5.6.3. Дальнейшее развитие концепции атомизма

Атомный уровень.

Атом представляет собой единую квантово-механическую систему, состоящую из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки. Атомы состоят из протонов, нейронов (известных под общим названием барионов) и одного электрона; протоны и нейтроны состоят из кварков («предельных кирпичиков» материи).

Ядро атома заряжено положительно, а вращающиеся вокруг ядра электроны несут с собой отрицательный электрический заряд, который никогда не бывает меньше строго определенной величины, называемой элементарным электрическим зарядом. Положительный заряд ядра атома равен сумме отрицательных зарядов электронов, находящихся в электронной оболочке атома. Поэтому в нормальном состоянии атом электронейтрален. Электроны на своих орбитах удерживаются силами электростатического притяжения между ними и ядром атома. Каждый из электронов обладает определенным запасом энергии: чем дальше электрон находится от ядра, тем большей энергией,он обладает.

Электрон не может пребывать в одном и том же энергетическом состоянии (на одной и той же орбите), как и другие электроны. Поэтому в электронной оболочке электроны располагаются слоями. Каждый электронный уровень содержит определенное количество электронов: на первом, ближайшем от ядра, слое - 2, на втором - 8, на третьем - 18, на четвертом - 32 и т. д.

Нуклонный уровень.

Атомное ядро представляет центральную часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома и весь его положительный заряд. Ядро атома состоит из элементарных частиц, называемых нуклонами. Это протоны и нейтроны.

Протоны представляют собой элементарные частицы, которые являются ядрами атомов водорода. Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента в периодической системе химических элементов и обозначается Z (число нейтронов - N). Протон несет элементарный положительный заряд.

Нейтрон - частица, по всем своим свойствам такая же, как ядро атома водорода - протон, но только без электрического заряда. Нейтрон был открыт примерно через 20 лет после того, как Резерфорд "разглядел" в недрах атома его ядро - протон. Свободный нейтрон распадается на электрон, протон и электронное антинейтрино. Нейтрон, как и протон, участвует во всех видах взаимодействий.

Электрон - отрицательно заряженная субатомная частица, обнаруживаемая за пределами атомного ядра. Входит в состав всех атомов. Масса - 1/1836 части массы протона.

5.7. Мир элементарных частиц

5.7.1 Понятие об элементарных частицах

Элементарные частицы - первичные материальные частицы и специфические формы существования материи, не ассоциированной в ядра и атомы. В современной физике термин «элементарные частицы» употребляется не в точном смысле этого слова, а в менее строгом значении - для наименования большой группы мельчайших частиц, обладающих квантовыми свойствами и подчиненных условию, что они не являются атомами или атомными ядрами (за исключением протона). К такому виду частиц относятся протоны, нейтроны, электроны, фотоны, лептоны, адроны, кварки и т. п.

Существенное свойство всех элементарных частиц - способность испускаться и поглощаться при взаимодействии с другими частицами.

В зависимости от массы элементарные частицы делятся на легкие (лептоны), средние (мезоны), тяжелые (барионы).

В зависимости от времени жизни элементарные частицы делятся на:

• стабильные: электрон, протон, фотон и нейтрино;

• квазистабильные, распадающиеся при слабом и электромагнитном взаимодействиях;

• резонансы (неустойчивые короткоживущие (10~22 - 10~24с) частицы, распадающиеся за счет сильного взаимодействия).

Основной единицей электрического заряда в микромире является заряд электрона.

Характеристики элементарных частиц, принимающие дискретные значения:

• квантовые числа (спиновое, орбитальное, магнитное и др.);

• внутренние квантовые числа (лептонные и барионные заряды, четность,

• кварковые ароматы - характеристики, определяющие тип кварка (странность, изотопический спин, «очарование», «красота», цвет).