- •4. Развитие представлений о материи и взаимодействии.
- •1) Вещество состоит из частиц;
- •2) Эти частицы находятся в беспорядочном движении;
- •3) Эти частицы также находятся в постоянном взаимодействии друг с другом.
- •4. 2. Атомистическая концепция строения материи.
- •Физические исследования атома начинаются в конце XIX в.,
- •Планетарная модель атома Резерфорда оказалась несовместимой с электродинамической теорией Дж. Максвелла.
- •4.3. Квантовая физика Элементарные частицы, кварковая модель атома.
- •Электрический заряд
- •Время жизни
- •4.4. Типы фундаментальных взаимодействий.
- •Эти четыре взаимодействия необходимы и достаточны для построения разнообразного мира.
- •4.5. Физический вакуум.
Планетарная модель атома Резерфорда оказалась несовместимой с электродинамической теорией Дж. Максвелла.
В 1913 г. великий датский физик Н. Бор применил принцип квантования при решении вопроса о строении атома и характеристике атомных спектров.
Модель атома Н. Бора базировалась на планетарной модели Э. Резерфорда и разработанной им самим квантовой теории строения атома.
Н. Бор выдвинул гипотезу строения атома, основанную на двух постулатах, совершенно несовместимых с классической физикой:
в каждом атоме существует несколько стационарных состояний (говоря языком планетарной модели, несколько стационарных орбит) электронов, двигаясь по которым электрон может существовать, не излучая;
при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое атом излучает или поглощает порцию энергии.
4.3. Квантовая физика Элементарные частицы, кварковая модель атома.
Дальнейшее развитие идей атомизма связано с исследованием элементарных частиц.
Частицы, входящие в состав прежде «неделимого» атома, называют элементарными.
В настоящее время открыто более 350 микрочастиц.
Основными характеристиками элементарных частиц являются: масса, электрический заряд, среднее время жизни, спин и квантовые числа.
Масса
Масса покоя элементарных частиц определяется отношением к массе покоя электрона.
Существуют элементарные частицы, не имеющие массы покоя — фотоны. Остальные частицы по этому признаку делятся на
лептоны — легкие частицы (электрон и нейтрино),
мезоны — средние частицы с массой в пределах от одной до тысячи масс электрона,
барионы — тяжелые частицы, с массой превышающей тысячу масс электрона (протоны, нейтроны, гипероны,).
Электрический заряд
Все известные частицы обладают положительным, отрицательным либо нулевым зарядом. Каждой частице, кроме фотона и двух мезонов, соответствуют античастицы с противоположным зарядом.
В 1967 г. американский физик М. Гелл-Манн (р. 1929) высказал гипотезу о существовании кварков — частиц с дробным электрическим зарядом.
Время жизни
По времени жизни частицы делятся на стабильные и нестабильные.
Стабильных частиц пять — фотон, две разновидности нейтрино, электрон и протон. Именно стабильные частицы играют важнейшую роль в структуре макротел.
Все остальные частицы нестабильны, они существуют около 10-10—10-24 с., после чего распадаются.
спин – собственный момент импульса элементарных частиц (количества движения микрочастицы),
квантовые числа – числа выражающие состояние элементарных частиц.
все элементарные частицы делят на 2 класса:
фермионы названные в честь Э. Ферми (1901—1954) а) кварки; b) лептоны. |
бозоны названные в честь Ш. Базе (1894—1974) а) фотоны; b) векторные бозоны; c) глюоны; d) гравитино; c) гравитоны. |
составляют вещество | |
Условно элементарные, т.е. это составные частицы, образованные из кварков и соответствующих квантов полей. |
переносят взаимодействие |
Бозоны (кванты полей) – считаются истинно элементарными, т.е. далее неразложимыми. |