16. Элементарные частицы как глубинный уровень структурной организации материи.

В настоящее время открыто более 350 микрочастиц. Термин «элементарная частица» первоначально означал простейшие,далее ни на что не разложимые частицы,лежащие в основе любых материальных образований. Основные характеристики: масса, заряд, среднее время жизни, спин, квантовые числа. Массу покоя элементарных частиц определяют по отношению к массе покоя электрона. -фотоны –не имеющие массы покоя; -лептоны – легкие частицы (электрон,нейтрино); -мезоны – средние частицы с массой в пределах от1 до1000 масс электрона; -барионы – тяжелые частицы,чья масса превышает 1000 масс электрона и в состав которых входят протоны,нейтроны,гипероны и многие резонансы. Электрический заряд может быть положительным,отрицательным или нулевым.Каждой частице,кроме фотона и двух мезонов,соответствуют античастицы с противоположным зарядом. По времени жизни делятся на стабильные и нестабильные. Стабильные: фотон,две разновидности нейтрино,электрон и протон (играют важнейшую роль в структуре макротел).Все остальные частицы нестабильные,существуют около 10 в –10 – 10 в –24 с,после чего распадаются.Резонансы – элем.частицы со средним временем жизни 10 в –23 – 10в-22 с,распадаются до того ,как успеют покинуть атом или ядро. Спина, или собственного момента количества движения микрочастиц, и понятием квантовых чисел. –фермионы (кварки и лептоны),составляют вещество. -бозоны (кванты полей – фотоны,векторные бозоны,глюоны,гравитино и гравитоны),переносят взаимодействие. Считаются истинно элементарными,т.е. далее неразложимыми. Остальные частицы считаются условно элементарными,т.е. составные частицы,образованные из кварков и квантов полей.

Различают 4 вида фундаментальных взаимодействий: 1)сильное –происходит на уровне атомных ядер,действует на расстоянии 10в-13см. 2)электромагнитное – слабее сильного, но дальнодействующее, носитель – фотон. 3)слабое – возможно между различными частицами и связано главным образом с распадом. 4)гравитационное – сила тяготения,расстояние бесконечно. Все 4 взаимодействия необходимы и достаточны для построения разнообразного мира.

17. Мегамир: современные астрофизические концепции. Современная модель эволюции вселенной.

В классической науке существовала теория стационарного состояния Вселенной,вопрос об ее эволюции не ставился.

Постулаты классической ньютоновской космологии: -вселенная всесуществующая.Космология познает мир таким,как он существует сам по себе. -пространство и время Вселенной абсолютны,не зависят от материальных объектов и процессов. -пространство и время бесконечны. -пространство и время однородны и изотропны. -Вселенная стационарна,не претерпевает эволюции.

Возникали два парадокса: 1)гравитационный – если вселенная бесконечна и в ней существует бесконечное количество небесных тел,то сила тяготения будет бесконечно большая,и вселенная должна сколлапсировать,а не существовать вечно. 2)фотометрический – если существует бесконечное количество небесных тел,то должна быть бесконечная светимость неба,что не наблюдается.

Эти парадоксы разрешает современная космология,которая основывается на общей теории относительности Эйнштейна,согласно которой метрика пространства и времени определяется распределением гравитационных масс во вселенной.Ее свойства обусловлены средней плотностью матери и другими физическими факторами.

Эйнштейн разработал первую космологическую модель вселенной,отбросив постулаты об абсолютности и бесконечности пространства и времени.

Хаббл обнаружил существование зависимости между расстоянием и скоростью галактик: все галактики движутся от нашей,причем с скорость движения возрастает пропорционально расстоянию.

Леметр рассчитал радиус вселенной в некоем первоначальном состоянии: 10в-12см,плотность этого вещества 10в96 г/см3.

Гамма построил модель эволюции с начала взрыва:

1.Эра андронов – тяжелые частицы с сильным взаимодействием. Продолжительность 1\10000 сек.Свет не существует.

2.Эра лептонов – легкие частицы на фоне сильного электромагнитного взаимодействия.Продолжительность 10 сек.Свет не существует.

3.Эра фотонная. Продолжительность 1млн.лет.Свет и фотон существовал неотделимо от вещества,т.е. имел массу покоя.

4.Звездная эра.

Структура Вселенной:

*Метагалактика – совокупность звездных систем – галактик,ее структура определяется их распределением в пространстве,заполненном разреженным межгалактическим газом и пронизываемом межгалактическими лучами.

*Галактика – гигантская система,состоящая из скоплений звезд и туманностей,образующих в пространстве сложную конфигурацию.

-эллиптические галактики – наиболее простые по структуре,распределение звезд равномерно убывает от центра.

-спиральные галактики (наша галактика Млечный путь)

-неправильные галактики,отсутствует центральное ядро.

*звезды

*Солнечная система – группа небесных тел различных по форме и состоянию.

В нее входят: Солнце, 9 планет,десятки спутников,тысячи астероидов (малые планеты),кометы,метеориты.