Вопрос 8.Современные представления о строении атома. Классификация элементарных частиц.

Демокрит (древнегреческий философ) первый предположил, что вещество состоит из атомов. По Демокриту, существуют только атомы и пустота. Атомы бывают разных видов. Вид атома называют – ХИМИЧЕСКИМ ЭЛЕМЕНТОМ. Предполагается (согласно принципу минимума энергии), что атом должен иметь шарообразную форму. Томсон предложил первую модель атома, представив атом как сгусток материи, обладающий положительным электрическим зарядом, в который вкраплено столько электронов, что превращает его в электрически нейтральное образование. В 1911 г. английским физиком Э. Резерфордом при исследовании движения альфа-частиц в газах и других веществах была обнаружена положительно заряженная часть атома. Подтвержденная экспериментально в 1927 г. двойственная природа электрона, обладающего свойствами не только частицы, но и волны, побудила ученых к созданию новой теории строения атома, учитывающей оба этих свойства. Современная теория строения атома опирается на квантовую механику. В настоящее время известно более 110 химических элементов (видов атомов). Согласно современным представлениям атомы имеют сложное строение. Они состоят из ядра и электронов. Ядро почти в 2000 раз тяжелее атома. Но при этом оно примерно в 50000 раз меньше атома. То есть ядро атома очень маленькое и очень тяжелое Если мысленно увеличить масштаб и представить, что ядро атома имеет диаметр 2 см, тогда радиус атома составил бы приблизительно 500 м.Как выяснили ученые, ядро тоже имеет сложное строение. Оно состоит, главным образом, из двух видов частиц протонов и нейтронов.Протоны имеют заряд +1 и массу, приблизительно равную 1 . Нейтрон (о чем можно догадаться по его названию) не имеет заряда, а его масса тоже примерно равна 1 а.е.м.Число протонов в ядре соответствует порядковому номеру химического элемента.Количество нейтронов в ядре может отличаться от количества протоновАтомы, имеющие одинаковое число протонов в ядре (относящиеся к одному химическому элементу), но разное число нейтронов по отношению друг к другу являются ИЗОТОПАМИ.

Вопрос .9. Классификация элементарных частиц. Элементарные частицы (англ. Elementary particles) - мельчайшие неделимые объекты в микромире (в атомном, ядерном и субъядерном масштабе). Из элементарных частиц состоят атомы и атомные ядра. Экспериментально установлено, что элементарные частицы одновременно обладают корпускулярными и волновыми свойствами (корпускулярно-волновой дуализм). Со времен Ньютона и Лейбница под понятием "элементарная частица" подразумевался бесструктурный точечный объект. По мере накопления знаний о природе материи на протяжении только последних ста лет элементарными частицами считали сначала атомы, потом ядра, адроны. К 60-м годам нашего века число элементарных частиц достигло сотни. Возникли сомнения в их "элементарности". Казалось, что природа не может быть столь расточительной. Все разнообразие этих частиц попытались объяснить наличием меньшего количества унифицированных элементарных объектов.На современном уровне знаний элементарными считают 12 частиц и 12 античастиц или, как говорят, ароматов, а также 12 переносчиков взаимодействий. Все элементарные частицы - фермионы (их спин s=1/2ħ), а все переносчики взаимодействия – бозоны (s=1ħ).В свободном состоянии наблюдается только 6 (из 12) элементарных частиц. Это - лептоны: электрон e- , мюон μ^- , таон τ^- , нейтрино электронное ν_e, нейтрино мюонное ν_μ, и нейтрино таонное ν_τ. Антинейтрино и положительно заряженные лептоны считаются античастицами. Лептоны - слабо взаимодействующие частицы.Остальные 6 элементарных частиц - кварки - существуют только в связанном состоянии. Это относится и к 6 антикваркам. Кварки и антикварки - частицы, обладающие сильным взаимодействием. Все элементарные частицы можно разделить на :

1. фотон-

2. лептоны

3. мезоны

4. барионы

5. векторные мезоны

Фотон-(от др.-греч. φώς, род.пад. φωτός,«свет») — элементарнаячастица,переносчик электромагнитного взаимодействия, квант электромагнитного поля. Фотоны обозначаются буквой γ, поэтому их часто называют гамма-квантами (особенно фотоны высоких энергий); эти термины практическисинонимичныЛептоны (греч. λεπτός — лёгкий) — элементарная частица с полуцелым спином, не участвующая в сильном взаимодействии. Название «лептон» было предложено Л. Розенфельдом в 1948 году и отражало тот факт, что все известные в то время лептоны были значительно легче тяжёлых частиц, входящих в класс барионовК основным лептонам относятся: электрон, электронное нейтрино, мюон, мюонное нейтрино и их античастицы.В стандартной модели, мезоны — это составные (не-элементарные) частицы, состоящие из четного числа кварков и антикварков.Барионы - (от греч. barys - тяжелый). Частицы с равным единице барионным числом. Все барионы являются адронами и имеют полуцелый спин векторные мезоны (спин=1) в которых спины кварков параллельны. Оба типа встречаются в более высоких энергетических состояниях, в которых спин складывается с орбитальным (угловым) моментом.