Embedded Files
Будова нашого Всесвіту дуже складна. Проте ми повинні хоч трохи розуміти її структуру. Тому на моєму сайті ви можете знайти безліч інформації з даного розділу фізики, що дозволить вам не тільки дізнатись багато нового, але і розширити ваші знання про світобудову.
Почнемо ми, мабуть, з будови дуже малої частинки, яка довгий час вважалася неподільною.
Атом
Атом
Атом (за Демокрітом) - найменша неподільна частинка.
Приблизно в 20 столітті визначили, що він складається з ядра та електронів, які рухаються навколо нього. Саме ядро утворюєтья з протонів та нейтронів.
Цікаво те, що всі знають дану структуру, проте не задумуються про будову частинок, з яких складається сам атом! Ці припущення визначили після появи нового розділу фізики в 1900 році - квантової механіки. Невизначеність характеристик та нерозуміння взаємодії сил на атомному рівні призвели до запитань. Ці запитання розв'язали молоді вчені початку 20 століття Е.Шредінгер, В.Гейзенберг, П.Дірак, Л.де Бройль.
Е.Шредінгер
Л.де Бройль
В.Гейзенберг
П.Дірак
Вони створили чудову та діючу модель атома, який складається з кварків. Дана структура пояснювала всі 3 види мікроскопічних сил: сильну, слабку та електромагнітну.Щоб детальніше зрозуміти їхню ідею, заглибимось в характеристики цих частинок.
Заряд та спін
Заряд та спін
Усім відома таблиця хіміка Менделеєва базувалась не тільки на існуванні елементів з різними масами та кількістю нуклонів (протонів, нейтронів), але і за квантовими числами елементів.
Основні 4 квантові числа визначають стан електронів, форму електронної хмари (вірогідних місць перебування електронів), заряд, спін та навіть ті дискретні значення енергії, яку набуває атом.
n - головне квантове число, номер періоду Z елемента;
l - орбітальне квантове число, l=n-1;
m - магнітне квантове число, m=2l+1;
s - спінове число; На малюнку ви можете побачити різні форми електронних хмар. Перші - легкі атоми, в яких m та s = 0. Важчі мають складнішу форму.
Крім того, розміщення електронів визначає принцип Паулі: в одному стані не може знаходитися більше 1 електрона.
Детальніше про квантові числа, спін та принцип Паулі ви можете ознайомитись, подивившись це відео:
Визначивши деякі характеристики елементів, перейдемо на ще більш мікроскопічний рівень.
Елементарні частинки
Елементарні частинки
Ядро, а саме адрони (протони та нейтрони) складаються з кварків.
Кварки - елементарні частинки, складові матерії. Усього їх шість. Кварки мать дуже цікаві назви: нижній d , верхній u, дивний s, чарівний c, красивий b, справжній t. Проте під час розпаду усі з них переходять на d-кварк та u-кварк.
Також є антикварки. Їх позначають з рискою зверху.
Кварки - ферміони, тому що мають спін 1/2. Заряд кварків різний: u-кварк має заряд 2/3, d-кварк - (-1/3).
Валентні кварки визначають квантові числа n,l,m,s адронів.
Кварки утворюють баріони (частинки, які складаються з 3 кварків), наприклад протони, та мезони (частинки з кварка та антикварка).
баріон з кварків
баріон з антикварків
мезон
Разом з кварками учені відкривалище багато елементарних частинок, такі як лептони. Лептони також мають спін 1/2. Серед них: електрон, мюон, тау, нейтрино. Вони всі взаємодіють з кварками.
Крім кварків та лептонів є ще і бозони.
Бозони - це переносники взяємодії вищевказаних частинок. Вони мають спін 1, заряд майже у всіх 0. Серед них відомий фотон, глюон, та інші бозони.
Ось малюнок для кращого запам'ятовування:
Крім того, щоб дана структура не суперечила принципу Паулі, для кварків вводять поняття кольорового заряду.
Тому розрізняють червоні, зелені та сині кварки. При їхній взаємодії глюон y переносить кольоровий заряд від одного кварка до іншого, після чого вони змінюють колір. Усе це описує наука - квантова хромодинаміка.
Описавши дану будову атома та характеристики частинок, які до нього входять, вчені змогли відповісти на безліч запитань та розв'язати непорозуміння. Річард Фейнман, Джордж Цвейг та інші вчені 20-21 століття продовжили ідеї Шредінгера, Гейзенберга, прокладаючи шлях до пізнання світу. Вони об'єднали 3 мікро сили в одну. Але є ще і 4! Наразі створюється нова теорія - теорія струн, яка має пояснити всі 4 сили в 1. Проте це буде ще нескоро. Тому нам залишається тільки чекати новітніх ідей, щоб відповісти на найважливіше запитання: з чого складається Всесвіт та як він зародився?
Дякую за увагу!
Автор статті Малер М.
Google Sites
Report abuse