ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО ФИЗИКЕ

1.Пространственный и временной диапазоны в нашей Вселенной. Микро-, макро- и мегамиры.

 Временной диапазон в нашей Вселенной составляет:  t = от 10^-26 до 10^18 с.

Пространственный диапазон: (10^-15 до 10^+26) м

Различают три уровня мироздания: микромир, макромир и мегамир.

микромир от 10^-8 до 10^-7 (элем.частицы, ядра, атомы, молекулы) макромир от 10^-6 до 10^7 (макротела от пылинок до планет) мегамир от 10^8 до 10^26 (звезды, Галактики, Вселенная)

2.Структурные уровни вещества, их состав и размеры.

Структурные уровни вещества, из которого сформированы все тела в природе, показаны ниже в таблице. Все тела: кристаллические (твердые), жидкие и газообразные, – состоят из молекул, атомов или ионов. Молекулы состоят из атомов. Атомы – из ядер и электронов. Ядра – из нуклонов. Нуклоны – из кварков.

Характерные размеры объектов микромира таковы:

от 10^-15 до 10^-14– размер ядер;

от 10^-8 до 10^-7– размер атомов;

от 10^-7 до 10^-6 – размер молекул.

Структурный уровень вещества	Составные элементы
Нуклон	Кварки
Ядро	Нуклоны
Атом	Ядро и электроны
Молекула	Атомы
Кристалл	Молекулы, атомы, ионы

3. Состав атомного ядра и радиоактивность.

   Ядром называется центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома и его положительный заряд.  В состав атомного ядра (Нуклид ) входят элементарные частицы: протоны и нейтроны (нуклоны от латинского слова nucleus – ядро). Такая протонно-нейтронная модель ядра была предложена советским физиком в 1932 г. Д.Д. Иваненко.

Нуклид (ядро) обозначается следующим образом, , где X –.символ соответствующего химического элемента, Z – число протонов в ядре, равное его электрическому заряду, N – число нейтронов в ядре, A = Z + N – суммарное число нуклонов в ядре, называемое массовым числом.

Ядра одного и того же химического элемента с разным числом нейтронов называются изотопами.

Радиоактивность - самопроизвольное превращение атомов одного элемента в атомы других элементов, сопровождающееся испусканием частиц и жесткого электромагнитного излучения. 

4. Фундаментальные и составные частицы. Их характеристики.

Cоставная частица (элементарная частица) — собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые невозможно расщепить на составные части. Составные частицы — протон, нейтрон и т. д. имеют сложную внутреннюю структуру, но, тем не менее, по современным представлениям, разделить их на части невозможно

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.

Протон – элементарная частица, обладающая положительным элементарным электрическим зарядом . Электрические заряды протона и электрона равны по модулю и противоположны по знаку. Масса покоя протона кг, что в 1837 раз больше массы электрона.

Нейтрон – элементарная частица, не обладающая электрическим зарядом (электрически нейтральная). Масса покоя нейтрона кг, что немногим больше массы протона.

Фундаментальная частица — бесструктурная элементарная частица, которую до настоящего времени не удалось описать как составную. В настоящее время термин применяется преимущественно для лептонов и кварков

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. Как и лептоны, считаются бесструктурными, однако, в отличие от лептонов, участвуют в сильном взаимодействии.

калибровочные бозоны — частицы, посредством обмена которыми осуществляются взаимодействия

5. Спиновое квантовое число. Бозоны и фермионы. Принцип запрета.

СПИН элементарной частицы -  собственный момент импульса элементарных частиц, Спин принято измерять в единицах ћ (h перечеркнутое), где , h- постоянная Планка

Частицы с целыми спинами называются БОЗОНАМИ.

Все бозоны являются «коллективистами»: в каждом квантовом состоянии может находиться любое число бозонов. Все бозоны являются частицами – квантами – какого-нибудь поля. Из всех бозонов самыми распространенными во Вселенной являются фотоны.

Частицы с полуцелыми спинами называются ФЕРМИОНАМИ.

Все фермионы являются «индивидуалистами». Фермионы подчиняются принципу запрета (принципу Паули): в каждом квантовом состоянии может находиться только один фермион. Все фермионы являются частицами вещества.

Именно благодаря совместному действию двух принципов: принципа минимума энергии и принципа запрета, – в нашем мире существует многообразие веществ.

6. Лептоны. Электрический и лептонные заряды.

ЛЕПТОНЫ- элементарные частицы, не участвующие в сильном взаимодействии и умеющие спин 1/2, т.е. являющиеся фермионами.

Все лептоны обладают особым внутренним свойством, делающим их собственно лептонами. Это свойство называется лептонным зарядом, который обозначается буквой L. У частиц, не являющихся лептонами, лептонный заряд равен нулю.

Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия.