Номер 4, страница 364 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

4. Запишите названия и свойства некоторых частиц и античастиц.

В физике элементарных частиц для каждой частицы существует соответствующая ей античастица. Античастица обладает той же массой, временем жизни и спином, что и частица, но противоположным по знаку электрическим зарядом и другими квантовыми числами (такими как лептонное и барионное числа).

При столкновении частицы и античастицы происходит их аннигиляция — они исчезают, превращаясь в другие частицы (например, в фотоны).

Электрон ($e^-$) — это фундаментальная частица, относящаяся к классу лептонов. Его античастица называется позитроном ($e^+$). Позитрон был первой предсказанной (Полем Дираком в 1928 г.) и первой открытой (Карлом Андерсоном в 1932 г.) античастицей.

• Масса: Массы электрона и позитрона одинаковы и равны $m_e \approx 9.109 \times 10^{-31}$ кг.
• Электрический заряд: Заряд электрона отрицателен и равен элементарному заряду $q_e = -e \approx -1.602 \times 10^{-19}$ Кл. Заряд позитрона положителен и равен $q_{e^+} = +e \approx +1.602 \times 10^{-19}$ Кл.
• Спин: Спин обеих частиц равен $1/2$.
• Лептонное число: Электрон имеет электронное лептонное число $L_e = +1$, а позитрон — $L_e = -1$.

Ответ: Электрон ($e^-$) и позитрон ($e^+$) — пара частица-античастица. Они имеют одинаковую массу и спин, но противоположные по знаку электрический заряд и лептонное число.

Протон ($p$) — это стабильная субатомная частица, входящая в состав атомных ядер. Протоны относятся к барионам. Античастица протона — антипротон ($\bar{p}$).

• Масса: Массы протона и антипротона одинаковы и равны $m_p \approx 1.672 \times 10^{-27}$ кг.
• Электрический заряд: Заряд протона положителен и равен $+e$. Заряд антипротона отрицателен и равен $-e$.
• Спин: Спин обеих частиц равен $1/2$.
• Барионное число: Протон имеет барионное число $B = +1$, а антипротон — $B = -1$.
• Состав: Протон состоит из двух u-кварков и одного d-кварка (uud), а антипротон — из двух анти-u-кварков и одного анти-d-кварка ($\bar{u}\bar{u}\bar{d}$).

Ответ: Протон ($p$) и антипротон ($\bar{p}$) — пара частица-античастица. Они имеют одинаковую массу и спин, но противоположные по знаку электрический заряд и барионное число.

Нейтрон ($n$) — это субатомная частица, также входящая в состав атомных ядер. Как и протон, нейтрон относится к барионам. Его античастица — антинейтрон ($\bar{n}$).

• Масса: Массы нейтрона и антинейтрона одинаковы и равны $m_n \approx 1.675 \times 10^{-27}$ кг.
• Электрический заряд: Обе частицы электрически нейтральны, их заряд равен 0.
• Спин: Спин обеих частиц равен $1/2$.
• Барионное число: Нейтрон имеет барионное число $B = +1$, а антинейтрон — $B = -1$.
• Магнитный момент: Несмотря на нулевой заряд, обе частицы имеют магнитный момент из-за своего кваркового состава. Магнитные моменты нейтрона и антинейтрона равны по величине, но противоположны по знаку.
• Состав: Нейтрон состоит из одного u-кварка и двух d-кварков (udd), а антинейтрон — из одного анти-u-кварка и двух анти-d-кварков ($\bar{u}\bar{d}\bar{d}$).

Ответ: Нейтрон ($n$) и антинейтрон ($\bar{n}$) — пара частица-античастица. Они имеют одинаковую массу, спин и нулевой электрический заряд, но отличаются знаком барионного числа и магнитного момента.

Нейтрино ($\nu$) — это фундаментальная частица, лептон с очень малой массой и без электрического заряда. Существует три типа (поколения) нейтрино: электронное ($\nu_e$), мюонное ($\nu_\mu$) и тау-нейтрино ($\nu_\tau$). Каждому типу нейтрино соответствует своя античастица: электронное антинейтрино ($\bar{\nu}_e$), мюонное антинейтрино ($\bar{\nu}_\mu$) и тау-антинейтрино ($\bar{\nu}_\tau$).

• Масса: Массы нейтрино и соответствующего антинейтрино одинаковы и очень малы.
• Электрический заряд: Обе частицы электрически нейтральны (заряд равен 0).
• Спин: Спин обеих частиц равен $1/2$.
• Лептонное число: Каждый тип нейтрино и антинейтрино имеет свое лептонное число. Например, для электронного нейтрино $L_e = +1$, а для электронного антинейтрино $L_e = -1$.

Ответ: Нейтрино ($\nu$) и антинейтрино ($\bar{\nu}$) — это пары частица-античастица. Они имеют одинаковую (очень малую) массу, спин и нулевой заряд, но противоположные по знаку лептонные числа.

Некоторые частицы, такие как фотон ($\gamma$) или Z-бозон ($Z^0$), являются истинно нейтральными, то есть они совпадают со своими античастицами. Это возможно, так как все их зарядовые квантовые числа равны нулю.