БИЛЕТ № 1

1.Кризис классических представлений на рубеже ХIХ - ХХ веков.

2.Понятие спина. Принцип запрета Паули.

БИЛЕТ № 2

1. Понятие объективности в науке. Философские предпосылки понятия объективности.

2. Понятие вакуума в современной науке. Спонтанное нарушение симметрии.

БИЛЕТ № 3

1. Основные трактовки квантовой механики.

2.Структурные уровни материи. Общая характеристика.

БИЛЕТ № 4

1. Гравитационное взаимодействие

2.Что такое глюоны? Понятие конфаймента.

БИЛЕТ № 5

1.Роль естествознания в современной культуре.

2.Основные положения классической механики. Её роль в развитии физики.

БИЛЕТ № 6

1. Начало физики микромира в конце ХIХ - начале ХХ веков

2. Понятие фермионов и бозонов.

БИЛЕТ № 7

1. Специальная теория относительности. Основные ее результаты.

2. Понятие элементарной частицы (ЭЧ). Проблема классификации ЭЧ.

БИЛЕТ № 8

1. Принцип эквивалентности. Общая теория относительности (ОТО).

2. Современные космологические теории. Теория Большого взрыва и инфляционная теория.

БИЛЕТ № 9

1. Результаты ОТО и релятивистская космология.

2. Звездные скопления. Виды Галактик.

БИЛЕТ № 10

1. Антропный принцип. Связь космологии с физикой микромира.

2. Сильное взаимодействие. Виды ядерных реакций.

БИЛЕТ № 11

1. Квантовая механика (КМ). Краткая история ее развития.

2. Строение Солнечной системы. Проблема ее возникновения.

БИЛЕТ № 12

1. Пространство и время в классической механике. Понятия абсолютного и реляционного пространства.

2. Понятие кварка. «Цвет» кварка.

БИЛЕТ № 13

1. Основные принципы КМ. Принцип суперпозиции и корпускулярно-волнового дуализма.

2. Электромагнитное и слабое взаимодействие.

БИЛЕТ № 14

1. Принципы неопределенности и дополнительности в КМ.

2. Общая характеристика видов взаимодействия.

 Адроны (от греч. hadros – большой, сильный) – частицы, участвующие в сильном взаимодействии (как и во всех остальных). Это самый обширный класс частиц. Адронов несколько сотен. Адроны имеют размер около 10^-13 см и состоят из кварков. Адроны, состоящие из трёх кварков, называются барионами, состоящие из кварка и антикварка – мезонами. Наиболее известные адроны - протон и нейтрон. В класс адронов входят также гипероны Λ, Σ⁺, Σ⁰, Σ^-, π-мезоны, K-мезоны и другие частицы. В свободном состоянии все адроны (за исключением, возможно, протона) нестабильны, т.е. распадаются. Адроны, распадающиеся за счёт сильного взаимодействия, имеют время жизни 10^-22 –10^-23 с и называются резонансами (Δ^-, Δ⁰, Δ⁺, Δ⁺⁺ и др.). Адроны, распадающиеся за счёт электромагнитного и слабого взаимодействий, имеют время жизни >>10^-23 с (Σ⁺, Σ⁰, Σ^- и др.).

Барионы Baryons

    Барионы – частицы, состоящие из трёх кварков, определяющих их квантовые числа. Все барионы, за исключением протона, нестабильны. Барионы имеют полуцелый спин и подчиняются статистике Ферми–Дирака, что определяет их поведение при образовании различных коллективных состояний, в частности атомных ядер, нейтронных звёзд, гиперядер. Барионы, распадающиеся за счет сильного взаимодействия, живут характерное ядерное время ~10^–22–10^–20 с  (Г~100 МэВ). Барионы, распадающиеся за счет слабого взаимодействия, живут на много порядков дольше. Так, характерное время странных частиц составляет ~10^–10 c.Многие барионы представляют собой возбуждённые состояния одного и того же фундаментального набора кварков, различающиеся значениями их спинов, радиальных квантовых чисел, изоспинов и орбитальных моментов. Барионы имеют барионное квантовое число В = + 1 (для антибарионов оно –1) и полуцелый спин (1/2ћ, 3/2ћ, …) и поэтому являются фермионами. Самыми лёгкими барионами являются протон и нейтрон.

_Bosons

    Бозоны (от фамилии индийского физика С. Бозе) – элементарные частицы, атомные ядра, атомы, обладающие нулевым или целым спином (0ћ, 1ћ, 2ћ, …). Бозоны подчиняются статистике Бозе-Эйнштейна, согласно которой в квантовой системе в определённом квантовом состоянии (состоянии с определённым набором квантовых чисел) может находиться произвольно большое число бозонов данного типа. Примеры бозонов: фотон, все мезоны, ядро гелия-4 (⁴He), атом этого изотопа гелия. Принципиальная возможность существования лазера (когерентного источника фотонов большой интенсивности) обусловлена тем, что фотоны являются бозонами.

Глюон Gluon

    Глюоны − частицы со спином J = 1 и нулевой массой переносят сильное цветное взаимодействие между кварками. В отличии от фотонов глюоны сами участвуют в сильных взаимодействиях. Глюон обладают этой способностью так как он несет в себе цвет и антицвет, тем самым взаимодействуя с самим собой. При испускании или поглощении глюона кварки изменяют свой цвет. При этом остальные квантовые числа кварка и его аромат не изменяются.

Парные комбинации цвет-антицвет

к	к	к	к
з	з	з	з
с	с	с	с

    Из трех цветов и трех антицветов можно составить 9 различных сочетаний пар цвет–антицвет. Однако у сочетания (к  + з  + с ) цвет полностью скомпенсирован. Такая, лишенная цвета, линейная комбинация цветов–антицветов не может играть роль цветного глюон, реализующего сильное взаимодействие и переносящего цвет от одного кварка к другому, поэтому глюонов 8.     Так как глюоны обладают цветовым зарядом, то в отличие от электрически нейтральных фотонов, для них возможны процессы испускания (погло­щения) глюоном глюона (рис. а) и рассеяния глюона на глюоне (рис. б).

а	б
Рис. Процессы с участием только глюонов.

    Взаимодействие глюонов и кварков ответственно за удержание кварков внутри адрона. Особенности этого взаимодействия таковы, что величина (константа) сильного взаимодействия растет с увеличением расстояния между кварками.     Экспериментально глюоны наблюдались в виде узких адронных струй, возникающих при взаимодействии частиц высоких энергий.     Глюоны играют существенную роль в формировании внутренней структуры адронов. Из процессов глубоконеупругого рассеяния частиц на нуклонах следует, что примерно половина энергии нуклона приходится на глюоны.

 

  Гравитационное взаимодействие − самое слабое из четырёх фундаментальных взаимодействий. Согласно закону всемирного тяготения Ньютона сила гравитационного взаимодействия F_g двух точечных масс m₁ и m₂ равна

    G = 6.67·10^-11 м³· кг^–1·см^–2 − гравитационная постоянная, r − расстояние между взаимодействующими массами m₁ и m₂. Отношение силы гравитационного взаимодействия между двумя протонами к силе кулоновского электростатического взаимодействия между ними равно 10^-36.      Величина G^1/2·m называется гравитационным зарядом. Гравитационный заряд пропорционален массе тела. Поэтому для нерелятивистского случая согласно закону Ньютона ускорение, вызываемое силой гравитационного взаимодействия F_g, не зависит от массы ускоряемого тела. Это утверждение составляет принцип эквивалентности.     Фундаментальное свойство гравитационного поля состоит в том, что оно определяет геометрию пространства-времени, в котором движется материя. По современным представлениям взаимодействие между частицами происхо­дит путём обмена между ними частицами – переносчиками взаимодействия. Считается, что переносчиком гравитационного взаимодействия является гравитон − частица со спином J = 2. Экспериментально гравитон не обнаружен. Квантовая теория гравитации пока не создана.