2.1 Атомистическая концепция строения материи.

Атомистическая гипотеза строения матери, выдвинутая в античности Демокритом, была возрождена в 18 веке химиком Дж.Дальтоном, который принял атомный вес водорода за единицу и сопоставил с ним атомные веса других газов.

В 19 веке Д.И.Менделеев построил систему химических элементов, основанную на их атомном весе.

Физические исследования атома начинаются в конце 19 века, когда французским физиком А.А.Беккерелем было открыто явление радиоактивности.

История исследования строения атома началась в 1895 году благодаря открытию Дж.Дж.Томсоном электрона - отрицательно заряженной частицы.

В 1902 году английский физик У.Томсон (лорд Кельвин) предложил первую модель атома - положительный заряд распределен в достаточно большой области, а электроны вкраплены в него, как «изюм в пудинг».

Модель атома, предложенная в 1911 году, напоминала солнечную систему: в центре находится атомное ядро, а вокруг него по своим орбитам движутся электроны.

Ядро имеет положительный заряд, а электроны - отрицательный.

В 1913 г. датский физик Н.Бор применил принцип квантования при решении вопроса о строении атома. Модель атома Н.Бора основывалась на планетарной модели Э.Резерфорда и на разработанной им самим квантовой теории строения атома.

Н.Бор выдвинул гипотезу строения атома, основанную на двух постулатах:

1) в каждом атоме существует несколько стационарных состояний электронов, двигаясь по которым электрон может существовать, не излучая;

2)при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое атом излучает или поглощает порцию энергии.

Постулаты Бора объясняют устойчивость атомов.

2.3 Элементарные частицы и кварковая модель строения атома.

Дальнейшее развитие идей атомизма было связано с исследованием элементарных частиц. Частицы, входящие в состав прежде «неделимого» атома, называют ЭЛЕМЕНТАРНЫМИ. В настоящее время открыто более 350 микрочастиц.

Термин «элементарная частица» первоначально означал простейшие, далее ни на что не разложимые частицы, лежащие в основе любых материальных объектов. Сейчас уже известно, что частицы имеют ту или иную структуру, но тем не менее исторически сложившееся название продолжает существовать.

Основными характеристиками элементарных частиц являются: масса, заряд, среднее время жизни, спин и квантовые числа.

1) Массу покоя элементарных частиц определяют по отношению к массе покоя электрона. Существуют элементарные частицы, не имеющие массы покоя - фотоны. Остальные частицы по этому признаку делятся на:

лептоны- легкие частицы (электрон, нейтрино);

мезоны - средние частицы с массой в пределах от одной до тысячи масс электрона;

барионы - тяжелые частицы, чья масса превышает тысячу масс электрона, и в состав которых входят протоны, нейтроны, гипероны и многие резонансы.

2) Электрический заряд является другой важнейшей характеристикой элементарных частиц. Все известные частицы обладают положительным, отрицательным либо нулевым зарядом. Каждой частице, кроме фотона и двух мезонов, соответствуют античастицы с противоположным зарядом.

3) По времени жизни частицы делятся на стабильные и нестабильные. Стабильных частиц пять: фотон, две разновидности нейтрино, электрон и протон. Эти частицы играют важную роль в структуре макротел. Все остальные частицы нестабильны, они существуют около 10 – 10 сек, после чего распадаются.

4) Помимо заряда, массы и времени жизни, элементарные частицы описываются также понятиями, не имеющими аналогов в классической физике: понятиям «спина», или собственного момента количества движения микрочастицы, и понятием «квантовых чисел», выражающих состояние элементарных частиц.

Согласно современным представлениям, все элементарные частицы делятся на два класса - фермионы (названные в честь Э.Ферми) и бозоны (названные в честь Ш.Бозе).

К фермионам относятся кварки и лептоны, к бозонам - кванты полей (фотоны, векторные бозоны, глюоны, гравитино и гравитоны). Эти частицы считаются истинно элементарными, т.е. далее неразложимыми.

Остальные частицы классифицируются как условно элементарные, т.е. составные частицы, образованные из кварков и соответствующих квантов полей. Фермионы переносят вещество, бозоны переносят взаимодействие.

Элементарные частицы участвуют во всех известных видах взаимодействий: сильном, электромагнитном, слабом и гравитационном.