Элементарные частицы: таблица
Элементарные частицы — мельчайшие частицы материи, которые в школьном курсе не делят на части: электрон, протон, нейтрон, фотон, нейтрино, позитрон и другие. В атоме их три вида: протоны с зарядом +e и нейтроны без заряда образуют ядро, электроны с зарядом −e движутся вокруг него.
Элементарные частицы: заряд, масса и время жизни
Такой частицы нет. Попробуйте: электрон, протон, нейтрон, фотон, нейтрино, мюон.
| Частица | Обозначение | Заряд | Масса покоя | Время жизни |
|---|---|---|---|---|
| Электрон | e^(−) | −e | 9,1 · 10^(−31) кг | стабилен |
| Протон | p | +e | 1,673 · 10^(−27) кг ≈ 1836 m_e | стабилен |
| Нейтрон | n | 0 | 1,675 · 10^(−27) кг ≈ 1839 m_e | в ядре стабилен; свободный — около 15 мин |
| Фотон | γ | 0 | 0 | стабилен |
| Нейтрино | ν | 0 | очень мала: в сотни тысяч раз меньше m_e | стабильно |
| Позитрон | e^(+) | +e | 9,1 · 10^(−31) кг | стабилен, но при встрече с электроном аннигилирует |
| Мюон | μ^(−) | −e | ≈ 207 m_e | 2,2 · 10^(−6) с |
| Пи-мезон заряженный | π^(+), π^(−) | +e, −e | ≈ 273 m_e | 2,6 · 10^(−8) с |
| Пи-мезон нейтральный | π^0 | 0 | ≈ 264 m_e | 8,5 · 10^(−17) с |
| Антипротон | p̄ | −e | как у протона | стабилен, но аннигилирует с протоном |
e = 1,6 · 10^(−19) Кл — элементарный заряд, m_e — масса электрона. Антинейтрино ν̄ отличается от нейтрино так же, как позитрон от электрона. Протон и нейтрон называют нуклонами.
Сможешь без таблицы? 3 вопроса
Элементарные частицы: от простых к трудным. Заряд, масса и обозначения частиц — то, что нужно в задании 16.
Контрольная по этой теме скоро?
10 заданий и шпаргалка: Миша соберёт прогон по теме и карточки на утро.
В 10–11 классе? Это задание 16 ЕГЭ
«Школьный» на 30 дней — 199 ₽: тетради для печати, тренажёры по темам, ОГЭ и ВПР. Оформить «Школьный»
Учителю: собрание и памятка для родителей
Презентация к родительскому собранию и памятка, как готовиться к контрольным и экзаменам.
Родителю: как помочь с подготовкой
Что спросить у ребёнка, сколько заниматься и как видеть прогресс без лишнего контроля.
Как пользоваться таблицей элементарных частиц?
Атом состоит из трёх частиц: протонов и нейтронов в ядре и электронов вокруг него. Первая таблица даёт заряд, массу покоя и время жизни этих и ещё семи частиц школьного курса. Ниже — обозначения частиц в ядерных реакциях, кварковый состав протона и нейтрона, классы частиц и кто их открыл.
Скачать PDFА4, 2 листа, 209 КБ: таблица для печати и QR-код на эту страницуПолучить в TelegramПришлю эту таблицу в PDF — и, если захочешь, напомню повторить через 3 дня10 карточек из таблицы: Миша спросит их снова, когда начнут забываться. Без регистрацииТекст со ссылкой на таблицу и 3 вопроса — для чата класса
Обозначения частиц в ядерных реакциях
| Частица | Запись в реакции | Массовое число A | Зарядовое число Z |
|---|---|---|---|
| Протон | ¹₁p или ¹₁H | 1 | 1 |
| Нейтрон | ¹₀n | 1 | 0 |
| Электрон (бета-минус-частица) | ⁰₋₁e | 0 | −1 |
| Позитрон (бета-плюс-частица) | ⁰₊₁e | 0 | +1 |
| Альфа-частица (ядро гелия) | ⁴₂He | 4 | 2 |
| Дейтрон (ядро дейтерия) | ²₁H | 2 | 1 |
| Тритон (ядро трития) | ³₁H | 3 | 1 |
| Гамма-квант | γ | 0 | 0 |
| Нейтрино, антинейтрино | ν, ν̄ | 0 | 0 |
В любой ядерной реакции сумма массовых чисел и сумма зарядовых чисел до реакции равны тем же суммам после неё.
Классы элементарных частиц и кварки
| Класс | Какие частицы | Чем отличаются |
|---|---|---|
| Лептоны | электрон, мюон, нейтрино и их античастицы | не участвуют в сильном взаимодействии; внутренней структуры не обнаружено |
| Адроны: барионы | протон, нейтрон и более тяжёлые частицы | состоят из трёх кварков: протон — uud, нейтрон — udd |
| Адроны: мезоны | пи-мезоны и другие | состоят из кварка и антикварка: π^(+) — u и анти-d |
| Кварки | u (верхний), d (нижний) и ещё четыре вида | дробный заряд: у u-кварка +2/3 e, у d-кварка −1/3 e; по одному не наблюдаются |
| Переносчики взаимодействий | фотон, глюоны, W- и Z-бозоны | фотон переносит электромагнитное взаимодействие, глюоны — сильное, W и Z — слабое |
Кто и когда открыл элементарные частицы
| Частица | Год | Кто открыл |
|---|---|---|
| Электрон | 1897 | Дж. Дж. Томсон |
| Фотон (квант света) | 1905 | А. Эйнштейн — гипотеза о квантах света |
| Протон | 1919 | Э. Резерфорд |
| Нейтрино (гипотеза) | 1930 | В. Паули |
| Нейтрон | 1932 | Дж. Чедвик |
| Позитрон | 1932 | К. Андерсон |
| Мюон | 1936 | К. Андерсон, С. Неддермейер |
| Пи-мезон | 1947 | С. Пауэлл и сотрудники |
| Антипротон | 1955 | Э. Сегре, О. Чемберлен |
| Нейтрино (опыт) | 1956 | Ф. Райнес, К. Коуэн |
| Кварки (гипотеза) | 1964 | М. Гелл-Манн, Дж. Цвейг |
Какие элементарные частицы входят в атом?
Атом состоит из ядра и электронов. Ядро образуют протоны и нейтроны, число протонов равно порядковому номеру элемента Z, число нейтронов N = A − Z, где A — массовое число. В нейтральном атоме электронов столько же, сколько протонов.
Пример. В атоме ^27 Al 13 протонов (Z = 13), 27 − 13 = 14 нейтронов и 13 электронов. У иона Al^(3+) протонов и нейтронов столько же, а электронов 10.
Названия частиц по числу букв
Для кроссвордов и викторин — названия частиц, сгруппированные по длине слова.
- 4 буквы: мюон, пион, каон.
- 5 букв: фотон, кварк, мезон, адрон, бозон, глюон.
- 6 букв: протон, лептон, барион.
- 7 букв: нейтрон, гиперон.
- 8 букв: электрон, позитрон, нейтрино.
Какие ошибки делают в задачах про частицы?
- Путают массовое число электрона: в уравнении реакции у него A = 0, а не 1.
- Считают альфа-частицу элементарной. Это ядро гелия из четырёх нуклонов.
- Забывают, что при бета-минус-распаде нейтрон в ядре превращается в протон: Z растёт на 1, A не меняется.
- Называют нейтрон стабильной частицей. Он стабилен только в ядре, свободный распадается.
Задача ЕГЭ по этой таблице
Задание 16 ЕГЭ по физике. Во второй таблице — массовые и зарядовые числа частиц: сумма чисел A и сумма чисел Z слева и справа от стрелки равны, так и находят неизвестную частицу.
-
Задание 1 из 2
В ядерной реакции ¹⁴₇N + ⁴₂He → ¹⁷₈O + X образуется частица X. Определите зарядовое число частицы X. В ответе запишите только число.
Показать ответ
-
Задание 2 из 2
Ядро радия претерпевает распад: ²²⁶₈₈Ra → ²²²₈₆Rn + X. Определите зарядовое число образовавшейся частицы X. В ответе запишите только число.
Показать ответ
Задания не загрузились. Обновите страницу или откройте тренажёр.
Задание дня ЕГЭ — каждый день одно новое: решить сегодняшнее · напоминание в Telegram раз в день
Как это спрашивают на ЕГЭ и ОГЭ?
Обозначения частиц и законы сохранения заряда и массового числа нужны в задании 16 ЕГЭ. Фотоны и свойства излучения — в задании 17, утверждения о строении атома и ядра — в задании 18.
- Задание 16 ЕГЭ: физика атомного ядраНедостающая частица в реакции, распады, период полураспада.
- Задание 17 ЕГЭ: квантовая физикаФотоны, фотоэффект, излучение атома.
- Задание 18 ЕГЭ: верные утвержденияУтверждения о строении атома и частицах.
Теория по теме:
Потренироваться на заданиях
Таблица помогает найти ответ, тренажёр — научиться находить его самому. В кабинете НейроМиши задания ЕГЭ с проверкой и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.
Вопросы и ответы
Какие элементарные частицы входят в состав атома?
Три: протоны и нейтроны в ядре и электроны в оболочке. Протон заряжен положительно, электрон — отрицательно, нейтрон не заряжен.
Какая частица имеет наименьший по модулю заряд?
Среди свободных частиц — любая с зарядом e = 1,6 · 10^(−19) Кл: электрон, протон, позитрон. Этот заряд называют элементарным. У кварков заряд дробный, но по одному они не наблюдаются.
Являются ли протон и нейтрон элементарными?
В школьном курсе их относят к элементарным частицам. Но они состоят из кварков: протон — из двух u и одного d, нейтрон — из одного u и двух d. Электрон внутренней структуры не имеет.
Что такое античастица?
Частица с той же массой и противоположным зарядом. Позитрон — античастица электрона, антипротон — протона. При встрече частица и античастица аннигилируют, превращаясь в гамма-кванты.
Источники
- Физика. 11 класс: учебник Г. Я. Мякишева, Б. Б. Буховцева, В. М. Чаругина (М.: Просвещение) — строение атомного ядра, элементарные частицы, античастицы, кварки
- Физика. 9 класс: учебник А. В. Перышкина, Е. М. Гутник (М.: Просвещение) — открытие протона и нейтрона, состав атомного ядра
- ФИПИ: кодификатор и спецификация ЕГЭ по физике — массы частиц в справочных данных КИМ; задания 16–18