- •Боровская модель атома
- •Полуклассическая теория Бора
- •Модели атомов
- •Решение уравнения Шрёдингера
- •Визуализация орбиталей атома водорода
- •Принцип Паули
- •[Править] Строение атомов и принцип Паули
- •Распределение электронов по орбиталям в водородоподобных и многоэлектронных атомах
- •Структура периодической системы
- •Ядерно-физические характеристики
- •Моменты ядра
- •Магнитный момент
- •Электрический квадрупольный момент
- •Энергия связи
- •Ядерные силы
- •Уровни ядра
- •Ядерные реакции
- •Закон радиоактивного распада
- •Виды лучей радиоактивного распада
- •Альфа-распад
- •Бета-распад
- •Гамма-распад (изомерный переход)
- •Цепные реакции
- •Типы реакций
- •Термоядерная энергетика и гелий-3
- •Стандартная модель
- •Фермионы
- •Античастицы
- •Номенклатура мезонов
- •Мезоны без аромата
- •Мезоны с ароматом
Термоядерная энергетика и гелий-3
Запасы гелия-3 на Земле составляют в атмосфере около 50 000 т[источник не указан 239 дней] и гораздо больше в литосфере, на Луне он находится в значительном количестве: до 10 млн тонн (по минимальным оценкам — 500 тысяч тонн[источник не указан 303 дня]). В то же время его можно легко получать и на Земле из широко распространённого в природе лития-6 на существующих ядерных реакторах деления.
В настоящее время контролируемая термоядерная реакция осуществляется путем синтеза дейтерия 2H и трития 3H с выделением гелия-4 4He и «быстрого» нейтрона n:
2H + 3H → 4He (3,5 МэВ) + n (14,1 МэВ).
Однако при этом бо́льшая часть (более 80 %) выделяемой кинетической энергии приходится именно на нейтрон. В результате столкновений осколков с другими атомами эта энергия преобразуется в тепловую. Помимо этого, быстрые нейтроны создают значительное количество радиоактивных отходов. В отличие от этого, синтез дейтерия и гелия-3 почти не производит радиоактивных продуктов:
2H + 3He → 4He (3,7 МэВ) + p (14,7 МэВ), где p — протон.
Это позволяет использовать более простые и эффективные системы преобразования кинетической реакции синтеза, такие как магнитогидродинамический генератор.
Элемента́рная части́ца — собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые невозможно расщепить на составные части.
Следует иметь в виду, что некоторые элементарные частицы (электрон, фотон, кварки и т. д) на данный момент считаются бесструктурными и рассматриваются как первичные фундаментальные частицы. Другие элементарные частицы (так называемые составные частицы — протон, нейтрон и т. д.) имеют сложную внутреннюю структуру, но, тем не менее, по современным представлениям, разделить их на части невозможно (см. Конфайнмент).
Строение и поведение элементарных частиц изучается физикой элементарных частиц.
Классификация
По величине спина
Все элементарные частицы делятся на два класса:
-
бозоны — частицы с целым спином (например, фотон, глюон, мезоны).
-
фермионы — частицы с полуцелым спином (например, электрон, протон, нейтрон, нейтрино);
По видам взаимодействий
Элементарные частицы делятся на следующие группы:
Составные частицы
-
адроны — частицы, участвующие во всех видах фундаментальных взаимодействий. Они состоят из кварков и подразделяются, в свою очередь, на:
-
мезоны — адроны с целым спином, то есть являющиеся бозонами;
-
барионы — адроны с полуцелым спином, то есть фермионы. К ним, в частности, относятся частицы, составляющие ядро атома, — протон и нейтрон.
-
Фундаментальные (бесструктурные) частицы
-
лептоны — фермионы, которые имеют вид точечных частиц (т. е. не состоящих ни из чего) вплоть до масштабов порядка 10−18 м. Не участвуют в сильных взаимодействиях. Участие в электромагнитных взаимодействиях экспериментально наблюдалось только для заряженных лептонов (электроны, мюоны, тау-лептоны) и не наблюдалось для нейтрино. Известны 6 типов лептонов.
-
кварки — дробнозаряженные частицы, входящие в состав адронов. В свободном состоянии не наблюдались (для объяснения отсутствия таких наблюдений предложен механизм конфайнмента). Как и лептоны, делятся на 6 типов и считаются бесструктурными, однако, в отличие от лептонов, участвуют в сильном взаимодействии.
-
калибровочные бозоны — частицы, посредством обмена которыми осуществляются взаимодействия:
-
фотон — частица, переносящая электромагнитное взаимодействие;
-
восемь глюонов — частиц, переносящих сильное взаимодействие;
-
три промежуточных векторных бозона W+, W− и Z0, переносящие слабое взаимодействие;
-
гравитон — гипотетическая частица, переносящая гравитационное взаимодействие. Существование гравитонов, хотя пока не доказано экспериментально в связи со слабостью гравитационного взаимодействия, считается вполне вероятным; однако гравитон не входит в Стандартную модель элементарных частиц.
-
Адроны и лептоны образуют вещество. Калибровочные бозоны — это кванты разных типов взаимодействий.
Кроме того, в Стандартной модели с необходимостью присутствует хиггсовский бозон, который, впрочем, пока ещё не обнаружен экспериментально.