценок. Преобразования подобия. Аффинные преобразования
3.2. Размерность и ее анализ. Алгоритм поиска размерных оценок
3.3. Применение размерных оценок в механике. Примеры иллюстрации алгоритма для струны и маятника.
5. Мгновенная угловая скорость.
6. Связь линейной и угловой скоростей.
7. Модуль и направление углового ускорения.
8. Связь тангенциального и углового ускорения.
9. Мгновенное угловое ускорение.
5. Работа и энергия. Закон сохранения энергии
5.1. Работа и кинетическая энергия
5.2. Потенциальная энергия материальной точки во внешнем
5.3. О законе сохранения энергии и непотенциальных силах
5.5. Равновесие и устойчивость
6.2. Центр масс системы материальных точек
6.3. Потенциальная энергия взаимодействия. Закон сохранения
6.5. Упругие и неупругие соударения
2. Избранные вопросы классической механики
2.1. Некоторые положения механики Ньютона.
2.2. Принципы механики Лагранжа.
7.1. Момент импульса и момент силы
7.3. Вращение абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси
Свойства симметрии и законы сохранения. Сохранение энергии.
9.1. Принцип относительности Галилея
9.2. Законы механики в неинерциальных системах отсчета.
Некоторые задачи механики. Движение частицы в центральном поле сил.
2. Основные физические свойства и параметры жидкости. Силы и напряжения.
8.3. Течение идеальной жидкости. Уравнение непрерывности
8.4. Архимедова сила. Уравнение Бернулли
8.5. Вязкость. Течение Пуазейля
2.3.4. Уравнение движения в напряжениях.
Уравнение Эйлера и Навье-Стока.
Специальная теория относительности.
10. Введение в релятивистскую механику
10.1. Постоянство скорости света для всех систем отсчета.
10.2. Следствия из преобразований Лоренца. Сокращение длины и замедление времени
10.3. Импульс и энергия в релятивистской механике
Относительность одновременности событий
Зависимость массы тела от скорости
Закон взаимосвязи массы и энергии
4.1.5. Релятивистская механика материальной точки
1.3. Фундаментальные взаимодействия
1.4. Стандартная модель и перспективы
11.1. Основные понятия и законы
12.1. Основные свойства элементарных частиц.
12.2. Законы сохранения в микромире
12.3. Кварковая структура адронов
12.4. Электрослабое взаимодействие
Физика в конспективном изложении Содержание:
9. Постоянное электрическое поле – 49
9.13.4.2. Теорема Гаусса для вектора - 78 10. Постоянный электрический ток – 79
10.7. Закон Ома для неоднородного участка цепи – 82 Магнетизм. Уравнения Максвелла – 83
11. Магнитное поле в вакууме – 83
11.11.3.1. Плотность энергии магнитного поля – 103 12. Магнитное поле в веществе – 103
1.1. Предсказание будущего - задача науки
1.5. Экспериментальная и теоретическая физика
3.4. Положение материальной точки в пространстве
3.10.1. Нормальное и тангенциальное ускорение
4. Динамика материальной точки
4.6.1. Система си (System international)
5.6.1. Консервативность силы тяжести
5.6.2. Неконсервативность силы трения
5.7. Потенциальная энергия может быть введена только для поля консервативных сил
5.8.Закон сохранения механической энергии
6. Кинематика вращательного движения
6.1. Поступательное и вращательное движение
6.2. Псевдовектор бесконечно малого поворота
6.5. Связь линейной скорости материальной точки твердого тела и угловой скорости
8. Элементы специальной теории относительности
8.2. Принцип относительности Галилея:
8.3. Неудовлетворительность механики Ньютона при больших скоростях
8.5.1. Вывод преобразований Лоренца
8.6. Следствия из преобразований Лоренца
9.3.6. Принцип суперпозиции электрических полей
9.3.7. Напряженность поля точечного заряда
9.3.9. Линии напряженности точечных зарядов
9.4.4.1. Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости
9.4.4.3. Поле однородно заряженного бесконечного цилиндра
9.9. Проводник в электрическом поле
9.10. Электроемкость уединенного проводника
9.11. Электроемкость конденсатора
9.12. Энергия электрического поля
9.12.1. Плотность энергии электрического поля в вакууме
9.13. Электрическое поле в диэлектрике
9.13.1.1. Два типа диэлектриков - полярные и неполярные
9.13.2. Поляризованность диэлектрика (вектор поляризации) - это дипольный момент единицы объема:
9.13.4.1. Плотность энергии электрического поля в диэлектрике
10.4. Закон Ома для участка цепи
10.5. Закон Ома в дифференциальной форме
10.6. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме
Магнетизм. Уравнения Максвелла
11.5.6. Магнитное поле тороида
11.7. Сила Лоренца - это сила, действующая со стороны магнитного поля на движущийся в нем заряд
11.7.1. Движение заряженной частицы в однородном магнитном поле
11.8. Рамка с током в магнитном поле
11.11.2. Индуктивность соленоида
11.11.3. Энергия магнитного поля
12.2. Классификация магнетиков
Условие
равновесия тел
Законы сохранения.
Закон сохранения импульса.
P=mv; - импульс тела.
Ft=P
Потенциальная и кинетическая энергия. Мощность.
- работа силы F
A=E
- мощность
- кинетическая
энергия
- кинетическая
энергия вращательного движения.
Ep=mgh - потенциальная энергия поднятого над землей тела.
- потенциальная
энергия пружины
Закон сохранения энергии.
Eк1+Eр1=Eк2+Eр2
1.3. Фундаментальные взаимодействия
В физике элементарных частиц рассматривается три вида взаимодействий: сильные, электромагнитные и слабые. Теория сильных взаимодействий основана на квантовой хромодинамике и описывает взаимодействия кварков внутри адронов. Электромагнитные и слабые взаимодействия объединяются в единую схему электрослабой теории. Эти взаимодействия характеризуются безразмерными константами взаимодействия: α = e2/ ћc, αw = gw2/ ћc, αZ = gZ2/ ћc. Фактически еще в 50-х годах было осознано, что α = e2/ ћc ≈ 1/137 является константой лишь при нулевом (точнее, очень малом) квадрате передаваемого в рассматриваемом процессе взаимодействия (реакции) импульса q2. Фактически, из-за явления поляризации вакуума величина α растет с ростом q2 и при больших, но конечных q2, может даже обратиться в бесконечность (полюс Ландау - Померанчука). Тогда это рассматривалось как внутренняя противоречивость КЭД. После создания КХД выяснилось, что αs(q2), в противоположность α(q2), стремится к нулю при q2→∞, что составляет суть явления так называемой асимптотической свободы. Асимптотическая свобода приводит к тому, что процессы взаимодействия глюонов и кварков на малых расстояниях (большие q2!), хорошо описываются теорией возмущений, как и электромагнитные взаимодействия. Оборотной стороной асимптотической свободы является конфайнмент, т.е. рост взаимодействия кварков и глюонов на больших. расстояниях. Трудности теоретического описания конфайнмента (удержания кварков) связаны именно с неприменимостью теории возмущений на больших (порядка размеров адронов) расстояниях. Константы слабого взаимодействия αw, αz также меняются с передаваемым импульсом - при росте q2 - от нуля до q2 ~ 100 GeV2 они возрастают (экспериментально!) на 1%. Таким образом, современная теория имеет дело с так называемыми «бегущими» константами связи. В этом смысле, старый вопрос о величине электрического заряда, как фундаментальной константы Природы, фактически, утратил смысл - заряд не константа, а функция характерного расстояния, на котором рассматривается взаимодействие частиц. Если теоретически проэкстраполировать движение всех констант связи в сторону больших q2, то оказывается, что имеется тенденция к пересечению соответствующих зависимостей в одной точке при q2 ~ 1015 - 1016 GeV2, где
α ~ αs ~ αw ~ (8/3)(1/137) ~ 1/40. Это приводит к надеждам на то, что при таких больших q2 существует единая теория электрослабого и сильного взаимодействия.
1.4. Стандартная модель и перспективы
В основе стандартной модели элементарных частиц лежит принцип относительности (эквивалентность инерциальных систем отсчета). Соответственно, все процессы считаются разыгрывающимися в четырехмерном пространстве-времени Минковского: (x,y,z,t) = (r,t). Расстояние между двумя точками (событиями) А и В в этом пространстве определяется четырехмерным интервалом: s2AB = c2(t а - tв)2 - (xа-xb )2 - (yа - yB)2 - (za- zb)2. Интервал s2AB ≥ 0 для причинно связанных событий (временеподобный интервал), если же точки разделены пространственно-подобным интервалом sAB < 0, то они не могут быть причинно связаны.
В основе теории лежит концепция локального квантового поля - коммутаторы полей в точках, разделенных пространственно-подобным интервалом, всегда равны нулю: [ψ(xа), ψ(хв)] = 0 при sAB < 0, что означает независимость соответствующих полей. Частицы (античастицы) рассматриваются как кванты (возбуждения) соответствующих полей. Из самых общих принципов релятивистской инвариантности и устойчивости основного состояния системы полей следует фундаментальная теорема о связи спина и статистики: частицы с полуцелым спином представляют собой фермионы, а частицы с целым спином - бозоны. В принципе, бозоны всегда можно мыслить «составленными» из фермионов, в этом смысле фермионныс поля «более фундаментальны».
Основополагающую роль в теории играют принципы симметрии. Помимо уже упомянутой релятивистской инвариантности, в современной теории рассматривается целый ряд точных и приближенных симметрии (групп симметрии), которые следуют из обширного экспериментального материала по классификации частиц и их взаимодействиям. Симметрии тесно связаны с соответствующими законами сохранения (теорема Нетер), такими как законы сохранения энергии-импульса, момента, различных зарядов. Принцип локальной калибровочной симметрии является ключевым при построении теории взаимодействия элементарных частиц. Наконец, явление спонтанного нарушения симметрии (фазовый переход в вакууме) ведет к механизму генерации масс для исходно безмассовых частиц (механизм Хиггса). Механизм Хиггса в квантовой теории поля является прямым аналогом эффекта Мейсснера в теории сверхпроводимости Гинзбурга-Ландау.
В основе стандартной модели лежит экспериментально установленная локальная калибровочная симметрия, описываемая группой
SU(3)C×SU(2)w×U(1)y. Здесь SU(3)C - симметрия сильного цветового взаимодействия кварков и глюонов, a SU(2)w × U(1)y описывает электрослабые взаимодействия. В ненарушенной симметрии все фермионы и векторные калибровочные бозоны безмассовы. В результате спонтанного нарушения симметрии SU(2)w×U(1)y, бозоны - переносчики слабого взаимодействия - становятся массивными, а фотон остается безмассовым. Получают массы и лептоны (кроме нейтрино?). Хотя вonpoc о массе нейтрино остается открытым, возможно, что она не нулевая, по очень маленькая (существенно меньше массы электрона).
Электрически нейтральное хиггсово поле обладает ненулевым вакуумным средним (вакуумный бозе-конденсат). Кванты этого поля («хиггсы») — скалярные частицы со спином s = 0, пока что не обнаружены экспериментально. Задача их обнаружения стоит на повестке дня экспериментов на новом поколении строящихся ускорителей. Практически нет сомнений, что «хиггсы» будут открыты, но дело осложняется весьма неопределенными оценками их масс. Большинство оценок дает лишь грубые неравенства типа: mz < тh< 2mz. В августе 2000 года появились предварительные данные из CERN о наблюдении хиггсовской частицы с массой порядка 115GeV.
Существует интересный вариант, когда «хиггсы» могут оказаться составленными из фермионов стандартной модели, но он остается довольно плохо разработанным. В целом проблема обнаружения хиггcовских частиц остается проблемой номер один современной экспериментальной физики элементарных частиц. Ее решение завершит экспериментальное подтверждение стандартной модели.
Выше уже отмечалось, что стандартной модели (даже с учетом только первого поколения фундаментальных фермионов) уже достаточно для полного понимания того, как «устроен» окружающий нас мир, состоящий из атомов и ядер. Выходы за рамки стандартной модели носят до сих пор достаточно спекулятивный характер. Существует целый ряд моделей великого объединения, в которых в рамках единой группы симметрии описываются мультиплеты кварков и лептонов. Эта симметрия, предположительно, является точной в области передаваемых импульсов (расстояний) порядка q2 ~ 1010 - 1016 GeV2, где, как отмечено выше, примерно сравниваются константы всех взаимодействий. Экспериментальная проверка моделей великого объединения весьма затруднительна, поскольку прямые эксперименты в указанной области энергий вряд ли когда-либо будут доступны человечеству. Единственным проверяемым, в принципе, предсказанием этих моделей является распад протона, но, несмотря на интенсивные эксперименты, ведущиеся уже около 20 лет, он так и не был обнаружен, что заведомо позволяет отбросить простейшие схемы великого объединения. Проверка же более хитрых моделей, где время жизни протона оказывается на порядок или два больше, чем в простейшем случае, также становится очень проблематичной.
Другое актуальное направление: поиски суперсимметрии (SUSY), объединяющей в единые мультиплеты фермионы и бозоны. Есть следующие основания для веры в существование SUSY:
-сокращение неких расходимостей в хиггсовском секторе стандартной модели;
-объединение всех взаимодействий, включая гравитацию;
-математическая привлекательность и красота.
В простейшем варианте SUSY-теории у каждой из известных нам частиц имеется соответствующий «суперпартнер», отличающийся (в случае точной SUSY) лишь спином: фотону с s ~ 1 соответствует фотино с s - 1/2, электрону с s = 1/2 соответствует электрино с s = 0, кваркам с s = 1/2 - кваркино с s = 0 и т.д. Суперсимметрия заведомо сильно нарушена (по массе), в настоящее время экспериментальные указания на существование суперпартнеров обычных частиц практически отсутствуют.