Вопрос 16

Принцип атомизма в физике. Сущность и исторические формы. Модели атома Резерфорда и Бора

Слово атом (5 век до нашей эры) – Демокрит. Атомы только имеют форму, от неё зависят свойства тела. Круглый – сладкий, крючковатый – горький. Атомы неделимы.

В 18 веке в связи с развитием химии атом стал рассматриваться как минимальная часть химического элемента. Хим. элемент – предел качественного разложения вещества. Выяснилось, что у атомов множество свойств. Разнообразие атомов поставило под вопрос единство материи.

1895, открытие Томсоном электрона. Это означало, что атом делимый. 1896 Беккерель и супруги Пьер и Мария Кюри открывают радиоактивный распад. После этого стали возможны эксперименты с микромиром. 1902 первая модель атома Томсона, «изюм в пудинге».

1911. Резерфорд. Альфа, бета, гамма частицы. Атом в целом примерно в 10 000 раз больше, чем ядро. Ядро – самая тяжелая часть атома. Атом полый. Сказал, что атом положительно заряжен, и что там есть протон.

В 1932 Джеймс Чэдвиг открывает нейтроны, масса которых равна массе протонов, не заряжены. В паре протон и нейтрон = нуклон.

В 50-х года Мюрей Гелл-Манн открыл кварки – частицы ядра с дробным зарядом. Они имеют разные 3 цвета и 6 ароматов.

Конфайнмент. Бесцветная комбинация.

Протон. 2 u 1 d

Нейтрон 2 d 1 u.

Согласно запрету Паули, фермионы (а кварки это фермионы), не могут находиться рядом, если их физическое положение неодинаково. Если у них одинаковый цвет, то они должны иметь разный аромат, и наоборот.

Современное представление об электроне. Электрон – не шарик, не сгусток, это электронное облако, которое как бы размазано по определенной территории. Граница максимального заряда – орбита электрона.

Атом описывается системой уравнений.

Вопрос 17

Типы физических взаимодействий

Все многочисленные взаимодействия частиц сводятся к четырем основным взаимодействиям:

1. Сильные взаимодействия — взаимодействия между нуклонами и другими тяжелыми частицами. Они обеспечивают, стабильность ядер и отвечают за процессы рождения частиц при взаимодействии частиц высоких энергий. Это весьма короткодействующие взаимодействия: они проявляются лишь в пределах ядра, т. е. на расстояниях, не превышающих 10^-16м. За пределами ядра они практически отсутствуют. Именно поэтому роль ядра в химических свойствах атома сравнительно невелика, и ответственность за них несут электроны атомной оболочки. Но зато внутри ядра эти взаимодействия определяют все процессы.При сильных взаимодействиях выполняются обычные законы сохранения и существует ряд законов сохранения, присущих только этим взаимодействиям. Имеются частицы (фотон, электрон, нейтрино), не подверженные сильным взаимодействиям.

2. Слабые взаимодействия, наблюдаемые главным образом на расстояниях, не превышающих 10^-13 м, определяют бета-распад. Они играют определенную,’ но пока малоизученную роль и на очень малых расстояниях. Для этих взаимодействий также существует (кроме обычных) ряд специальных законов сохранения. Природа слабых взаимодействий пока не вполне ясна, однако есть существенные основания предполагать, что этот вид взаимодействия удастся свести к электромагнитному взаимодействию.

3. Электромагнитные взаимодействия проявляются на любых расстояниях и определяют практически все свойства атомов, молекул и макроскопических тел. Будучи значительно слабее сильных (на тех расстояниях, где проявляются последние), они все же играют некоторую роль и внутри ядра; например, кулоновское отталкивание протонов друг от друга ухудшает устойчивость ядра. Электромагнитные взаимодействия наиболее сильна проявляются у заряженных частиц. Однако и незаряженные частицы, обладающие спином и магнитным моментом, взаимодействуют, хотя и слабо, с электромагнитным полем; таковы частицы' с ненулевой массой покоя, например нейтроны. По-видимому, не подвержены электромагнитным взаимодействиям только Нейтрино.

4. Гравитационное взаимодействие, присущее всем без исключения частицам на любых расстояниях, практически не проявляется на атомных расстояниях вследствие своей относительной слабости. Но при увеличении массы объекта это взаимодействие начинает играть основную роль, например, для незаряженных макроскопических тел.