26) Концепции атомного уровня материи. Развитие моделей атома. Характерные размеры и массы атома и его составляющих.

Подобие уровней материи представляет собой принцип в теории бесконечной вложенности материи, с помощью которого описываются связи, возникающие между различными уровнями материи. Данный принцип является составной частью закона подобия носителей разных масштабных уровней. Подобие уровней материи согласуется сSPФ-симметрией и иллюстрируется дискретностью параметров звёзд, квантованностью параметров космических систем, существованием водородных систем. Соотношения подобия позволяют находить параметры объектов, недоступных прямому наблюдению (мельчайшие структурные единицы вещества элементарных частиц, объекты с размерами более Метагалактики), включая массу, размер, спин, электрический заряд, магнитный момент, энергию, характерную скорость вещества, температуру и т.д., а также значенияфундаментальных физических постоянных, присущих уровням материи. На уровне звёзд примерами таких постоянных являются звёздная постоянная Планка, звёздная постоянная Дирака, звёздная постоянная Больцмана и другие звёздные постоянные. Вследствие вложенности одних уровней материи в другие массивные объекты состоят из частиц низших уровней материи. Это приводит к взаимосвязи характеристик объектов и состояний их вещества, а также к симметрии между свойствами частиц вещества и свойствами объектов, проявляющейся через отношения подобия. Возможность расположения космических объектов на различных уровнях материи как на масштабной оси даёт представление о масштабном измерении, считающимся пятым измерением пространства-времени.

Размеры атомов (см)
Порядок величины диаметра атома	10-8
Радиус атома водорода	0.53 10-8
Радиус атома гелия	1.05 10-8
Радиус атома урана	1.5 10-8
Порядок величины объема атома (см3)	10-24
Порядок величины диаметра атомного ядра	10-13-10-12
Радиус ядра атома гелия	2 10-13
Радиус ядра атома урана	8.5 10-13
Порядок величины объема атомного ядра (см3)	10-39-10-36
Порядок величины расстояния между атомами твердого в-ва	10-8
Масса атомов (10-27 кг)
Водород	1.67
Гелий	6.64
Углерод	19.9
Азот	23.2
Натрий	38.1
Алюминий	44.8
Фосфор	51.4
Железо	92.8
Медь	105
Серебро	179
Олово	197
Золото	327
Уран	395

27)Строение атомных ядер. Ускорители частиц. Св-ва ядерных сил. Дефект массы и энергия связей.

 Ядро представляет собой центральную часть атома (см. также АТОМА СТРОЕНИЕ). В нем сосредоточены положительный электрический заряд и основная часть массы атома; по сравнению с радиусом электронных орбит размеры ядра чрезвычайно малы: 10^–15–10^–14 м. Ядра всех атомов состоят из протонов и нейтронов, имеющих почти одинаковую массу, но лишь протон несет электрический заряд. Полное число протонов называется атомным номером Z атома, который совпадает с числом электронов в нейтральном атоме. Ядерные частицы (протоны и нейтроны), называемые нуклонами, удерживаются вместе очень большими силами; по своей природе эти силы не могут быть ни электрическими, ни гравитационными, а по величине они на много порядков превышают силы, связывающие электроны с ядром.

Ускори́тель заря́женных части́ц — класс устройств для получения заряженных частиц (элементарных частиц, ионов) высоких энергий. Современные ускорители, подчас, являются огромными дорогостоящими комплексами, которые не может позволить себе даже крупное государство. К примеру, Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе представляет собой кольцо длиной почти 27 километров.

В основе работы ускорителя заложено взаимодействие заряженных частиц с электрическим и магнитным полями. Электрическое поле способно напрямую совершать работу над частицей, то есть увеличивать её энергию. Магнитное же поле, создавая силу Лоренца, только отклоняет частицу, не изменяя её энергии, и задаёт орбиту, по которой движутся частицы.

Перечислим свойства ядерных сил и укажем на экспериментальные факты, подтверждающие эти свойства. 1. Огромная энергия связи нуклонов в ядре свидетельствует о том, что между нуклонами действуют силы притяжения, что подтверждается существованием стабильных ядер. Эти силы самые интенсивные в природе. Например, энергия связи простейшего ядра - 4Не - составляет 2,22 МэВ, а простейшего атома – водорода – равна 13,6 эВ. 2. Уже первые опыты Резерфорда показали, что ядерные силы – короткодействующие. Это свойство ядерных сил подтверждается многочисленными данными по измерению размеров атомных ядер. Ядерные силы удерживают нуклоны на расстояниях ~ (1,2 ÷ 1,4) ·10‑13см. При расстояниях между нуклонами, превышающих 2·10‑13см действие ядерных сил не обнаруживается, тогда как на расстояниях меньших 1·10‑13см, притяжение нуклонов заменяется отталкиванием. 3. На расстояниях, где между протонами действуют ядерные силы притяжения, они превосходят кулоновские силы отталкивания приблизительно в 100 раз, действие которых на этих расстояниях также очень велико. Короткодействие ядерных сил приводит к резкому разграничению областей, где действуют только дальнодействующие кулоновские силы, или только ядерные, которые подавляют кулоновские силы на малых расстояниях.

4.Интенсивность ядерного взаимодействия не зависит от электрического заряда нуклонов. Ядерные силы, действующие между двумя протонами (р – р), протоном и нейтроном (р – n) и двумя нейтронами (n – n), находящихся в одинаковых пространственных и спиновых состояниях, одинаковы по величине. Это свойство называется зарядовой независимостью ядерных сил.

Дефект массы - разность между массой частицы (атомного ядра) и массой составляющих ее частиц, определяющая энергию связи частицы.

ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ, разность между энергией связанной системы частиц и суммарной энергией этих частиц в свободном состоянии. Для устойчивых систем энергия связи отрицательна и тем больше по абсолютной величине, чем прочнее система. Энергия связи с обратным знаком равна минимальной работе, которую нужно затратить, чтобы разделить систему на составляющие ее частицы.