Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий.

Элемента́рная части́ца — собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые нереально расщепить (либо пока это не подтверждено) на составные части. Их строение и поведение изучается физикой простых частиц. Понятие простых частиц основывается на факте дискретного строения вещества. Ряд простых частиц имеет сложную внутреннюю структуру, но поделить их на части Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. нереально. Другие простые частички являются бесструктурными и могут считаться первичными базовыми частичками.

Со времён первого открытия простой частички (электрона) в 1897 году найдено уже более 400 простых частиц. Фундаментальные (бесструктурные) частички:

лептоны — фермионы, которые имеют вид точечных частиц (т. е. не состоящих ни из чего) прямо до масштабов порядка 10−18 м. Не Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. участвуют в сильных взаимодействиях. Роль в электрических взаимодействиях экспериментально наблюдалось только для заряженных лептонов (электроны, мюоны, тау-лептоны) и не наблюдалось для нейтрино. Известны 6 типов лептонов.

кварки — дробнозаряженные частички, входящие в состав адронов. В свободном состоянии не наблюдались. Как и лептоны, делятся на 6 типов и являются бесструктурными, но, в отличие Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. от лептонов, участвуют в сильном содействии.

калибровочные бозоны — частички, средством обмена которыми осуществляются взаимодействия:

фотон — частичка, переносящая электрическое взаимодействие;

восемь глюонов — частиц, переносящих сильное взаимодействие;

три промежных векторных бозона W+, W− и Z0, переносящие слабенькое взаимодействие;

гравитон — гипотетичная частичка, переносящая г гравитационное взаимодействие. Существование гравитонов, хотя пока Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. не подтверждено экспериментально в связи со слабостью гравитационного взаимодействия, считается полностью возможным; но гравитон не заходит в Стандартную модель.

Фундаментальные взаимодействия. Процессы, в каких участвуют разные простые частички, очень различаются по энергиям и соответствующим временам их протекания. Согласно современным представлениям, в природе осуществляется четыре вида взаимодействий, которые не могут быть сведены к Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. другим, более обычным видам:сильное, электрическое, слабенькое и гравитационное. Эти виды взаимодействий именуют базовыми.

Сильное (либо ядерное) взаимодействие – более насыщенное. Оно обуславливает только крепкую связь меж протонами и нейтронами в ядрах атомов. В сильном содействии могут учавствовать только томные частички – адроны (мезоны и барионы). Сильное взаимодействие проявляется на расстояниях Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. порядка10–15 м и наименее. Потому его именуют короткодействующим.

Электрическое взаимодействие. В нем могут учавствовать любые электрически заряженные частички, а так же фотоны – кванты электрического поля. Электрическое взаимодействие трепетно, а именно, за существование атомов и молекул. Оно определяет многие характеристики веществ в жестком, водянистом и газообразном состояниях. Кулоновское отталкивание протонов Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. приводит к неустойчивости ядер с большенными массовыми числами. Электрическое взаимодействие обуславливает процессы поглощения и излучения фотонов атомами и молекулами вещества и многие другие процессы физики микро- и макромира.

Слабенькое взаимодействие – определяет ход более неспешных процессов, протекающих в микромире. В нем могут учавствовать любые простые частички, не считая фотонов Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий.. Слабенькое взаимодействие трепетно за протекание процессов с ролью нейтрино либо антинейтрино, к примеру, β-распад нейтрона

также безнейтринные процессы распада частиц с огромным временем жизни (τ ≥ 10–10 с).

Гравитационное взаимодействие присуще всем без исключения частичкам, но из-за малости масс простых частиц силы гравитационного взаимодействия меж ними пренебрежимо малы и в процессах микромира Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. их роль несущественна. Гравитационные силы играют решающую роль при содействии галлактических объектов (звезд, планет и т. п.) с их большущими массами.

В 30-е годы XX века появилась догадка о том, что в мире простых частиц взаимодействия осуществляются средством обмена квантами какого-нибудь поля. Эта догадка сначало была выдвинута Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. нашими соотечественниками И. Е. Таммом и Д. Д. Иваненко. Они представили, что фундаментальные взаимодействия появляются в итоге обмена частичками, подобно тому, как ковалентная хим связь атомов появляется при обмене валентными электронами, которые соединяются воединыжды на незаполненных электрических оболочках.

Взаимодействие, осуществляемое методом обмена частичками, получило в физике заглавие обменного взаимодействия. Так Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий., к примеру, электрическое взаимодействие меж заряженными частичками, появляется вследствие обмена фотонами – квантами электрического поля.

Теория обменного взаимодействия получила признание после того, как в 1935 г. японский физик Х. Юкава на теоретическом уровне показал, что сильное взаимодействие меж нуклонами в ядрах атомов может быть объяснено, если представить, что нуклоны обмениваются гипотетичными Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. частичками, получившими заглавие мезонов. Юкава вычислил массу этих частиц, которая оказалась примерно равной 300 электрическим массам. Частички с таковой массой были потом вправду обнаружены. Эти частички получили заглавие π-мезонов (пионов). В текущее время известны три вида пионов: π+, π– и π0 (см. табл. 6.9.1).

В 1957 году было на теоретическом уровне предсказано существование томных частиц, так Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. именуемых векторных бозонов W+, W– и Z0, обуславливающих обменный механизм слабенького взаимодействия. Эти частички были обнаружены в 1983 году в опытах на ускорителе на встречных пучках протонов и антипротонов с высочайшей энергией. Открытие векторных бозонов явилось очень принципиальным достижением физики простых частиц. Это открытие ознаменовало фуррор теории, объединившей Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. электрическое и слабенькое взаимодействия в единое так называемое электрослабое взаимодействие. Эта новенькая теория рассматривает электрическое поле и поле слабенького взаимодействия как различные составляющие 1-го поля, в каком вместе с квантом участвуют векторные бозоны.

5.1 Молекурярно-кинетические представления о строении вещества в разных агрегатных состояниях.

Статистический способ описания состояния и поведения систем многих частиц Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий..

Рассредотачивание молекул безупречного газа по состояниям.:

Тела, которые нас окружают (твердые, водянистые, газообразные) воспринимаются нашими органами эмоций как сплошные. Но, тела не сплошные, а состоят из мелких невидимых невооруженным глазом частичек, расположенных не впритирку друг к другу, а на неком расстоянии. Именуют эти мелкие частички вещества молекулами Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. (уменьшительное от латинского слова "масса").

Демокрит (V в. до н. э.) именовал мелкие частички, из которых состоят все тела в мире, атомами (неразделимыми). Согласно Демокриту атомы имеют различные размеры, вес, форму и т.п

1) Все вещества состоят из мелких частиц - молекул. Молекула - меньшая частичка вещества, сохраняющая все его хим Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. характеристики. Все молекулы, образующие данное вещество, совсем схожи. Молекулы состоят из атомов. Атом - мелкая частичка хим элемента (105 шт.- 94 природных и 11 искусственных).

2) Меж молекулами тела сразу действуют силы обоюдного притяжения и отталкивания.

3) Молекулы, образующие тела находятся в состоянии непрерывного хаотичного движения (осцилляции).

Скорость движения молекул тем выше, чем выше температура тела. Температура Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. - мера средней кинетической энергии молекул тела. Скорость движения молекул тела, определяющих кинетическую энергию, определяет термическое состояние тела, величину его внутренней энергии. Хаотическое движение молекул именуют термическим.

Расщепление молекулы на атомы именуется диссоциацией. Диссоциация происходит под действием 1) высочайшей температуры, 2) хим реакций, 3) облучения.

В базу термодинамики входят два способа Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. исследования частиц: термодинамический и статический.

Поведение огромного числа молекул, составляющих макротела, изучается статистическим способом, который основан на том, что характеристики макротел определяются качествами молекул, особенностями их движения (скоростью, энергией, импульсом и т.д.) и взаимодействия. К примеру, температура может быть выражена через среднее значение кинетической энергии движения молекул. Статистический Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. способ дает представление о механизме термических процессов, рассматривая их вроде бы изнутри макротел, он значительно дополняет термодинамический способ. Главные законы термодинамики также имеют статистический смысл.

В газе, находящемся в состоянии равновесия, установится некое стационарное (не меняющееся с течением времени) рассредотачивание молекул по скоростям, которое подчиняется полностью определенному статистическому закону. Таковой закон был Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. на теоретическом уровне выведен Максвеллом.

При выводе этого закона Максвелл подразумевал, что газ состоит из очень огромного числа N тождественных молекул, находящихся в состоянии хаотичного термического движения при схожей температуре. Предполагалось также, что наружные поля на газ не действуют.

Закон Максвелла описывается некой функцией f(v), именуемой Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. функцией рассредотачивания молекул по скоростям. Различают три формы записи рассредотачивания Максвелла.

5.2 Термодинамический способ описания состояния и поведения систем многих частиц.

Термодинамические характеристики, их связь по средним значениям черт молекул:

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории безупречного газа, внутренняя энергия безупречного газа, температура.

Для исследования термических процессов в естествознании сформировался термодинамический Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. способ исследования. Он состоит в том, что термодинамическая система рассматривается как один целостный объект (а не как огромное количество ее частей, молекул), и ее состояние системы задается термодинамическими параметрами (параметрами системы), характеризующими ее характеристики. В качестве таких обычно выбирают абсолютную температуру(температуру по шкале Кельвина – Т), давление(Р), молярный Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. объем (объем 1-го моля вещества – VМ). Характеристики связаны вместе, потому состояние системы можно представить в виде уравнения. К примеру, для безупречного газа массой в один моль эту связь выражает уравнение Менделеева-Клапейрона:

PVМ = RT, (5.1).где R = 8,314 Дж/моль * К – универсальная газовая неизменная.

ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ГАЗОВ где S - площадь Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. этой поверхности; - сумма приложенных перпендикулярно сил. При неравномерном рассредотачивании сил по поверхности равенство определяет среднее давление на данную площадку, а в пределе, при стремлении S к кулю, - давление в данной точке:

По кинетической теории давление газа на стены сосуда появляется в итоге непрерывных ударов о их отдельных молекул. Эти Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. удары молекул о стены приводят к неким смешениям частиц материала стены и, означает, к ее деформации. Деформированная же стена действует на газ упругой силой, направленной в каждой точке перпендикулярно к стене. Сила эта равна по абсолютному значению и обратна по направлению силе, с которой газ действует на стену.

Определение Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. температуры в кинетической теории газов. В кинетической теории газов доказывается, что если две подсистемы (из схожих либо различных молекул) могут обмениваться энергией, то в состоянии равновесия оказываются равными средние кинетические энергии поступательного движения их молекул. Исходя из этого, кинетическая теория газов определяет температуру как величину, пропорциональную средней кинетической Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. энергии поступательного движения молекулы:

где k — неизменная Больцмана, которая выражается через универсальную газовую постоянную и число Авогадро (см. разд. 2.1): k = R/Na ~1,38•10 -23 Дж/К. Коэффициент пропорциональности избран так, чтоб уравнение состояния безупречного газа.

Внутренняя энергия данной массы безупречного газа зависит только от его температуры и не зависит ни от Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. давления, ни от объема.

5.3 Уравнение состояния безупречного газа. Уравнения изопроцессов безупречного газа.

Соотношение именуется уравнением состояния безупречного газа. Для 1-го моля хоть какого газа это соотношение воспринимает вид: pV=RT.

Изотермический процесс (T = const) Изотермическим процессом именуют квазистатический процесс, протекающий при неизменной температуре T. pV = const

Изохорный процесс (V = const) Изохорный Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. процесс – это процесс квазистатического нагревания либо остывания газа при неизменном объеме V и при условии, что количество вещества ν в сосуде остается постоянным.

Изобарный процесс (p = const)Изобарным процессом именуют квазистатический процесс, протекающий при постоянным давлении p.

5.4 Внутренняя энергия, методы ее конфигурации. Методы термообмена. Количество теплоты. 1-ый закон термодинамики как закон Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. сохранения энергии.

Газ, находящийся в состоянии термодинамического равновесия, можно охарактеризовывать внутренней энергией. Внутренней энергией именуют полную энергию его молекул. В термодинамике она содержит в себе суммарную кинетическую энергию термического движения молекул и потенциальную энергию их взаимодействия.

Существует два метода конфигурации внутренней энергии системы – механическая работа и теплопередача (термообмен).

Процесс Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. передачи энергии от 1-го тела к другому без совершения работы именуется

термообменом (теплопередачей).

Существует три вида термообмена:

1. теплопроводимость;

2. конвекция;

3. излучение.

1-ый закон термодинамики - это закон сохранения энергии, всераспространенный на термические явления. Он указывает, от каких обстоятельств зависит изменение внутренней энергии.

термодинамике рассматриваются тела, положение центра масс которых фактически не Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. изменяется. Механическая энергия таких тел остается неизменной, изменяться может только внутренняя энергия каждого тела.

В общем случае при переходе системы из 1-го состояния в другое внутренняя энергия меняется сразу как за счет совершения работы, так и за счет передачи теплоты.

1-ый закон термодинамики формулируется конкретно для таких общих Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. случаев:

Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из 1-го состояния в другое равно сумме работы наружных сил и количества теплоты, переданного системе:

Если система является изолированной, то работа наружных сил равна нулю (А = 0) и система не обменивается теплотой с окружающими телами (Q = 0). В данном случае согласно первому закону термодинамики либо U Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий.1=U2. Внутренняя энергия изолированной системы остается постоянной (сохраняется).

Внутренняя энергия термодинамической системы может изменяться 2-мя методами: средством совершения работы над системой и средством термообмена с окружающей средой. Энергия, которую получает либо теряет тело в процессе термообмена с окружающей средой, именуется коли́чеством теплоты́ либо просто теплотой.

5.5 Работа Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. газа, теплоемкость, изменение внутренней энергии, 1-ый закон термодинамики при изопроцессах.

Работой газа именуется его неквазистатическое расширение, также следующее давление на определенную поверхность (обычно данный закон выполним для газа, находящегося в закрытом пространстве, к примеру, поршне) под действием наружных сил.Теплоемкость– свойство материала всасывать определенное количество тепла при нагревании и выделять Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. его при охлаждении.Газ, находящийся в состоянии термодинамического равновесия, можно охарактеризовывать внутренней энергией.

Внутренней энергией именуют полную энергию его молекул. В термодинамике она содержит в себе суммарную кинетическую энергию термического движения молекул и потенциальную энергию их взаимодействия.Закон Генри — закон, по которому при неизменной температуре растворимость газа в данной Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий. воды прямо пропорциональна давлению этого газа над веществом. Закон подходящ только для безупречных смесей и низких давлений. Фактически, закон Генри констатирует довольно обычный факт: чем выше давление газа над поверхностью воды, тем сложнее растворенному в ней газу высвободиться. И это совсем разумно исходя из убеждений молекулярно-кинетической теории Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий., так как молекуле газа, чтоб вырваться на свободу с поверхности воды, необходимо преодолеть энергию соударений с молекулами газа над поверхностью, а чем выше давление и, как следствие, число молекул в приграничной области, тем труднее растворенной молекуле преодолеть этот барьер.


elementarnie-i-fundamentalnie-chastici-obmennij-mehanizm-vzaimodejstvij.html
elementarnie-ponyatiya-statistiki.html
elementarnie-strukturi-dannih.html