Тема 13. Физические структуры микромира

Вещество – вид материи, имеющий корпускулярную сущность: состоит из дискретных образований (частиц), имеющих массу покоя – лептонов и кварков (мезонов и барионов). Каждое вещество (тело) может находиться в од­ном из четырех агрегатных состояний – твердом, жидком, газо­образном и плазменном.

Твердые вещества – это тела, отличающиеся постоянством формы и объема.

Жидкости – это тела, имеющие определенный объем, но не имеющие упругости формы.

Газ – это агрегатное состояние вещества, в котором его час­тицы не связаны или слабо связаны силами взаимодействия и движутся свободно, занимая весь предоставленный им объем.

Плазма – это частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы.

Поле – вид материи, имеющий волновую сущность: оно непрерывно, не имеет массы покоя; П. в отличие от вещества, полностью проницаемо; скорость распространения поля равна скорости света.

Атом – мельчайшая неделимая частица вещества, носитель его свойств (в классическом понимании); структурный элемент микромира, сложная квантово-механическая система, образованная в результате электромагнитного взаимодействия положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электро­нов (в современной физике); структурная единица вещества, сохраняющаяся в химических превращениях; атомы элементов не меняются в результате химических процессов, сохраняя свою индивидуальность (в современной химии).

Атомное ядро – положительно заряженная микрочастица, которая намного меньше атома, но в ней почти полностью сосредоточена его масса; в состав атомного ядра входят протоны и нейтроны.

Атомная структура – устойчивая совокупность ядра и окружающих его электронов, находящихся в электромагнитном взаимодействии друг с другом.

Планетарная модель атома – модель, предложенная Э.Резерфордом (1911) для объяснения экспериментов по рассеянию альфа-частиц на тонких металлических фольгах. Согласно этой модели атом представляет собой подобие Солнечной системы: в центре атома – положительно заряженное ядро, сосредоточенное в малом объеме, вокруг него по орбитам движутся отрицательно заряженные электроны; практически вся масса атома приходится на его ядро, размер которого намного меньше размера атома; число электронов в незаряженном (нейтральном) атоме таково, что их суммарный отрицательный заряд компенсирует (нейтрализует) положительный заряд ядра.

Элементарные частицы – частицы, которые не являются атомами или атомными ядрами, за исключением протона и нейтрона.

Нуклон – общее название протона и нейтрона, являющихся составными частями атомных ядер.

Протон – положительно заряженная частица, входящая в состав ядра атома (открыт Резерфордом в 1919 г.)

Нейтрон – элементарная частица, лишенная электрического заряда; входит в состав ядра атома.

Электрон – отрицательно заряженная элементарная частица, входящая в состав всех атомов (первая элементарная частица, открытая Дж.Томсоном в 1897 г.).

Позитрон – античастица, во всем подобная элек­трону, но обладающая положительным электрическим зарядом (экспериментально открыт в 1936 г.).

Гравитоны – кванты гравитационного поля, имеющие нулевую массу покоя, нулевые электрический заряд и спин (экспериментально пока не обнаружены).

Фотоны – элементарные частицы, не имеющие массу покоя; являются переносчиками электромагнитного взаимодействия и квантами электромагнитного поля.

Глюоны – гипотетические электрически нейтральные частицы с нулевой массой и спином, равным единице; ими обусловливается взаимодействие между кварками; являются переносчиком сильного ядерного взаимодействия.

Бозоны – элементарные частицы или квазичастицы с целым (целочисленным) спином, в конечном пределе являющиеся волнами, полями; подчиняются статистике Бозе–Эйнштейна.

Адроны – элементарные частицы, которые особенно активно участвуют в сильном взаимодействии, но могут участвовать также в электромагнитном и слабом взаимодействиях. Адроны делятся на барионы и мезоны

Барионы – тяжелые частицы-адроны, обладающие полуцелым спином, масса которых не меньше массы протона (протоны, нейтроны, гипероны, часть резонансов).

Мезоны – нестабильные адроны, обладающие целочисленным или нулевым спином; большинство из них обладают массами, которые являются промежуточными между массой электрона и массой протона.

Лептоны – легкие элементарные частицы, участвующие только в электромагнитном и слабом взаимодействиях; к этой группе относится электрон, мюон, фотон, нейтрино и тяжелый τ-лептон.

Стабильные частицы – элементарные частицы, из которых состоят все макротела; к ним относятся электрон, протон, фотон и нейтрино.

Квазистабильные частицы – элементарные частицы, которые распадаются вследствие электромагнитного и слабого взаимодействия.

Нестабильные частицы – элементарные частицы, существующие 10^-10–10^-24 секунды, которые распадаются за счет сильного взаимодействия; все элементарные частицы, за исключением фотона, электрона, протона и обоих нейтрино, нестабильны – они самопроизвольно, распадаются, превращаясь в другие частицы.

Резонансы – элементарные частицы, существующие 10^-25–10^-26 секунды, которые распадаются еще до того как успеют покинуть атом или атомное ядро.

Кварки – гипотетические частицы, из которых состоят все адроны (частицы, участвующие в сильном взаимодействии). К ним относятся все барионы и мезоны, а также нестабильные (резонансные) элементарные частицы.

Античастицы – элементарные частицы, которые по своим свойствам аналогичны обычным частицам, отличаясь лишь противоположными знаками электрического заряда и магнитного момента (примеры: позитрон, антипротон, антинейрон и др.).