Conceptul de microcosmos

Procesul istoric al studierii microcosmos

Rețineți că, microcosmos să fie considerată ca o scară redusă macro, deoarece fenomene Microworld sunt supuse unor legi diferite și variază în funcție de alte principii. Idei despre structura materiei este una dintre cele mai importante în imaginea științifică a lumii. Și rădăcinile în filosofia antică. Chiar și anticii a observat că natura lumii din jurul lor cu o singură mână și mobile schimbătoare, pe de altă parte, rămâne aceeași. Din aceste considerente au condus la concluzia că baza tuturor lumii este un fel de o singură substanță din care tot ceea ce înconjoară o persoană și un membru al. Mai mult, fiecare dintre gânditorii a prezentat substanța lor principală. Ex. Thales din roca de bază a fost Anaximene de apă - aer, Heraclit - focul Oksenofan - teren. În secolul al 5-lea. BC Epicur și Democrit a început să se dezvolte ideea că materia noastră nu este infinit divizibil, că un anumit grad de diviziune a materiei conduce la entitățile primare și apoi inseparabile, care, în același timp, numit la început. Este aceste principii formează baza împrejurimilor. Trebuie spus că aceste considerații au condus gânditori la ideea genială că aceste entități sunt cele mai mici particule care nu sunt vizibile pentru ochiul uman. În plus, anticii a subliniat că există un spațiu simplu, iar aceste particule minuscule sunt în mișcare.

Pe baza acestor trei prevederi ale anticilor a creat un concept gigantic al structurii lumii. Acest concept este extins nu numai la obiecte în îndemâna lumii, dar, de asemenea, în spațiu. Democrit credea că atomii au forme diferite, ele diferă în poziția și combinația de ordine, și Epicur, în plus, a dat atomi de proprietate gravitate. Mai mult, ei au crezut că atomii muta aleatoriu. Astfel sări și se ciocnesc unele cu altele, dar, în anumite condiții, este aderența, mânerul vine în diferite combinații de atomi, având ca rezultat formarea de lucruri diferite. În plus, se credea că lucrurile mor, dar atomii care alcătuiesc aceste lucruri - pentru totdeauna. Și după moartea lucrurilor, există separarea de atomi, care au format apoi celelalte lucruri. Este vorba despre evoluția atitudinilor era inerentă gânditor vechi. Ideea că baza cele mai simple lucruri sunt microparticule, ideea continuității materiei este una dintre cele mai adânci în științele naturale. Acest concept, din care lumea este format din particule, a primit numirea conceptul de atomism. Această idee, care a fost prima conjectura ingenioasă, în Evul Mediu a fost uitat, acest lucru se datorează în primul rând marea influență a credințelor religioase asupra ideilor științifice. Dar, în secolul al 17-lea, ideea unei noi de dezvoltare în Europa și a fost folosit ca o ipoteză pentru a explica diferitele fenomene fizice și chimice. Iar la sfârșitul secolului 20 și începutul anilor 19, după descoperirea de molecule și atomi, a primit o confirmare practică.

In 1860 Mendeleev a descoperit dependența proprietăților elementelor din greutatea lor atomice, astfel conceptul de atomism primit o confirmare reală. Mendeleev însuși nu a putut explica pe deplin frecvența observată, și în acest sens a făcut existența altor explicații posibile pentru alte modele. Și într-adevăr, mai târziu a fost găsit electroni și nucleoni explicația dependență. Nici molecule, nici atomii nu poate pretinde a fi particulele primare. La sfârșitul anilor a 90. secolul 19, au fost obținute studiul datelor radioactive descompuse indicând atomii divizibilitate și soții Curie. Și în 1897, fizicianul englez Thomson a descoperit electronul prin măsurarea încărcăturii și masa. Mai departe Rutherford (fizician) și Soddy (Chemical), cu condiția radioactivitate ca urmare a schimbărilor în structura internă a atomilor și transformarea chimică a unui element în altul. Prin continuarea cercetării, oamenii de stiinta au dedus modelul planetar al structurii atomice. Conform acestui model, atomul este format dintr-un miez având o sarcină pozitivă și se rotește în jurul ei pe anumite orbite de electroni incarcate negativ. Trebuie să spun că, la acel moment modelul planetar propus Rutherford, a fost criticat. Dintr-o poziție științifică a acelor vremuri, modelul propus a fost vorba despre imuabilitatea nucleului, ca electroni în timpul rotației energiei nucleului ar fi luat și în final un electron ar cădea în nucleu. Aceasta a fost problema principală, iar în secolul al 20-lea, Niels Bohr a folosit conceptul de cuantum, și anume, cea mai mică cantitate de energie. Conceptul de fotoni introdus pentru prima dată Maks Plank în 1900, el a arătat că organismul nu emite lumină în mod continuu, ca anumite porțiuni - Quanta. Folosind conceptul de cuanta, Bohr a sugerat că toate orbitele permise ale mecanicii newtoniene pentru miscarea electronilor nu realizează toate și numai cele ale orbitei, cantitatea de energie care este un multiplu al constantei lui Planck. A urmat ca fiind pe principalele orbite de electroni nu emite lumină și, prin urmare, nu-și pierde energie. Dacă electronul pierde energia, atomul există în mod stabil. Deși există radiații? Aceasta se produce atunci cand electroni se deplasează de la o energie la alta, mai mică decât în ​​acest caz, emisia de cuante de lumină. Astfel, folosind conceptul cuantei, Bohr a adăugat în mod substanțial modelul planetar al lui Rutherford, deoarece a fost numit modelul Rutherford-Bohr. Bohr munca si Planck a devenit de fapt baza pentru crearea unei noi discipline fizice - mecanica cuantică. Apariția acestei teorii și-a încălcat propria coerență și integritate, astfel încât ea a folosit mecanicii clasice, pe de altă parte, a folosit o complet nouă regulă de cuantizare. Aceste reguli și abordări au fost mult timp considerate artificiale, prin urmare, supus unor critici destul de severe. După modelul planetar a fost construit, a existat o întrebare, dacă este posibil să se explice structura nu numai hidrogen, ci și alte elemente. Sa dovedit că acest model are unele limitări, așa numit modelul poluklasschiseskoy Bohr. Dar, până în anul 1927 nouă lucrările de Broglie fizicii, mecanica cuantică a apărut ca o teorie fizică coerentă și armonioasă, cu baza fizică clară și aparatul său matematic. Acest lucru a permis să facă unele ajustări la idei existente. Dacă fizica clasică, un electron este reprezentat ca cea mai mică particulă dintr-o substanță care are o cale clară de mișcare în mecanica cuantică, electronul este tratată ca o particulă în același timp, ca un val, ci mai degrabă ca un pachet de câmp electromagnetic. Prin urmare, electronii din atom apar ca un nor pufos, iar când am discutat despre legile dinamice și probabilistice, a existat o schimbare clară de la o dinamică la o abordare probabilistic, statistica electronului.

particule elementare, numite astfel de particule care nu pot fi scindați în părțile sale componente. În conformitate cu această definiție, atomii și moleculele nu sunt particule elementare. Termenul „particule elementare“ nu ar trebui să fie luate prea literal. Particulele elementare ar trebui să fie considerate ca electroni, protoni, neutroni, fotoni și neutrino. Neutrino - o particulă a fost prezis în 1930 de fizicianul Powell. Este unic, numai sub rezerva acțiunii forței slabe, interacțiunea cu materia este neglijabilă, astfel încât această piesă poate trece cu ușurință prin pământ. Antiparticule diferă de particulele corespunzătoare numai taxa. Toate celelalte caracteristici sunt similare cu ele. Din aceasta rezultă că într-un sistem de particule și antiparticule suma taxelor este zero. Când vorbim de particule stabile recuperate (așa cum este definit mai sus fotoni, neutrini și altele asemenea) și instabilă. În 1932, în razele cosmice a fost descoperit de pozitroni, care are aceeași masă ca un electron, dar în semn opus taxa. În 1936 a fost descoperit particule - muoni cu sarcini pozitive și negative. În proprietățile lor, acestea sunt similare cu electroni, dar de 200 de ori mai grele. In 1947, în razele cosmice detectate particule n-mezonilor pozitive și negative, acestea sunt de 280 de ori mai greu decât un electron. Din 1949-1952 a fost deschis la mezonilor și hyperons - aceste particule sunt numite particule ciudate, deoarece sa constatat că o relație directă cu formarea materiei, aceste particule nu au.

Din 1950-e. o nouă eră în studiul particulelor de bază (subnucleare numite). Acest lucru se datorează faptului că am reușit să creeze un acceleratoare de particule, în cazul în care a fost obținut un număr foarte mare de așa-numitele particule instabile. Ele sunt, de asemenea, numite rezonante, deoarece acestea au o durată de viață foarte scurtă. Descoperirea de particule ciudate a făcut o anumită contribuție la înțelegerea evoluției universului în perioada inițială. Se presupune că aceste particule stranii a existat în primele etape ale Universului.

acceleratori de particule. Ele sunt acum diverse și destinate pentru scopuri diferite. vid necesar în prezența acceleratori. Cercetări privind acceleratoare sunt nebun bani, așa că la început a prezis teoretic procese, iar apoi acestea sunt testate în practică. Toate particulele elementare caracterizate prin două caracteristici principale:

toate particulele, atâta timp cât rămân neschimbate. Toate particulele de un fel sunt exact la fel, și anume, acestea sunt imposibil de distins;

toate particulele pot fi produse și dispar, aceste procese au loc de obicei în interacțiunea particulelor. Atunci când două sau mai multe particule energetice poate fi produs o mulțime de noi. Teoreticienii atunci când se analizează interacțiunea dintre particule emană din legea de conservare a dreptului de conservare a energiei și a impulsului în procesele de predicție.

Aparut ca un număr semnificativ de particule elementare necesare de clasificare, toate particulele sunt împărțite în 2 clase:

Particulele implicate în interacțiuni puternice, astfel de particule sunt numite hadroni.

Particulele care nu participă la interacțiunile puternice - leptoni.

Numărul de hadroni a fost atât de mare, încât mulți fizicieni au sugerat că acestea au o structură complexă. putem presupune că hadroni constau din cuarci astăzi. Caracteristica cea mai neobișnuită a quarci este că ele există doar hadroni interior și nu privit ca un auto-particule existente. Se pare că, particulele determinate de obicei prin reacția, utilizarea tehnologiei accelerator, care ar putea fi izolate dintr-un anumit component subnuclear nucleu, aici procesul complicat. Aici, modele teoretice au fost înaintea teoriei și teoreticieni au acționat în mod diferit, au decis să se determine prezența quarcii sarcină separată. În cazul în care nu există particule din proton (Hadron), abaterea va fi uniformă, astfel încât electronul a trimis într-un proton și un electron foarte mult deviat, rezultă că taxa în protonului distribuite inegal. O altă concluzie a fost făcută de legea conservării energiei. Atunci când a efectuat puls schimbare de protoni se deplasează cu viteză mare, am constatat că impulsul total al cuarc nu este egal cu pulsul de protoni. Acest lucru a condus la ideea că, în plus față de quarcii din nucleu există particule (numărul total de energie quarks de aproximativ 50% din proton), care nu au nici o taxă. Aceste particule sunt numite gluoni consideră că acestea efectuează interacțiunea dintre cuarci.

Între cuarci există forță chromoelectric. Direcția fizica că studiile lor, numit cromodinamicii. La scoaterea particula încărcată undeva în 10 la minus 13 cm. Linii distorsionata forță între ele. Sa constatat că forța dintre quarc cu creșterea distanței dintre ele nu scade, dar crește. Și la locația cuarcul la o distanță de 1 metru, aceste forțe chromoelectric sunt convertite în așa-numitul șir subțire-gluon (unul, comunicare unificate). Dacă vom merge mai departe, este posibil să ne imaginăm că aceste particule și filamente formează un spațiu, și se poate presupune că spațiul este multidimensional. Aceste considerații au format teoria supercorzile. Conceptul de particule elementare intim legate de conceptul de domeniu, urmând tradițiile stabilite în fizică, distincția materie și domeniu. Câmp - este o formă specială a materiei, care este înzestrat cu proprietăți fizice reale, cum ar fi energia. Cele mai cunoscute sunt câmpurile electromagnetice și gravitaționale. În fizica clasică, aceste două tipuri de materie - materia și câmp, opuse una alteia. Pe baza faptului că problema este discret, iar câmpul este o substanță continuă. În domeniul micro și aspectele corpusculare sunt combinate și reprezintă diferite manifestări ale unei singure substanțial radical noi microparticule,. Cu alte cuvinte, la expoziții de câmp proprietățile de particule electromagnetice de nivel micro, și vice-versa, o particulă, de exemplu. electron poate fi proprietăți de undă. Macromir caracterizat prin mase uriașe și în primul rând de circulație cu viteză relativ scăzută într-un microcosmos mase mici, dar de mare viteză. Pentru macrocosm tipice pe distanțe lungi până la infinit, și interacțiunea într-un microcosmos au dimensiuni comparabile cu dimensiunea nucleelor. Timpul, pentru macrocosmosul unități de timp sunt cunoscute, dar într-un microcosmos, avem de-a face cu timpi plankovskomi, ceea ce este foarte mic, scurt. Atunci când se analizează timp aici ar trebui să fie luate în considerare din perspectiva mecanicii cuantice.

interacțiunile gravitaționale sunt implicate în toate particulele cunoscute, ca acestea au o proprietate universală, și anume în masă, este prezența masei ne permite să studieze și să înregistreze interacțiunea gravitațională. Cele mai multe particule elementare au o sarcină, care este asociat cu interferențe electromagnetice, în natură există două tipuri de sarcină (pozitive și negative). Faptul că forțele electromagnetice responsabile pentru stabilitatea atomilor, ele determină, de asemenea, structura moleculelor și reacțiilor chimice. Legile electromagnetismului a permis să le utilizeze în multe produse, a adus în beneficiul omenirii. Pentru a explica stabilitatea nucleelor ​​au fost introduse forțe nucleare așa-numitele. Aceste forțe oferă atracția dintre nucleoni. Energia nucleară este mult mai puternic decât electromagnetice, astfel încât acestea au fost numite puternice. Energia nucleară este un forțele de rază scurtă, spre deosebire electromagnetice. In studiul unora dintre procesele de degradare, pentru a explica procesul de transformare a nucleonilor introdus încă forțe caracteristice - forța slabă. Trebuie spus că intervalul, care este acoperit de acțiunea forțelor puternice de 10 la minus 13 și slabi 10 minus 15 cm Astfel, în baza unor concepte moderne, distinge interacțiunile :. gravitaționale, electromagnetice, puternic, slab. Prin urmare, toate interacțiunile care apar în mod natural sunt o manifestare a unuia dintre aceste tipuri de interacțiune, sau o combinație a acestora.

Circulație și această interacțiune forme de proprietăți în suspensie. O proprietate caracteristică a tuturor interacțiunilor fundamentale este că, implicat în aceste particule pot fi la distanțe considerabile față de cealaltă. În acest sens, se pune întrebarea, și modul în care este interacțiunea dintre particule. Conform ideilor moderne de interacțiune se transmite prin câmp. Orice masă generează propriul câmp. sarcină electrică generează un câmp electromagnetic etc. Orice particulă care intră în domeniul de acțiune, se confruntă cu efectele sale. Rezultatul acestor efecte pot fi diferite procese. Aceasta poate fi o schimbare în traiectoriilor particulelor, schimbarea vitezei, participă la formarea altor particule. Rezistența particulei este o măsură a impactului intensității câmpului. O altă caracteristică remarcabilă este posibilitatea de radiații de particule. Când oamenii vorbesc despre acest domeniu, a introdus conceptul de unde electromagnetice, etc. Cele mai studiate sunt câmpurile gravitaționale și magnetice, dar numai teoretic prezisă Spre deosebire de undele electromagnetice undele gravitaționale, dar nu a fost detectat experimental. Ei nu au fost descoperite, deoarece ele interacționează slab cu substanța și oamenii de știință cred că câmpul gravitațional se poate manifesta prin proprietățile cuantice, adică acțiunea lor este comparabilă cu lungimea lungimii Planck (aproximativ minus 10 până la 33cm). Se crede că efectul câmpului gravitațional este, de asemenea, foarte mică și se ridică la 10 la minus 43 de secunde. Este o astfel de distanță mică și intervale scurte de timp sunt o confirmare experimentală obstacol existenței unui câmp gravitațional.

Spre deosebire de câmpul gravitațional, proprietățile cuantice ale câmpului electromagnetic este foarte ușor de observat. După cum bine cunoscuți purtători ai acestei interacțiuni, și anume fotoni. Și relativ ușor de configurat experimente cu el.

Gravitational Graviton interacțiune tolerată, se crede că este o particulă fără masă, și că viteza sa poate atinge viteza luminii. interacțiune slabă este responsabilă în principal pentru conversia unei particule la alta, un exemplu tipic de interacțiune slabă sau convertind dezintegrarea beta a neutronului. Vector interacțiune slabă sunt așa numite bosoni vectoriale. Există un punct interesant, cea mai mare parte din masa de bosoni (care corespunde aproximativ 100 de mase de protoni). interacțiuni puternice care implică hadroni sunt compuse din cuarci. Purtători acestei interacțiuni sunt gluonii fără particule structurale. Astfel, procedeul se realizează prin interacțiunea unor particule.

Este general acceptat teoria interacțiunii electroslab. Esența ei constă în faptul că electromagnetice cu energie și interacțiunea slabă sunt separate una de alta, iar în energia înaltă interacțiunile fuzioneze într-un singur - electroslab. Cunoștințele noastre limitate de fizica Microworld este faptul că nu putem crea în mod artificial condițiile care ar arăta anumite proprietăți ale materiei, de exemplu. creează condiții pentru apariția interacțiunii electroslab.