Античастица

У каждой элементарной частицы есть своя античастица с той же массой, временем жизни, спином, отличие-заряд. Открыл античастицу Дирак.Характерная особенность частиц и античастиц – аннигиляция при их столкновении. Типичный пример – взаимоуничтожение электрона и пазитрона с выделением энергии при рождении двух фотонов.

Физический вакуум (море Дирака)

Физический вакуум – вид материи, который рождает и вещества и поле. Это море отрицательных электронов с пазитронами. Скорость этих частиц очень большая, если они сталкиваются, то e + β→2γ+Q, Физический вакуум проявляет себя только через взаимодействие частиц. Экспериментально подтверждено существование физ. Вакуума с помощью ускорителей.

Перспективы развития физики микромира

1)В физике элементарных частиц не ясны причины деления частиц со спином ½ на лептоны и кварки и происхождение их внутренних квантовых чисел.

Современные теории исходят из того, что частицы являются точечными объектами и время остается непрерывным и неискривленным вплоть до самых малых расстояний. Но время в масштабах 10-33 см меняет свои свойства под действием гравитации и образует нечто вроде квантов.Учет этих обстоятельств открывает путь к созданию единой теории взаимодействия.

2) Полученные в ускорители управляемые пучки быстрых частиц оказались единственным подходящим инструментов для операций внутри атомов и атомных ядер, для исследования устройства ядерных частиц. Но для этого нужна очень большая энергия-физика высоких энергий. Физики надеются, что при немыслимых сегодня энергиях сталкивающихся частиц можно будет наконец-то получить сведения о глубинных механизмах их взаимодействия внутри ядра и выстроить непротиворечивую картину мироздания.

3) Стремясь проникнуть в глубь вещества и изучить его структуру, исследователи создавали все более эффективные инструменты и методы. Сравнительно недавно были созданы, развиты и усовершенствованы новые методы изучения вещества, основанные на рассеянии в нем нейтронов - структурная нейтронография. Он позволяет проследить за поведением каждого атома.

БИЛЕТ 26.

Развитие представлений о природе тепловых явлений и свойств макросистем. Термодинамическое и статистическое описание.

Вокруг нас происходят явления, внешне весьма косвенно связанные с механическим движением. Это явления, наблюдаемые при изменении температуры тел, представляющих собой макросистемы, или при переходе их из одного состояния (жидкого) в другое (твердое, газообразное).

Такие явления называются тепловыми. Тепловые явления играют огромную роль в жизни людей, животных и др.

История развития представлений о природе тепловых явлений - пример того, каким сложным и противоречивым путем постигают научную истину.

Первые успехи на пути построения научной теории теплоты относятся к началу xvll в., когда был изобретен термометр и появилась возможность количественного исследования тепловых процессов и свойств макросистем.

Согласно одной из них – вещественной теории тепла, теплота рассматривалась как особого рода невесомая жидкость, способная перетекать из одного тела к другому. Согласно другой точке зрения, теплота-это вид внутреннего движения частиц тела. Чем быстрее движутся частицы тела, тем выше его температура.

Таким образом, представление о тепловых явлениях и свойствах связывалось с атомистическим учением древних философов о строении вещества. В рамках таких представлений теорию тепла первоначально называли корпускулярной. Её придерживались ученые: Ньютон, Гук, Бойль, Бернулли. Большой вклад в развитие корпускулярной теории тепла сделал великий русский ученый Ломоносов. Он рассматривал теплоту как вращательное движение частиц вещества. С помощью своей теории он объяснил в общем процессы плавления, испарения и теплопроводности.

Но всё же, несмотря на многие преимущества корпускулярной теории теплоты, к середине xvll в. временную победу одержала теория теплорода. Это произошло после того как экспериментально было доказано сохранение теплоты при теплообмене. Отсюда был сделан вывод о сохранении тепловой жидкости-теплорода. В вещественной теории было введено понятие теплоёмкости тел и построена количественная теория теплопроводности.

К концу xvlll в. вещественная теория теплоты начала сталкиваться с трудностями и к середине xlx в. потерпела полное и окончательное поражение. Большим числом опытов было показано, что тепловой жидкости не существует.

В середине xlx в. была доказана связь между механической работой и количеством теплоты. Подобно работе количество теплоты оказалось мерой изменения энергии. Нагревание тела связано не с увеличением в нем количества особой невесомой жидкости, а с увеличением его энергии. Было установлено, что теплота представляет собой форму энергии.

Значительный вклад в развитие теорий тепловых явлений и свойств макросистем внесли немецкий физик Клаузиус, английский Максвелл, австрийский физик Больцман и другие ученые.

Открытие закона сохранения энергии способствовало развитию двух качественно различных, но взаимно дополняющих методов исследования тепловых явлений и свойств макросистем: термодинамического и статистического. Первый из них лежит в основе термодинамики, второй-молекулярной физики. Термодинамика представляет собой науку о тепловых явлениях, в которой не учитывается молекулярное строение тел. В термодинамике тепловые явления описываются с помощью величин, регистрируемых приборами, не реагирующими на воздействие отдельных молекул. Все тепловые процессы обычно связаны с передачей и превращением энергии, описание которых и составляет одну из важнейших задач термодинамики. Область применения термодинамики значительно шире, чем молекулярно-кинетическая теория, ибо нет таких областей физики, химии в которых нельзя было бы пользоваться термодинамическими методами. Основа термодинамического метода-определение состояния термодин. системы, представляющей собой совокупность макроскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами.

Температура-физическая величина, характерезующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы.

К концу xlx в. была создана последовательная теория поведения больших общностей атомов и молекул - молекулярно-кинетическая теория, или статистическая механика. Процессы, изучаемые молекулярной физикой, являются результатом совокупного действия огромного числа молекул. Поведение громадного числа молекул анализируется с помощью статистического метода, который основан на том, что свойства макроскопической системы в конечном результате определяются свойствами частиц систем, особенностями их движения и усредненными значениями кинетических и динамических характеристик этих частиц. При расчете различных процессов с помощью термодинамики многие физические параметры, например теплоёмкости тел, необходимо определять экспериментально. Статистические же методы позволяют на основе данных о строении вещества определить эти параметры.

В настоящее время в науке и технике широко используется как термодинамические, так и статистические методы описания свойств микросистемы.