19. Физика микромира. Элементарные частицы как глубинный уровень строения материи. Их характеристика

Дальнейшее проникновение в глубины микромира связано с переходом от уровня атомов к уровню элементарных частиц. В качестве первой элементарной частицы в конце Х1Х века был открыт электрон, а затем в первые десятилетия ХХ в. – фотон, протон, позитрон и нейтрон. В середине ХХ в. было установлено существование большого числа элементарных частиц – свыше 300.

Вся видимая материя во Вселенной – на Земле и в космосе – состоит из фундаментальных частиц трех разных видов: электронов и двух типов кварков – носителей всех типов зарядов.Что касается ядра, то их внутренняя структура обнаружилась вскоре после их открытия. Они состоят из нуклонов – протонов и нейтронов. Ядра довольно плотные: среднее расстояние между нуклонами всего в несколько раз больше их собственного размера. Нуклоны принадлежат к большому семейству частиц – барионов, составленных из трех различных (или одинаковых) кварков. Два u-кварка и один d-кварк дают нулевой электрический заряд и образуют нейтрон. Стабильные протоны и нейтроны, притягиваемые друг к другу силами взаимодействия между составляющими их кварками, образуют нейтральное ядро атома. Но ядра несут положительный электрический заряд и, притягивая отрицательные электроны стремятся образовать нейтральный атом. Масса кварков примерно в 600 раз больше массы электрона. Поэтому электроны намного легче и подвижнее ядер. Их движением в веществе обусловлены электрические явления.

Вся «видимая» материя в природе состоит из атомов и частично «разобранных» атомов, которые называются ионами. Ионы – это атомы, которые, потеряв (или приобретя) несколько электронов, стали заряженными частицами. Материя, состоящая почти из одних ионов, называется плазмой. Существую античастицы и возбужденные состояния некоторых частиц. Элементарные частицы - первичные, неразложимые частицы, из которых как предполагается, состоит вся материя.

20. Корпускулярно-волновой дуализм объектов микромира.

Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике стал всеобщим. Любой материальный объект характеризуется наличием как корпускулярных, так и волновых свойств: существуют потенциальные возможности проявить себя в зависимости от внешних условий либо в виде волны, либо в виде частицы.

21. Квантовая физика. Основные достижения, открытия в области микромира.

Квантовая механика – это физическая теория, устанавливающая способ описания и законы движения на микроуровне. В квантовой механике одинаковые частицы в одинаковых условиях могут вести себя по-разному. Законы квантовой механики – законы статистического характера.

В 1925-27 г. для объяснения процессов, происходящих в мире мельчайших частиц материи – микромире, была создана новая волновая, или квантовая механика.В 1954 г. Н.Г.Басов, Прохоров и американский физик Чарльз Таунс создали первый квантовый генератор на пучке молекул аммиака. Создали лазер.Лазерный луч просверлит отверстия в таких твердых телах, как алмаз, делает тонкие хирургические операции. Однако человек начинает применять лазер как оружие. квантовой механике не существует состояний, в которых и местоположение и количество движения имели бы вполне определенное значение. Немецкий физик В.Гейзенберг, учитывая волновые свойства микрочастиц и связанные с волновыми свойствами ограничения в их поведении, пришел в 1927 г. к выводу:

Невозможно с одинаковой точностью определить и положение и импульс микрочастицы. Произведение их неточностей не должно превышать постоянную Планка. В этом заключается принцип неопределенности Гейзенберга.