კლასიკური ფიზიკის კანონები აღწერს მიკროსამყაროს. ელემენტარული ნაწილაკები და მათი თვისებები, როგორც მიკროსამყაროს ფიზიკა

მიკროსამყაროს თანამედროვე ფიზიკის შეჯამება :

1 . მიკროსამყარო შედგება ორი ტიპის ნაწილაკებისგან, რომლებიც ძირითადად განსხვავდებიან ზომით: ულტრა მიკრო სამყაროს ნაწილაკები. ( მაგალითად , ფოტონი ) და მიკროსამყაროს ნაწილაკები ( მაგალითად , ელექტრონი ). ულტრა მიკრო სამყარო არის სამი რიგით პატარა, ვიდრე მიკრო სამყაროს ნაწილაკები . ჩვეულებრივ 10-დან მინუს მეთვრამეტე ხარისხამდე .

2. ასე რომ, ჩვენ გვაქვს ნაწილაკების მოძრაობის სამი მიმართულება ( ბრინჯი .1 ) და , შესაბამისად , სამი მინდვრის სივრცე : გრავიტაციული ველი , ელექტრო და მაგნიტური ველი . ამის საფუძველზე შეიძლება საუბარი სამივე დარგის ერთიან ხასიათზე და ის , რომ სამივე ველი ერთმანეთისგან განუყოფელია მიკროსამყაროში . ( ბუნებაში არის რაღაცეები , მაგნიტური ველების ან ელექტრული ველების ცალკე შექმნა ). ამ განცხადების შედეგად, თუ ელექტრული დენის გამტარი შედის მაგნიტურ ველში , მაშინ მასზე ელექტრული ველი ვერ იმოქმედებს , რომელიც ყოველთვის ორთოგონალურია მაგნიტური ველის მიმართ .

3. ამას მივაქციოთ ყურადღება , რომ მიკროსამყაროს თითოეულ ნაწილაკს აქვს თავისუფლების კიდევ სამი ხარისხი , რომლებიც გამოიყენება მბრუნავი მოძრაობისთვის . იხილეთ ნახ. 1 . ფიზიკოსი ჰოპკინსი ამტკიცებს , რომ სივრცე შეიძლება გადავიდეს დროში და პირიქით . როგორ გავიგოთ ეს განცხადება ? ჩვენ ვიცით ენერგიის შენარჩუნების კანონი , რომელიც იკითხება : სხეულის კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის ჯამი მუდმივია . ნაწილაკების მოძრაობა მიკროსამყაროს სივრცეში რხევადია . რხევითი მოძრაობა არის ორი მოძრაობის დამატების შედეგი : მთარგმნელობითი და ბრუნვითი . კინემატიკური ენერგია არის მთარგმნელობითი მოძრაობის ენერგია , და პოტენციალი არის სივრცეში უმოძრაო სხეულის სხვადასხვა გზით შენახული ენერგია . თარგმანის მოძრაობა ხორციელდება სივრცეში , და ბრუნვის დროში და ამ მოძრაობებს აქვთ მათემატიკური სასაზღვრო პირობები , რომლის შესახებაც ფიზიკოსმა ჰოპკინსმა გვიამბო .

4. მე მჯერა , რომ ულტრა მიკროკოსმოსის ყველა ნაწილაკი ერთმანეთისგან მხოლოდ რხევის სიხშირით განსხვავდება . Მაგალითად , ულტრაიისფერი და ინფრაწითელი შუქი : იგივე ფოტონი , მაგრამ განსხვავებული სიხშირით . მე მჯერა , რომ სიხშირე ენერგიის შენახვის ფორმაა , ტ .ე. სიხშირე განსაზღვრავს ნაწილაკების კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის სიდიდეს . ვინაიდან აინშტაინის ფორმულა ითვალისწინებს მხოლოდ მოძრავი ნაწილაკების კინეტიკურ ენერგიას , მაშინ ეს ფორმულა უნდა გამოსწორდეს . როგორც ჩანს , ნაწილაკების მასა უნდა გავიგოთ, როგორც სპეციფიკური მასა , ტ . ე . რხევის სიხშირით შექმნილი მოცულობის მასა : ნაწილაკების მასა უნდა გაიყოს რხევის ამპლიტუდის ნამრავლზე და ტალღის სიგრძის ფართობზე ან ამ ტალღის მათემატიკური მოლოდინის მიხედვით..

5. მიკროსამყაროს თითოეული ელემენტარული ნაწილაკი შეიცავს ულტრა მიკრო ნაწილაკების თავის სპეციფიკურ ტიპს თავისი სიხშირით. Მაგალითად , ელექტრონი შეიცავს იმავე სიხშირის ფოტონებს ( ახალი სახელით: “ ბიონები ”), მაგრამ გამოსხივებული ფოტონის სიხშირე მორგებულია ელექტრონის კონკრეტული ორბიტის პირობებზე . სურათი 4 არის ამ ვარაუდის დასტური : ყველა ელექტრომაგნიტური ტალღა უნდა იყოს ერთნაირი სიგრძისა და ამპლიტუდის კონკრეტულ ორბიტაზე . მაგრამ ორბიტიდან სხვა ორბიტაზე გადასვლას თან ახლავს სიხშირის პარამეტრების ცვლილება : ტ . ე . ამპლიტუდები და ტალღის სიგრძე . თითოეულ ორბიტას აქვს პოტენციური ენერგიის საკუთარი ენერგეტიკული დონე. ეპ გეი , ენერგიის შენარჩუნების კანონის შედეგად . მიზეზი პ ე მიკროსამყაროს ელემენტარული ნაწილაკიდან ენერგეტიკული კვარკის რეგულარული ემისიის გამო, შეიძლება არსებობდეს რეზონანსული ფენომენები .

ორბიტაზე ელექტრონების ბლოკს აქვს ბრუნვის მომენტი , რომელიც არის ელექტრონების მასისა და ორბიტის რადიუსის ნამრავლი , რაც იწვევს თავად ორბიტების ბრუნვას . ატომში ელექტრონების თითოეული ორბიტა არსებითად არის ელექტრული დახურული წრე და, შესაბამისად, ქმნის ელექტრომაგნიტურ ველს თავის გარშემო.. ამრიგად, ორბიტაზე ელექტრონების სიჩქარე იგივეა , როგორც ელექტრო წრეში . ეს ველი იცავს ელექტრონებს ბირთვის პროტონებთან მიახლოებისგან. . მაგნიტური ველის ხაზების მიმართულება შეიძლება განისაზღვროს გიმლეტის წესით .

7 . ფიზიკურ ლიტერატურაში ნათქვამია , რომ ელექტრონს აქვს სპინი 2. მართლაც , როდესაც ფოტონი ემიტირებულია, ის ბრუნავს 90 გრადუსით , ტ . ე . 1-ისთვის / 2 ზურგი უბრუნდება საწყის პოზიციას , რომელიც იძლევა კიდევ 1-ს / 2 უკან . შემდეგი, ცვლის ბრუნვის სახეს და ისევ 1 / 2 და 1 / 2 , ტ . ე . ჯამური დატრიალება არის 2 .

7. ჩვენი სამყარო - ფიზიკურად დახურული სივრცე . ის შემოიფარგლება ფიზიკური მუდმივებით : მაგალითად , სინათლის სიჩქარე წამში 300000 კმ ან ტემპერატურის ზღვარი 273 , 16 გრადუსი ცელსიუსით . მაშასადამე, მასში სრულდება ენერგიის შენარჩუნების კანონი და ამიტომ ის უკვე არსებობს მილიარდობით წლის განმავლობაში. . როგორ შეიძლება ახსნას ფაქტი , რომ ორბიტებზე პლანეტების მოძრაობა არ შეწყვეტილა ? ვარაუდით , რომ პლანეტები ინერციით მოძრაობენ აფეთქების იმპულსის შემდეგ , მაშინ ეს ენერგია მილიარდობით წლის განმავლობაში გარკვეულწილად დაიკარგება მეტეორიტებთან და მზის ქართან შეხვედრის გამო.. შენიშვნა , რომ ულტრა მიკრო სამყაროს ნაწილაკები მოძრაობისას ახდენენ რხევად მოძრაობებს მათი მოძრაობის ტრაექტორიის გარშემო, ტ . ე . მათი მოძრაობა არის გარკვეული სიხშირის რხევითი პროცესი . ბუნებაში რხევითი პროცესი არის პოტენციური ენერგიის კინეტიკურ ენერგიად გადასვლა და პირიქით. აქედან გამომდინარეობს, რომ , რომ რომელიმე სხეულის მოძრაობამ დახურულ სივრცეში უნდა გამოიყენოს პოტენციური ენერგიის მარაგი სიხშირის მექანიზმის დახმარებით.

ჩვენ არ ვიცით, რატომ არის ტემპერატურა , ვაკუუმი ზღუდავს და ზღუდავს სინათლის სიჩქარეს . შესაძლოა კრიოპლაზმა არსებობს , რაღაც შავი ხვრელის მსგავსი , შემამცირებელი ენერგია გვ გიუ გარკვეულწილად , რის შემდეგაც ხდება დიდი აფეთქება .

8. ექსპერიმენტულად, მეცნიერებმა ვერ მიაღწიეს სინათლის სიჩქარეს ან ნულ კელვინის ტემპერატურას . ისინი მხოლოდ ასიმპტომურად მცირე რაოდენობით უახლოვდებიან ამ საზღვრებს. . ეს ექსპერიმენტები მოითხოვდა ენერგიის უზარმაზარ ხარჯვას. . ამრიგად, დაარსდა , რომ მცირე ღირებულების რეგიონში არის უზარმაზარი ენერგიის ხარჯები . კლასიკური ფიზიკიდან ვიცით ძალის ფორმულა ფ მასების ურთიერთქმედებაში :მ 1 მ 2 სადაც რ არის მანძილი მასებს შორის :

F=m 1 *მ 2 /r^ 2 . პროტონის ან ელექტრონის წონა არის დაახლოებით 0 , 91 * 10 სიმძლავრის მინუს 31 კგ ( წონა გაცილებით ნაკლებია ), სიმკვრივე 6 , 1 * 10-დან მე-17 ხარისხამდე კგ / მ ^ 3 . მანძილი ნაწილაკებს შორის სუსტი ურთიერთქმედების დროს ( 2 * 10-დან მინუს 1-მდე 5 ხარისხი ) მ და ძლიერი ურთიერთქმედებით ( 10 მინუს 18 ხარისხამდე ) ცნობილია . თუმცა ამ ნაწილაკების მიზიდულობის ძალის გაანგარიშებისას უნდა გავითვალისწინოთ ის ფაქტი , რომ თითოეული მიკრო ნაწილაკი არის მიკრო რხევადი წრე . შეხედე ო აბზაცის განმარტება 10. კლასიკური ფიზიკის ფორმულის გამოყენება მიკროსამყაროს ნაწილაკების ურთიერთქმედების გამოთვლებში გვიჩვენებს, რომ , რომ არ არსებობს საზღვრები კლასიკურ ფიზიკასა და კვანტურ ან რელატივისტურს შორის .

9. დამუხტული ობიექტები , მაგალითად , ელექტრონები არიან არა მხოლოდ ელექტროსტატიკური ველის, არამედ ელექტრული დენის მიზეზი. ამ ორ ფენომენს შორის მნიშვნელოვანი განსხვავებაა. ელექტროსტატიკური ველის გაჩენისთვის საჭიროა სივრცეში რაღაცნაირად დაფიქსირებული უმოძრაო მუხტები, ხოლო ელექტრული დენის წარმოქმნისთვის, პირიქით, საჭიროა თავისუფალი, არა ფიქსირებული დამუხტული ნაწილაკების არსებობა, რაც უმოძრაო მუხტების ელექტროსტატიკურ ველში. მოვიდეს მდგომარეობა მოწესრიგებული მოძრაობა საველე ხაზების გასწვრივ . Მაგალითად , ელექტრული გამონადენი სტატიკური ელექტროენერგია , კონცენტრირებულია ჭექა-ქუხილში - ელვა . ეს მოძრაობა არის ელექტროობა .

10. მაგრამ არსებობს ელექტრული დენის წარმოქმნის კიდევ ერთი მიზეზი . ელექტრონის ტიპის თითოეულ ულტრა და მიკრო ნაწილაკს აქვს საკუთარი რხევის სიხშირე და , შესაბამისად , არის მიკრო ოსცილაციური წრე , რომელსაც ჯოზეფ ტომსონის ფორმულა ეხება :

f = 1/2 P არის კვადრატული ფესვი L*C, სადაც L = 2*EL/I კვადრატში და

C = 2*Ec/U კვადრატში , სადაც ე 1 გ და ე 1ლ არის ელექტრული ველის და მაგნიტური ნაკადის ენერგია, შესაბამისად . ფორმულა აჩვენებს მუდმივ ურთიერთობას შორის L( ჰენრიში , ) და C ( ფარადებში , რომლებიც გარდაიქმნება სანტიმეტრებად ).

( ინდუქციური ერთეული in სისტემა GHS; ერთი სმ = 1 10 -9 გნ( ჰენრი ), სმ , სმ ... ტევადობა, სანტიმეტრი - სიმძლავრის ერთეული სისტემა GHS = 1 10 -12 ვ( ფარადები ), სმ . )

თუ ამ სიდიდეების ზომები სანტიმეტრებშია , მაშინ ამ ფორმულის მნიშვნელი არის წრის გარშემოწერილობა . შესაბამისად , ელექტრონის გარშემო ელექტრული ველი არის კოაქსიალური წრეების სერია . წრის რადიუსის გაზრდით, ულტრა მიკრო ნაწილაკების სიჩქარე უნდა გაიზარდოს პერიოდიდან , ანუ ელექტრონის რხევის სიხშირე -ვ მუდმივი . ამის შედეგი კინეტიკური ენერგიის მოხმარება უფრო შორეული ნაწილაკებისთვის იზრდება და მცირდება გამტარში ელექტრული დენის გამოწვევის უნარი..

მაგრამ მოდით შევხედოთ სურათს 3. , სადაც ნაჩვენებია , რომ ვექტორები ე 1 თან და ე 1ლ სივრცეში გამოყოფილი და ორთოგონალური . ეს გარემოება გასათვალისწინებელია გამტარში ელექტრული დენის გამოწვევისას . თუ ენერგიის შენარჩუნების კანონს გამოვიყენებთ E სიდიდეებზე 1ლ და ე 1 თან , შემდეგ ე 1ლ არის მოძრავი ელექტრონების ნაკადის კინეტიკური ენერგია -მე, ა ე 1 c არის ელექტრული ველის პოტენციური ენერგია მისი ინტენსივობის ფუნქციის მიხედვით U. ენერგია E1 ლ და E1c რეაქტიული . მიკროკოსმოსის ნაწილაკების შემთხვევაში, მათი ვექტორები ორთოგონალურია OS-ის კოორდინატთა ღერძის მიმართ. , მაგრამ არიან ორთოგონალური კოორდინატების სხვადასხვა სიბრტყეში . (C მოტრი ბრინჯი . 2 ). ორივე ვექტორი გამოყოფილია სივრცეში . ამიტომ მათი ურთიერთ განადგურება არ ხდება და მიკრონაწილაკების სიხშირე დროში არ იშლება. .

ელექტრულ სქემებში რეაქტიულობა ჩვეულებრივ აღინიშნება X , და მთლიანი წინააღმდეგობა AC სქემებში Z, აქტიური წინააღმდეგობა - რ და ყველა წინააღმდეგობის ჯამს წინაღობა ეწოდება . Z = R+jX

წინაღობის მოდული არის ძაბვისა და დენის ამპლიტუდების თანაფარდობა, ხოლო ფაზა არის განსხვავება ძაბვისა და დენის ფაზებს შორის.

Თუ X >0 ამბობენ, რომ რეაქტიულობა ინდუქციურია

Თუ X =0 ამბობენ, რომ წინაღობა არის წმინდა რეზისტენტული (აქტიური)

ევროპა თუ არა X <0 говорят, что реактивное сопротивлние является ёмкостным .

რეალურ რხევად წრეში , გამოყენებული , მაგალითად , რადიოინჟინერიაში , რეაქტიული ინდუქციური ენერგიის კომპენსირება შეგვიძლია მისი ტევადობითი რეაქტიული ენერგიით, რადგან რეაქტიული ტევადობით დენის ვექტორი მიჰყავს ძაბვას, ხოლო ინდუქციური დენის ვექტორი ჩამორჩება ძაბვას 90 გრადუსით და ისინი ერთ სიბრტყეში არიან, მაგრამ არა ერთდროული.. ვინაიდან ინდუქციურობის ერთ-ერთი მახასიათებელია მასში დენის უცვლელი შენარჩუნების უნარი, მაშინ როდესაც დატვირთვის დენი მიედინება, ფაზის ცვლა დენსა და ძაბვას შორის (დენი „ჩამორჩება“ ძაბვას ფაზის კუთხით). დენის და ძაბვის სხვადასხვა ნიშნები ფაზური ცვლის პერიოდისთვის, შედეგად, იწვევს ინდუქციების ელექტრომაგნიტური ველების ენერგიის შემცირებას, რომელიც ავსებს ქსელიდან. სამრეწველო მომხმარებლების უმეტესობისთვის ეს ნიშნავს შემდეგს: ელექტროენერგიის წყაროსა და მომხმარებელს შორის ქსელების გასწვრივ, აქტიური ენერგიის გარდა, რომელიც ასრულებს სასარგებლო სამუშაოს, ასევე მიედინება რეაქტიული ენერგია, რომელიც არ ასრულებს სასარგებლო სამუშაოს.

ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარეობს, რომ , რა დ გამტარის ელექტრული დენის არსებობისთვის საჭიროა ენერგიის მიწოდება გარედან სახით ელექტრომაგნიტური ველები.

დამატებითი განმარტება . ტევადობა რ იზრდება ელექტრომაგნიტის შემობრუნების რაოდენობასთან ერთად .

R = 1/(2 π*C*f), სადაც ვ- სიხშირე , და C- ტევადობა .

ინდუქციურობა L=N 2 * μ *ა/ლ,

სადაც L- ინდუქციურობა , N- მავთულის გამტარის შემობრუნების რაოდენობა, µ - ბირთვის გამტარიანობის კოეფიციენტი , ა- ძირითადი მოცულობა ,ლ- ბირთვის საშუალო სიგრძე .

f = 1/(2 π*√(L*C))

შესაბამისად , R = 1/(4π 2 * C * N * √( μ * ა / ლ)).

იმისათვის, რომ გავიგოთ ფოტონის თვისებები, ჩავატარებთ მარტივ ექსპერიმენტს. მოდით, ერთი და იმავე წონის ორი ბურთი, ერთი და იგივე სიმაღლიდან, ფოლადის თეფშზე დავაგდოთ. ერთი პლასტილინის ბურთი და მეორე ბურთი- ფოლადი. ადვილი მისახვედრია, რომ ფირფიტიდან მობრუნების რაოდენობა მათთვის განსხვავებულია და მეტი ფოლადის ბურთისთვის. მობრუნების მნიშვნელობა განისაზღვრება ბურთების მასალების ელასტიური დეფორმაციით. ახლა მოდით გავუგზავნოთ სინათლის სხივი ღუმელშია , ანუ ფოტონების ნაკადი. ოპტიკიდან ცნობილია, რომ სხივის დაცემის კუთხე მკაცრად ტოლია არეკვლის კუთხეს. როდესაც ორი სხეული ერთმანეთს ეჯახება, ისინი ცვლის ენერგიას მათი მასის პროპორციულად. ფოტონის სხივის შემთხვევაში ეს უკანასკნელი მხოლოდ მოძრაობის ვექტორს ცვლის. ამ ფაქტიდან არ გამომდინარეობს დასკვნა ფოტონის ელასტიური დეფორმაციის უჩვეულოდ მაღალი მნიშვნელობის შესახებ, ანუ სუპერელასტიურობის შესახებ. ჩვენ ხომ კარგად ვიცნობთ ზოგიერთი შენადნობის ზედმეტად პლასტიურობის ფენომენს.

11. რა როლი აქვს დრეკად დეფორმაციას მიკროსამყაროში? ჩვენ ვიცით, რომ შეკუმშულ ზამბარას აქვს პოტენციური ენერგია, რომლის ღირებულება რაც უფრო დიდია, მით უფრო მაღალია ზამბარის დრეკადი დეფორმაცია. ჩვენ ვიცით, რომ რხევის პროცესის დროს პოტენციური ენერგია გარდაიქმნება კინეტიკურ ენერგიად და პირიქით. ასევე ცნობილია, რომ მიკროსამყაროს ყველა ნაწილაკი ასრულებს რხევის მოძრაობას, ანუ მათ აქვთ საკუთარი რხევის სიხშირე, რომელიც ქმნის ელექტრომაგნიტურ ველს ნაწილაკების გარშემო. ამრიგად, მიკროკოსმოსის თითოეული ნაწილაკი არის მიკრო რხევადი წრე, როგორც რადიოინჟინერიის რხევითი წრე. ამრიგად, ელექტრომაგნიტურმა ველმა უნდა შექმნას ბრუნვის მომენტი ნაწილაკში:M=r მე *ფ მე , მე - სად არის ამ მომენტის გამოყენების გარკვეული წერტილი.გაითვალისწინეთ,რომ მიკრონაწილაკების სიხშირე არ იცვლება დროთა განმავლობაში.ამიტომ ბრუნვის სიდიდე და მისი გამომწვევი ელექტრული დენის სიდიდე არ იცვლება დროთა განმავლობაში. და ეს შესაძლებელია მხოლოდ ზეგამტარობის შემთხვევაში!

ეს ბრუნი ბრუნავს ნაწილაკს X და Y ღერძების გარშემო თანმიმდევრულად, რაც ქმნის ელასტიურ ბრუნვის დეფორმაციას. ეს სუპერელასტიური დეფორმაციები ნაწილაკს უბრუნებს პირვანდელ მდგომარეობას. ამრიგად, ნაწილაკების რხევითი მოძრაობა იქმნება ტორსიის ელასტიურ დეფორმაციაში ჩადებული პოტენციური ენერგიის გადასვლისას ნაწილაკების მოძრაობის კინეტიკურ ენერგიაში ღერძის გასწვრივ სივრცეში.ზ .

ასეთი გადასვლის მექანიზმი შეიძლება წარმოვიდგინოთ, როგორც პასტის მილის გადახვევა. ფაქტობრივად, მოცულობის ცვლილება იწვევს პასტის ექსტრუზიას მილის ღიობიდან, რომელიც მდებარეობს მილის გადახვევის სიბრტყის პერპენდიკულარულად. ეს შინაგანი იმპულსი იწვევს ნაწილაკების მოძრაობას ღერძის გასწვრივზ. არის მაღალი ეფექტურობის ნანოძრავა. მსგავსი რამ შეინიშნება საცვლების ბორბალში ე.წ. თუ ასეთი ბორბლის ღერძი არ ფიქსირდება, მაშინ მბრუნავი ბორბლის ნაცვლად მივიღებთ მისი მთარგმნელობითი გორგოლაჭის მოძრაობას.ამ ძრავის განსახორციელებლად საჭიროა შეიქმნას მასალა ელასტიური ბრუნვის დეფორმაციის უჩვეულოდ მაღალი მნიშვნელობებით. . შემდეგ გაიხსნება გზა სინათლის სიჩქარით მოგზაურობისთვის.

12. მიკრონაწილაკების ასეთი უკიდურესად მაღალი თვისებები გვხვდება მასალებში ნულ კელვინთან ახლოს ტემპერატურაზე. არ აქვს მნიშვნელობა პერიოდულად იკუმშება რაიმე სახის შავ ხვრელში, რომელიც არის კრიოპლაზმა კელვინის ტემპერატურაზე. ეს მატერია სუპერ თვისებების წყალობით არ არის პოტენციური ენერგიის აკუმულატორი, რომელიც კრიტიკულ დონეს რომ მიაღწევს, აფეთქებით კინეტიკურ ენერგიად გარდაიქმნება?

მიკროსამყაროს ფიზიკა

მატერიის სტრუქტურული დონეები ფიზიკაში

(სურათის ჩასმა)

ნივთიერებების სტრუქტურული დონეები მიკროსამყაროში

მოლეკულური დონე- ნივთიერებების მოლეკულური სტრუქტურის დონე. მოლეკულა - ერთიანი კვანტურ-მექანიკური სისტემა, რომელიც აერთიანებს ატომებს

ატომური დონე- ნივთიერებების ატომური სტრუქტურის დონე.

ატომი - მიკროსამყაროს სტრუქტურული ელემენტი, რომელიც შედგება ბირთვისა და ელექტრონული გარსისგან.

ნუკლეონის დონე- ბირთვის დონე და მისი შემადგენელი ნაწილაკები.

ნუკლეონი - პროტონისა და ნეიტრონის ზოგადი სახელწოდება, რომლებიც ატომის ბირთვების შემადგენელი ნაწილებია.

კვარკის დონე- ელემენტარული ნაწილაკების დონე - კვარკები და ლეპტონები

ატომის სტრუქტურა

ატომების ზომები დაახლოებით 10-10 მ.

ყველა ელემენტის ატომების ბირთვების ზომებია დაახლოებით 10-15 მ, რაც ათობით ათასი ჯერ მცირეა ატომების ზომაზე.

ატომის ბირთვი დადებითია, ხოლო ელექტრონები, რომლებიც ბრუნავენ ბირთვს, ატარებენ უარყოფით ელექტრო მუხტს. ბირთვის დადებითი მუხტი უდრის ელექტრონების უარყოფითი მუხტების ჯამს. ატომი ელექტრულად ნეიტრალურია.

რეზერფორდის ატომის პლანეტარული მოდელი . (სურათის ჩასმა)

ნაჩვენებია ოთხი ელექტრონის წრიული ორბიტა.

ორბიტებზე ელექტრონები ინარჩუნებს ელექტრული მიზიდულობის ძალებს მათსა და ატომის ბირთვს შორის.

ელექტრონი არ შეიძლება იყოს იმავე ენერგეტიკულ მდგომარეობაში. ელექტრონულ გარსში ელექტრონები განლაგებულია ფენებად. თითოეული გარსი შეიცავს გარკვეულ რაოდენობას: პირველ ფენაში ბირთვთან ყველაზე ახლოს - 2, მეორეში - 8, მესამეში - 18, მეოთხეში - 32 და ა.შ. მეორე ფენის შემდეგ ელექტრონების ორბიტები გამოითვლება ქვეფენებად. .

ატომის ენერგეტიკული დონეები და ფოტონების შთანთქმისა და გამოსხივების პროცესების პირობითი გამოსახულება (იხილეთ სურათი)

დაბალი ენერგეტიკული დონიდან მაღალ ენერგეტიკულ დონეზე გადასვლისას ატომი შთანთქავს ენერგიას (ენერგიის კვანტს) გადასვლებს შორის ენერგიის სხვაობის ტოლი. ატომი ასხივებს ენერგიის კვანტს, თუ ატომში ელექტრონი გადადის უფრო მაღალი ენერგეტიკული დონიდან ქვედაზე (ხტუნავს).

ელემენტარული ნაწილაკების ზოგადი კლასიფიკაცია

ელემენტარული ნაწილაკები- ეს არის განუყოფელი ნაწილაკები, რომელთა შინაგანი სტრუქტურა არ არის სხვა თავისუფალი ნაწილაკების ასოციაცია, ისინი არ არიან ატომები ან ატომური ბირთვები, გარდა პროტონისა.

კლასიფიკაცია

ფოტონები

ელექტრონები

ბარიონები

ნეიტრონი

ელემენტარული ნაწილაკების ძირითადი მახასიათებლები

წონა

ლეპტონები (მსუბუქი)

მეზონები (საშუალო)

ბარიონები (მძიმე)

Სიცოცხლის განმავლობაში

სტაბილური

კვაზი-სტაბილური (დაშლა სუსტი და ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებისას)

რეზონანსები (არასტაბილური ხანმოკლე ნაწილაკები იშლება ძლიერი ურთიერთქმედების გამო)

ურთიერთქმედება მიკროსამყაროში

ძლიერი ურთიერთქმედებაუზრუნველყოფს ძლიერ შეკავშირებას და ნეიტრონებს ატომების ბირთვებში, კვარკებს ნუკლეონებში

ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებაუზრუნველყოფს ელექტრონების კავშირს ბირთვებთან, ატომებთან მოლეკულებში

სუსტი ურთიერთქმედებაუზრუნველყოფს გადასვლას სხვადასხვა ტიპის კვარკებს შორის, კერძოდ, განსაზღვრავს ნეიტრონების დაშლას, იწვევს ორმხრივ გადასვლებს სხვადასხვა ტიპის ლეპტონებს შორის

გრავიტაციული ურთიერთქმედებამიკროსამყაროში 10-13 სმ მანძილზე არ შეიძლება იგნორირება, თუმცა 10-33 სმ რიგის მანძილზე იწყება ფიზიკური ვაკუუმის განსაკუთრებული თვისებები - ვირტუალური სუპერმძიმე ნაწილაკები თავს აკრავს გრავიტაციული ველით, რომელიც ამახინჯებს სივრცის გეომეტრია

ელემენტარული ნაწილაკების ურთიერთქმედების მახასიათებლები

ურთიერთქმედების ტიპი	შედარებითი ინტენსივობა	დიაპაზონი სმ	ნაწილაკები, რომელთა შორის ურთიერთქმედებაა	ნაწილაკები - ურთიერთქმედების მატარებლები
ურთიერთქმედების ტიპი	შედარებითი ინტენსივობა	დიაპაზონი სმ	ნაწილაკები, რომელთა შორის ურთიერთქმედებაა	სათაური	მასა GeV
ძლიერი			ადრონები (ნეიტრონები, პროტონები, მეზონები)	გლუონები
ელექტრომაგნიტური			ყველა ელექტრულად დამუხტული სხეული და ნაწილაკი	ფოტონი
სუსტი			ყველა ელემენტარული ნაწილაკი ფოტონების გარდა	ვექტორული ობოზონები ვ + , ვ - , ზ 0
გრავიტაციული			ყველა ნაწილაკი	გრავიტონები (ჰიპოთეტური ნაწილაკი)

მატერიის ორგანიზაციის სტრუქტურული დონეები (დარგი)

ველი

გრავიტაციული (კვანტ-გრავიტონები)

ელექტრომაგნიტური (კვანტები - ფოტონები)

ბირთვული (კვანტ-მეზონები)

ელექტრონი - დადებითი (კვანტური - ელექტრონები, პოზიტრონები)

მატერიის ორგანიზაციის სტრუქტურული დონეები (სუბსტანცია და ველი)

ნივთიერება და ველი განსხვავებულია

დასასვენებელი მასით

მოძრაობის კანონების მიხედვით

გამტარიანობის ხარისხის მიხედვით

მასისა და ენერგიის კონცენტრაციის ხარისხის მიხედვით

როგორც კორპუსკულური და ტალღოვანი ერთეულები

ზოგადი დასკვნა : განსხვავება ნივთიერებებსა და ველებს შორის სწორად ახასიათებს რეალურ სამყაროს მაკროსკოპულ დაახლოებაში. ეს განსხვავება არ არის აბსოლუტური და მიკრო-ობიექტებზე გადასვლისას აშკარად ვლინდება მისი ფარდობითობა. მიკროსამყაროში ცნებები "ნაწილაკები" (ნივთიერება) და "ტალღები" (ველები) მოქმედებენ როგორც დამატებითი მახასიათებლები, რომლებიც გამოხატავს მიკრო-ობიექტების არსის შინაგან შეუსაბამობას.

კვარკები შემადგენელი ელემენტარული ნაწილაკებია

ყველა კვარკს აქვს წილადი ელექტრული მუხტი. კვარკებს ახასიათებთ უცნაურობა, ხიბლი და სილამაზე.

ბარიონის მუხტი ყველა კვარკისთვის არის 1/3, მათი შესაბამისი ანტიკვარკებისთვის არის 1/3. თითოეულ კვარკს აქვს სამი მდგომარეობა, ამ მდგომარეობებს ეწოდება ფერი: R - წითელი, G - მწვანე და B - ლურჯი

კვანტური ფიზიკა

კვანტური ფიზიკა −ფიზიკის დარგი, რომელიც სწავლობს მიკროსამყაროს თანდაყოლილ მოვლენებს, ე.ი. 10-10 მ ან ნაკლები ზომის ობიექტები. მიკროსამყაროში მომხდარი ფენომენების სპეციფიკა, უპირველეს ყოვლისა, პირდაპირი, ე.ი. გრძნობების (ძირითადად ხედვის) მეშვეობით მიმდინარე პროცესების შესახებ ინფორმაციის მოპოვება. მიკროსამყაროს ფენომენების აღწერისთვის საჭიროა ფუნდამენტურად ახალი მიდგომები და მეთოდები, რომლებიც დაფუძნებულია ექსპერიმენტულად გაზომილ სიდიდეებზე.
კვანტური ფიზიკის დაბადებას წინ უძღოდა დრამატული ვითარება ფიზიკაში მე-19 საუკუნის ბოლოს. კლასიკურ ფიზიკას არ შეუძლია ადეკვატურად აღწეროს წონასწორული გამოსხივების სპექტრი. იმ დროს თერმული გამოსხივება განიხილებოდა, როგორც სიბრტყე ტალღების ერთობლიობა და მისი თეორიული აღწერა კარგად ეთანხმებოდა ექსპერიმენტს. თუმცა, მაღალ სიხშირეებზე, პროგნოზირებული გამოსხივების ენერგიის სიმკვრივე უსასრულობამდე უნდა გაიზარდოს. ეს სიტუაცია ცნობილია როგორც "ულტრაიისფერი კატასტროფა".

სიტუაციიდან მოულოდნელი გამოსავალი შემოგვთავაზა გერმანელმა ფიზიკოსმა მაქს პლანკმა (მაქს კარლ ერნსტ ლუდვიგ პლანკი). მისი იდეა იყო, რომ გამოსხივება ხდება ცალკეულ კვანტებში და ელექტრომაგნიტური ტალღის ენერგია არ შეიძლება იყოს თვითნებური, როგორც ამას სჯეროდა კლასიკურ ფიზიკაში, მაგრამ უნდა აიღოს გარკვეული მნიშვნელობები პროპორციული რაღაც ძალიან მცირე h-ის (უდრის 6,63 10 -34 J. ს), რომელსაც შემდეგ ეწოდა პლანკის მუდმივი. მაშინ მთლიანი ენერგიის სიმკვრივე აღარ შეიძლება ჩაითვალოს უწყვეტ სიდიდედ, არამედ შედგება მრავალი ენერგიის ნაწილისგან (კვანტები), რომელთა ჯამი არ შეიძლება იყოს ისეთი დიდი, როგორც კლასიკური ჰიპოთეზები იყო ნაწინასწარმეტყველები. რადიაციული სიმკვრივისა და „ულტრაიისფერი კატასტროფის“ პრობლემა წარმატებით მოგვარდა. 1918 წელს ენერგეტიკული კვანტის აღმოჩენისთვის მაქს პლანკს მიენიჭა ნობელის პრემია.
კვანტის დანერგვამ შესაძლებელი გახადა მრავალი სხვა საკითხის გადაჭრა, რომლებიც მაშინ მეცნიერების წინაშე დგას. პლანკის ენერგიის კვანტის იდეის გამოყენებით, ალბერტ აინშტაინმა 1905 წელს გამოიღო ფოტოელექტრული ეფექტის განტოლება E = hν + W, სადაც E არის ელექტრონების კინეტიკური ენერგია, ν არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სიხშირე, h არის პლანკის მუდმივი და W. არის ელექტრონების სამუშაო ფუნქცია მოცემული ნივთიერებისთვის. ამ შემთხვევაში ყველაზე მნიშვნელოვანი მიღწევა იყო ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ენერგიის დანერგვა, როგორც ფუნქცია, რომელიც დამოკიდებულია გამოსხივების სიხშირეზე (ან ტალღის სიგრძეზე), რამაც გამოიწვია ელექტრომაგნიტური ტალღების მასშტაბის შექმნა.
კვანტის იდეამ განაპირობა დასკვნა მიკროსამყაროში მომხდარი ფენომენების დისკრეტულობის შესახებ, რომელიც მოგვიანებით გამოიყენეს ატომებისა და ატომების ბირთვების ენერგიის დონის შესასწავლად.

სხვადასხვა ტიპის ნაწილაკების ტალღის სიგრძის დამოკიდებულება მათ ენერგიაზე
(ბირთვული ერთეულები - MeV = 1.6 10 -13 J, fm = 10 -15 მ)

მიკროკოსმოსის ფენომენების დისკრეტულობის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი შედეგი იყო ლუი დე ბროლის მიერ (1929) აღმოჩენა ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობის უნივერსალურობის, ე.ი. ის ფაქტი, რომ მიკროკოსმოსის ობიექტებს ერთდროულად აქვთ როგორც ტალღური, ასევე კორპუსკულური ბუნება. ამან შესაძლებელი გახადა არა მხოლოდ აეხსნა მთელი რიგი ფენომენები, რომლებიც დაკავშირებულია ნაწილაკების ურთიერთქმედებასთან მატერიასთან (მაგალითად, ნაწილაკების დიფრაქცია), არამედ შემდგომში შემუშავებულიყო რადიაციის გამოყენების მეთოდები ნაწილაკებზე ზემოქმედებისთვის, რამაც გამოიწვია მთავარი თანამედროვე. მატერიის შესწავლის ინსტრუმენტი - ამაჩქარებლები.
1920-იანი წლების მეორე ნახევარში შეიქმნა კვანტური ფენომენების აღწერის თეორიული აპარატი. კვანტური მექანიკა. მის შექმნაში უდიდესი წვლილი შეიტანეს ვერნერ ჰაიზენბერგმა, ერვინ შრედინგერმა, ნილს ბორმა, პოლ დირაკმა, ვოლფგანგ პაულიმ, მაქს ბორნმა და სხვებმა.
კვანტური მექანიკა თანამედროვე ფიზიკის ცალკე, კარგად განვითარებული ნაწილია. მისი ღრმა ასიმილაციისთვის საჭიროა კარგი მათემატიკური ფონი, რომელიც სცილდება მრავალი უნივერსიტეტის ფიზიკის კურსის ფარგლებს. თუმცა, კვანტური მექანიკის ძირითადი ცნებების ახსნა არც ისე რთულია. ეს ძირითადი ცნებები, პირველ რიგში, მოიცავს კვანტიზაციის ფიზიკურ მნიშვნელობას, გაურკვევლობის პრინციპს და ტალღის ფუნქციას.
მიკროსამყაროში მდგომარეობათა დისკრეტულობის ფიზიკური მნიშვნელობა, უპირველეს ყოვლისა, დაკავშირებულია პლანკის მუდმივის ფიზიკურ მნიშვნელობასთან. მისი ღირებულების სიმცირე განსაზღვრავს ურთიერთქმედების მასშტაბიმიკროსამყაროში. მართლაც, მაკროკოსმოსსა და კლასიკურ ცნებებზე გადასვლისას პლანკის მუდმივის მსგავსი სიდიდეები უმნიშვნელო ხდება და უმეტეს შემთხვევაში ჩვენ მათ ნულს ვთვლით. ამ შემთხვევაში ზღვრამდე ხდება ე.წ. კლასიკური ფიზიკის პრინციპები შეიძლება ჩაითვალოს კვანტური ფიზიკის საბოლოო ვერსიად, როდესაც მაკროობიექტების მასები, ზომები და სხვა პარამეტრები, უზარმაზარი მიკროსამყაროს მასშტაბით, ანულირებს იმ ურთიერთქმედებებს, რომლებიც მნიშვნელოვანია მიკროკოსმოსში. მაშასადამე, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ პლანკის მუდმივი არის კავშირი მიკრო და მაკრო სამყაროს ფენომენებს შორის.
ეს განსაკუთრებით კარგად ჩანს მიკროსამყაროში სახელმწიფოების დისკრეტულობის მაგალითზე. მაგალითად, ატომის ენერგეტიკულ მდგომარეობებს შორის სხვაობა შეიძლება იყოს ელექტრონ ვოლტის მეათედი (მიკროსამყაროს ენერგიის ერთეული, ტოლია 1,6·10 -19 ჯ). საკმარისია გავიხსენოთ, რომ ერთი ჭიქა წყლის ადუღებას ათეულობით კილოჯოული სჭირდება და ცხადი ხდება, რომ კლასიკური ფიზიკის თვალსაზრისით, ასეთი დისკრეტულობა აბსოლუტურად შეუმჩნეველია! სწორედ ამიტომ, ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ იმ პროცესების უწყვეტობაზე, რომლებიც ჩვენს გარშემოა, მიუხედავად იმ ფენომენების ხანგრძლივი და სტაბილურად დადასტურებული დისკრეტულობისა, რომელიც ხდება ატომებსა და ატომების ბირთვებში.
ამავე მიზეზით, მიკროსამყაროს ფიზიკის ისეთი ფუნდამენტური პრინციპი, როგორიცაა გაურკვევლობის პრინციპი, შემოთავაზებული W. Heisenberg-ის მიერ 1927 წელს
ქვემოთ მოყვანილი სურათი ხსნის მიკროკოსმოსში გაურკვევლობის პრინციპის დანერგვის აუცილებლობას და მაკროკოსმოსში ამ მოთხოვნილების არარსებობას.

მართლაც, მაკროობიექტზე (ქანდაკებაზე) გარეგანი წყაროს (შუქის) გავლენის ხარისხი შეუდარებელია მის პარამეტრებთან (მაგალითად, მასა გარდაიქმნება ეკვივალენტურ ენერგიად).
სხვა საქმეა, როდესაც მიკრო-ობიექტი ხდება გავლენის ობიექტი. ატომში ელექტრონის ენერგია ათობით (იშვიათად მეტი) ელექტრონ ვოლტს შეადგენს და ზემოქმედების ხარისხი საკმაოდ შეესაბამება ამ ენერგიას. ამრიგად, მცდელობისას ზუსტად გაზომეთმიკრო-ობიექტის ნებისმიერ პარამეტრს (ენერგია, იმპულსი, კოორდინატი) შევხვდებით, რომ გაზომვის პროცესი თავად შეცვლის გაზომილ პარამეტრებს და ძალიან ძლიერად. მაშინ აუცილებელია ვაღიაროთ, რომ მიკროსამყაროში რაიმე გაზომვით, ჩვენ ვერასდროს შევძლებთ ზუსტი გაზომვების გაკეთებას - ყოველთვისიქნება შეცდომა სისტემის ძირითადი პარამეტრების განსაზღვრისას. გაურკვევლობის პრინციპს აქვს მათემატიკური გამოხატულება ფორმაში გაურკვევლობის ურთიერთობები, მაგალითად ΔpΔx ≈ ћ, სადაც Δp არის გაურკვევლობა იმპულსის განსაზღვრისას და Δx არის გაურკვევლობა სისტემის კოორდინატის განსაზღვრისას. გაითვალისწინეთ, რომ პლანკის მუდმივი მარჯვნივ მიუთითებს გაურკვევლობის პრინციპის გამოყენების საზღვრებს, რადგან მაკროკოსმოსში ჩვენ შეგვიძლია უსაფრთხოდ შევცვალოთ იგი ნულით და შევასრულოთ ნებისმიერი სიდიდის ზუსტი გაზომვები. გაურკვევლობის პრინციპი მივყავართ იმ დასკვნამდე, რომ შეუძლებელია სისტემის რომელიმე პარამეტრის ზუსტად დაყენება, მაგალითად, სივრცეში ნაწილაკების ზუსტ მდებარეობაზე საუბარი უაზროა. ამასთან დაკავშირებით, უნდა აღინიშნოს, რომ ატომის ფართოდ წარმოდგენა, როგორც ელექტრონების ერთობლიობა, რომელიც ბრუნავს ბირთვის ირგვლივ მოცემულ ორბიტებზე, უბრალოდ ხარკია ადამიანის აღქმისადმი ჩვენს გარშემო არსებულ სამყაროზე, საჭიროება გვქონდეს რაიმე ვიზუალური გამოსახულება. ჩვენ. სინამდვილეში, არ არსებობს მკაფიო ტრაექტორიები - ორბიტები ატომში.
თუმცა, შეიძლება დაისვას კითხვა - მაშინ რა არის მიკროსამყაროში სისტემების მთავარი მახასიათებელი, თუ ისეთი პარამეტრები, როგორიცაა ენერგია, იმპულსი, ურთიერთქმედების (ან არსებობის) დრო, კოორდინატი - არ არის განსაზღვრული? ეს უნივერსალური ღირებულებაა ტალღის ფუნქციაკვანტური სისტემა.
ტალღის ფუნქცია ψ, რომელიც შემოიღო მაქს ბორნმა კვანტური სისტემის მახასიათებლების დასადგენად, საკმაოდ რთული ფიზიკური მნიშვნელობა აქვს. სხვა სიდიდე, ტალღის ფუნქციის მოდულის კვადრატი |ψ| 2. ეს მნიშვნელობა განსაზღვრავს, მაგალითად, ალბათობარომ კვანტური სისტემა იმყოფება დროის მოცემულ მომენტში მოცემულ წერტილში. ზოგადად, ალბათობის პრინციპი მთავარია მიკროსამყაროს ფიზიკაში. ნებისმიერი მიმდინარე პროცესი ხასიათდება უპირველეს ყოვლისა გარკვეული მახასიათებლებით მისი წარმოშობის ალბათობით.
ტალღის ფუნქცია განსხვავებულია სხვადასხვა სისტემისთვის. ტალღის ფუნქციის ცოდნის გარდა, სისტემის სწორი აღწერა ასევე მოითხოვს ინფორმაციას სხვა პარამეტრების შესახებ, მაგალითად, იმ ველის მახასიათებლებზე, რომელშიც სისტემა მდებარეობს და რომლებთანაც ის ურთიერთქმედებს. ასეთი სისტემების შესწავლა სწორედ კვანტური მექანიკის ერთ-ერთი ამოცანაა. სინამდვილეში, კვანტური ფიზიკა აყალიბებს ენას, რომლითაც ჩვენ აღვწერთ ჩვენს გამოცდილებას და შედეგებს მიკროსამყაროს შესწავლისას, უფრო ზოგადი ვიდრე კლასიკური თეორია. ამავე დროს, მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, რომ კვანტური ფიზიკა არ აუქმებს კლასიკურს, არამედ შეიცავს მას როგორც საკუთარ შემზღუდველ შემთხვევას. მიკრო-ობიექტებიდან ჩვეულებრივ მაკროსკოპულ ობიექტებზე გადასვლისას მისი კანონები ხდება კლასიკური და, ამრიგად, კვანტური ფიზიკა ადგენს კლასიკური ფიზიკის გამოყენების საზღვრებს. კლასიკურიდან კვანტურ ფიზიკაზე გადასვლა არის მატერიის განხილვის ღრმა დონეზე გადასვლა.
მიკროსამყაროში მიმდინარე პროცესები მიეკუთვნება იმ ფენომენებს, რომლებიც თითქმის მთლიანად სცილდება სენსორული აღქმის საზღვრებს. ამიტომ, ცნებები, რომლებზეც მოქმედებს კვანტური თეორია და ფენომენები, რომლებსაც იგი განიხილავს, ხშირად ხილვადობას მოკლებულია. , კლასიკური ფიზიკის თანდაყოლილი. კვანტური თეორიის ჩამოყალიბებისას გადაიხედა ასეთი ერთი შეხედვით აშკარა და ნაცნობი იდეები ნაწილაკებისა და ტალღების, დისკრეტული და უწყვეტი, სტატისტიკური (ალბათობითი) და დინამიური აღწერილობების შესახებ. კვანტური ფიზიკა გახდა მნიშვნელოვანი ნაბიჯი მსოფლიოს თანამედროვე ფიზიკური სურათის შესაქმნელად. ამან შესაძლებელი გახადა უამრავი სხვადასხვა ფენომენის წინასწარმეტყველება და ახსნა - ატომებსა და ატომის ბირთვებში მიმდინარე პროცესებიდან დაწყებული მყარ სხეულებში მაკროსკოპულ ეფექტებამდე; ამის გარეშე, როგორც ჩანს, ახლა შეუძლებელია სამყაროს წარმოშობის გაგება. კვანტური ფიზიკის დიაპაზონი ფართოა - ელემენტარული ნაწილაკებიდან კოსმოსურ ობიექტებამდე. კვანტური ფიზიკის გარეშე წარმოუდგენელია არა მხოლოდ საბუნებისმეტყველო მეცნიერება, არამედ თანამედროვე ტექნოლოგიაც.

ატომური ფიზიკა

1885 წელს ჯ.ჯ.ტომსონმა აღმოაჩინა ელექტრონი, მიკროკოსმოსის პირველი ობიექტი. ჩაეყარა მეცნიერების ახალი დარგის - ატომის ფიზიკის გაჩენა. უკვე მე-20 საუკუნის დასაწყისისთვის არსებობდა ატომის სტრუქტურის რამდენიმე მოდელი, რომელთაგან ყველაზე ცნობილი თავად ჯ.ჯ.ტომსონს ეკუთვნოდა. ამ მოდელის საფუძველზე, ატომი იყო დადებითი მუხტი, ლოკალიზებული მცირე მოცულობით, რომელშიც, როგორც ქიშმიშის ნამცხვარი, იყო ელექტრონები. ამ მოდელმა ახსნა დაკვირვებული ეფექტების რაოდენობა, მაგრამ ვერ შეძლო სხვების ახსნა, კერძოდ, ხაზის ატომური სპექტრის გამოჩენა. 1911 წელს ტომსონის თანამემამულე ერნესტ რეზერფორდმა სცადა პასუხი გაეცა კითხვაზე ატომის აგებულების შესახებ.
ექსპერიმენტის სქემა მარტივი იყო - ტყვიის ბლოკში მოთავსებული იყო წყარო, რადიოაქტიური ნივთიერება, რომელიც ასხივებდა ჰელიუმის ბირთვებს. დამუხტულმა ნაწილაკებმა გაიარეს თხელი ოქროს ფოლგა და მიმოფანტეს, ურთიერთქმედებენ ოქროს ატომებთან. შემდეგ გაფანტული ნაწილაკები დაეცა ნივთიერებით დაფარულ ეკრანზე, რომელშიც ისინი იწვევდნენ ციმციმებს (ციმციმებს). იდეა იყო, რომ თუ ტომსონის ატომის მოდელი სწორი იქნებოდა, ურთიერთქმედება დაახლოებით ერთნაირად მოხდებოდა ნაწილაკების გზის გასწვრივ ყველა კუთხით. მართლაც, ნაწილაკების უმეტესობა ხვდება ეკრანზე, სუსტად ურთიერთქმედებს ფოლგის მასალასთან. მაგრამ, მათმა მცირე ნაწილმა (დაახლოებით 8 ნაწილაკი ათასიდან) განიცადა ძლიერი BACK გაფანტვა, თითქოს ეჯახება ატომის შუაში კონცენტრირებულ რაიმე სახის მუხტს. მრავალი ექსპერიმენტის შემდეგ, რეზერფორდმა დაასკვნა, რომ ტომსონის მოდელი არასწორი იყო. მან შემოგვთავაზა მოდელი, რომელსაც მოგვიანებით პლანეტარული ეწოდა. ცენტრში, მცირე მოცულობით, კონცენტრირებულია მთელი დადებითი მუხტი (ბირთვი), მის გარშემო განლაგებულია ელექტრონები.

რეზერფორდის მოდელი კარგი იყო, მაგრამ მაინც არ უპასუხა რიგ კითხვას. მაგალითად, როგორ ხდება ატომების გამოსხივება (ლუმინესცენცია)? რა პირობებში ასხივებენ ატომები სინათლის სხვადასხვა ფოტონს? რაზეა ეს დამოკიდებული? არის თუ არა ატომების ემისია დაკავშირებული მათ შიგნით ელექტრონების ქცევასთან? ამ კითხვებზე პასუხები ორი წლის შემდეგ გასცა გამოჩენილმა დანიელმა ფიზიკოსმა ნილს ბორმა (ნილს ჰენრიკ დევიდ ბორი)

ნ.ბორას გამოსახულება დანიურ ბანკნოტზე 500 გვირგვინი.

ბორმა შეიმუშავა პლანეტარული მოდელი იმ ვარაუდით, რომ ატომში თითოეულ ელექტრონს აქვს გარკვეული ფიქსირებული ენერგეტიკული მდგომარეობა (რაც უხეშად შეიძლება აღწერილი იყოს როგორც ელექტრონის პოვნა ზოგიერთ ორბიტაზე). სანამ ატომი ყველაზე დაბალ ენერგეტიკულ მდგომარეობაშია, მას არ შეუძლია გამოსხივება. გარედან ენერგიის მიღებისას ელექტრონებს შეუძლიათ შეცვალონ ენერგეტიკული მდგომარეობა (სხვა ორბიტაზე გადაადგილება) ან თუნდაც დატოვონ ატომი (იონიზაცია). თავის ადგილზე (ან მის ორბიტაზე) დაბრუნებისას ჭარბი ენერგია გამოიყოფა დამახასიათებელი გამოსხივების სახით (გარკვეული ენერგიის მქონე ფოტონი). ატომმა "ბორის მიხედვით" უპასუხა ყველა იმ კითხვას, რომელიც წარმოიშვა პირველი ატომური მოდელების შექმნის შემდეგ. ატომების ექსპერიმენტულმა შესწავლამ წარმატებით დაადასტურა ბორის მოდელი და, სხვათა შორის, კვანტური პროგნოზები ატომში ენერგიების დისკრეტულობის შესახებ. 1922 წელს ნილს ბორს მიენიჭა ნობელის პრემია ატომების სტრუქტურისა და მათი გამოსხივების შესახებ მუშაობისთვის.
უკვე გასული საუკუნის 20-იან წლებში ატომი კარგად იყო შესწავლილი. წარმატებას ხელი შეუწყო იმანაც, რომ ატომის კომპონენტების - ბირთვისა და ელექტრონების შეერთება განხორციელდა ცნობილი კულონის პოტენციალის გამო. 1920-იანი წლების ბოლოს გაჩნდა კვანტური თეორია, რომელიც აღწერს ატომების რაოდენობას და მათი ქცევის კანონებს.
ატომები ელექტრულად ნეიტრალური კვანტური სისტემებია 10-10 მ რიგის დამახასიათებელი ზომებით. თითოეული ატომი შეიცავს ბირთვს, რომელშიც კონცენტრირებულია ატომის დადებითი მუხტი და კონცენტრირებულია ატომის თითქმის მთელი (99,9%-ზე მეტი) მასა. უარყოფითი მუხტი ნაწილდება ელექტრონებს შორის, მათი რიცხვი უდრის ბირთვში დადებითად დამუხტული ბირთვული ნაწილაკების (პროტონების) რაოდენობას. როდესაც გარკვეული ენერგია, რომელსაც იონიზაციის ენერგია ეწოდება, გამოიყენება ატომზე, ერთ-ერთი ელექტრონი ტოვებს ატომს. დარჩენილ დადებითად დამუხტულ ნაწილს ე.წ იონიდა ამ პროცესს იონიზაცია ეწოდება. საპირისპირო პროცესს ეწოდება რეკომბინაცია და თან ახლავს ფოტონის გამოსხივება ენერგიით, რომელიც შეესაბამება ატომის ენერგიების განსხვავებას რეკომბინაციამდე და შემდეგ.

იონიზაცია არის პროცესი, რომელიც მუდმივად მიმდინარეობს ჩვენს ირგვლივ. იონიზაციის წყაროა კოსმოსური გამოსხივება, სხვადასხვა ხელსაწყოები და მოწყობილობები, რადიოაქტიური წყაროები.
ზემოთ აღწერილი ატომების თვისებებიდან გამომდინარე, მუშაობს ტექნიკური მოწყობილობების დიდი რაოდენობა. მაგალითი, რომელსაც ყოველდღე ვხვდებით, არის ფლუორესცენტური ნათურები. სწორედ იონების რეკომბინაციის შედეგად გაზის ბზინვარება ხდება ამ მოწყობილობებში სინათლის გამოსხივების გამოსხივების მიზეზი.
1950-იან წლებში, რიგი ატომების მიერ ფოტონების სტიმულირებული ემისიის თვისებების შესწავლის შედეგად, შეიქმნა ოპტიკური გამოსხივების გამაძლიერებლები - ლაზერები. (აბრევიატურიდან სინათლის გაძლიერება გამოსხივების სტიმულირებული გამოსხივებით −სინათლის გაძლიერება სტიმულირებული ემისიით). ლაზერი არ არის ოპტიკური მოწყობილობა, როგორიც არქიმედეს ლეგენდარული სარკის ფარებია, არამედ კვანტური მოწყობილობა, რომელიც იყენებს ატომური დონის სტრუქტურას რადიაციის ოპტიკურად გასაძლიერებლად. ლაზერის მთავარი უპირატესობა არის მისი წარმოქმნილი გამოსხივების მაღალი მონოქრომატულობა (ანუ ყველა გამოსხივებულ ფოტონს აქვს თითქმის იგივე ტალღის სიგრძე). სწორედ ამის გამოა, რომ ლაზერები ამჟამად ფართოდ გამოიყენება სამრეწველო და სამომხმარებლო ელექტრონიკაში და ტექნოლოგიაში, მედიცინაში და სხვა სფეროებში.

ბირთვის ფიზიკა

1911 წელს ერნესტ რეზერფორდმა შემოგვთავაზა ატომის მოდელი, რომლის ცენტრში იყო ობიექტი, რომლის ზომებია დაახლოებით 10 -15 - 10 -14 მ, რომელიც შეიცავს ატომის თითქმის მთელ მასას. ეს ობიექტი დასახელებულია ატომის ბირთვი. თუმცა, როგორც გასაკვირი არ არის, ატომის ბირთვის შესწავლა გაცილებით ადრე, მე-19 საუკუნის ბოლოს დაიწყო. მართალია, იმ დროს ატომების ბირთვების თვისებები მიეკუთვნებოდა ატომებს, რომელთა სტრუქტურა ზუსტად არ იყო ცნობილი.

AT 1896 ანტუან ბეკერელი, ზოგიერთი მძიმე მეტალის ატომების გამოსხივების შესწავლით, მივიდა დასკვნამდე, რომ მათ მიერ გამოსხივებული ნაწილაკები, სინათლისგან განსხვავებით, მიდრეკილნი არიან შეაღწიონ მკვრივ ნივთიერებებში. 3 წლის შემდეგ, რადიოაქტიურ ნივთიერებებზე ექსპერიმენტების გაგრძელების შემდეგ, ერნესტ რეზერფორდმა მოათავსა ურანის საბადო მაგნიტურ ველში და აღმოაჩინა, რომ პირველადი სხივი იყოფა 3 ნაწილად, ერთი სახის ნაწილაკი გადახრილია მაგნიტის ჩრდილოეთ პოლუსზე, მეორე - სამხრეთისაკენ. მესამემ კი ცვლილებების გარეშე ჩაიარა. ჯერ კიდევ არ იცოდა ამ გამოსხივების ბუნება, რეზერფორდმა მათ დაარქვა ბერძნული ანბანის პირველი სამი ასო - α, β და γ. მსგავს კვლევებს, ბეკერელისა და რეზერფორდის გარდა, კურიის მეუღლეებმაც - პიერმა და მარიამმა (სკლოდოვსკა-კიური) აწარმოეს. მარი კიურიმ უდიდესი წვლილი შეიტანა ატომური ბირთვების რადიოაქტიურობის შესწავლაში, პირველად მიიღო მეტალის რადიუმი და იყო იმ მეცნიერთა შორის, რომლებმაც შექმნეს ექსპერიმენტული ბირთვული ფიზიკა. ის ერთადერთი ქალი მეცნიერია, რომელსაც ორი ნობელის პრემია აქვს მიღებული (ქიმიასა და ფიზიკაში).
თუმცა, ბირთვული ფიზიკის განვითარებაში რეალური პროგრესი მოხდა კვანტური მექანიკის შექმნის შემდეგ. ყოველივე ამის შემდეგ, მას შემდეგ, რაც 1911−13 წწ. რეზერფორდმა და ბორმა აღმოაჩინეს ატომის აგებულება, გაჩნდა კითხვა - როგორია ატომის ბირთვის აგებულება? რეზერფორდმა სცადა პასუხის გაცემა, დირიჟორობით 1918–21 წლებში. ექსპერიმენტები მსუბუქი ატომის ბირთვების შესწავლაზე. სწორედ მან განახორციელა პირველად 1919 წელს ბირთვული რეაქციადა გახსნა პროტონი

14N + 4He → 17O + გვ

აზოტი, რომელიც ურთიერთქმედებს ჰელიუმის ბირთვებთან (α-ნაწილაკებთან), გადაიქცევა ჟანგბადად და წყალბადად. სინამდვილეში, რეზერფორდმა პირველმა მიაღწია იმას, რაზეც შუა საუკუნეების ალქიმიკოსები ოცნებობდნენ - ერთი ნივთიერების მეორეში გადაქცევა.

ბირთვიდან პროტონის ფრენამ დაადასტურა ბირთვში პროტონების არსებობის იდეა. ამავდროულად, გაირკვა, რომ ბირთვების მასები გაცილებით დიდია, ვიდრე პროტონების საჭირო რაოდენობისგან შედგებოდა. შემდეგ გაჩნდა იდეა ბირთვის პროტონ-ელექტრონული მოდელის შესახებ, ბირთვში ელექტრონები ანაზღაურებდნენ პროტონების ნაწილის მუხტს, რომელიც იქ იყო, როგორც ამბობენ, "წონისთვის".
კვანტური მექანიკის წარმატებებმა ძალიან მალე განაპირობა ის, რომ ბირთვებში ელექტრონების არსებობის შესაძლებლობა საეჭვო იყო - გაურკვევლობის პრინციპის შესაბამისად, ბირთვში მოთავსებულ ელექტრონს ძალიან დიდი ენერგია უნდა ჰქონდეს და მისი შენარჩუნება არ შეიძლებოდა. იქ. 1931 წელს ჰაიზენბერგმა, ივანენკომ და მაიორანამ, ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად, შემოგვთავაზეს "ნეიტრალური პროტონის" იდეა - მძიმე ნაწილაკი მუხტის გარეშე, რომელიც მდებარეობს ატომის ბირთვში. საბოლოო სიცხადე 1932 წელს გამოჩნდა, როდესაც ჯეიმს ჩადვიკმა აღმოაჩინა ნეიტრონი- ნეიტრალური ნაწილაკი, რომლის მასა დაახლოებით პროტონის მასის ტოლია. ამრიგად, თანამედროვე პროტონ-ნეიტრონული მოდელიატომის ბირთვი.
ატომის ბირთვის შესახებ ჩვენი ცოდნის მთავარი ნაკლი არის ზუსტი ფორმის არარსებობა ბირთვული შესაძლებლობები, რომელიც აკავშირებს ნუკლეონებს. ბირთვის სრული თეორიის შექმნის პრობლემის გადაჭრა ბირთვულ ფიზიკაში ყველაზე მნიშვნელოვანია. ამავდროულად, ჩვენ ბევრი რამ ვიცით ატომის ბირთვის სტრუქტურის შესახებ.
ატომის ბირთვი არის ობიექტი, რომლის ზომებია დაახლოებით 10 -15 მ, რომელიც შედგება ორი ტიპის ნაწილაკებისგან - პროტონებისა და ნეიტრონებისგან. მათი მასა დაახლოებით 1,7·10-27 კგ., ხოლო ნეიტრონი პროტონზე 0,14%-ით მძიმეა. თვისებების მსგავსების გამო (გარდა მუხტის არსებობისა), ორივე ნაწილაკს ხშირად უწოდებენ სიტყვას. ნუკლეონი».
ამჟამად ცნობილია დაახლოებით 3400 ატომის ბირთვი. მათგან 330 სტაბილურია, დანარჩენს შეუძლია სპონტანურად გარდაიქმნას სხვა ბირთვებად (რადიოაქტიურად) საკმაოდ მოკლე დროში. ბირთვებს, რომლებსაც აქვთ პროტონების იგივე რაოდენობა, მაგრამ განსხვავებული ნეიტრონები, ეწოდებათ იზოტოპებიიგივე ელემენტი. მაგალითად, წყალბადს აქვს სამი იზოტოპი - თავად წყალბადი, დეიტერიუმი და რადიოაქტიური ტრიტიუმი. მაგრამ კალას აქვს 30-ზე მეტი იზოტოპი, მათი უმეტესობა რადიოაქტიურია.
ატომის ბირთვი არის კვანტური სისტემა, რომელიც ემორჩილება კვანტური ფიზიკის კანონებს. ატომის ბირთვს აქვს დისკრეტული ენერგეტიკული სტრუქტურა. მართალია, მას არ აქვს "პლანეტარული" სტრუქტურა, როგორც ატომში, მაგრამ ასევე არის ნუკლეონის სხვადასხვა ენერგეტიკული პოზიციები, რომლებსაც ენერგეტიკულ დონეებს უწოდებენ. ენერგიის ნაწილის მიღების შემდეგ, ბირთვში არსებული ნუკლეონები გადადიან უფრო მაღალ ენერგეტიკულ მდგომარეობაში და უკან დაბრუნებულები ასხივებენ ენერგიას მცირე ტალღის სიგრძის ფოტონების სახით. ასეთ ბირთვულ ფოტონებს ჩვეულებრივ γ უწოდებენ -კვანტა. ენერგიის მიღწევისთანავე ე.წ ნუკლეონის გამოყოფის ენერგია, ბირთვს შეუძლია ნუკლეონის გამოდევნა, შეცვალოს მისი შემადგენლობა და თვისებები. ბირთვში სხვადასხვა სახის ნუკლეონების რაოდენობა და მათი ენერგეტიკული მდგომარეობა განსაზღვრავს ატომის ბირთვების თვისებებს და უფრო ფუნდამენტურ მახასიათებლებს. მაგალითად, სამყაროში ელემენტების გავრცელება აიხსნება ზუსტად ატომური ბირთვების კვანტური მახასიათებლებით.
ნუკლეონების ბირთვებად გაერთიანებისას შეიმჩნევა საინტერესო ეფექტი - მიღებული ბირთვის მასა ოდნავ (დაახლოებით 1%-ით) ნაკლებია, ვიდრე მისი შემადგენელი ნუკლეონების მასა. განსხვავება ნუკლეონების მასასა და ბირთვის მასას შორის მიდის ბირთვში არსებული ნუკლეონების ბმამდე და ამიტომ ე.წ. სავალდებულო ენერგია

E St \u003d ZM p s 2 + (A-Z) M n s2 − M I s 2,

სადაც Z არის ბირთვის მუხტი, A არის მასობრივი რიცხვი(ნუკლეონების რაოდენობა ბირთვში)

შებოჭვის ენერგია არის უაღრესად მნიშვნელოვანი რაოდენობა, რომელიც ასევე განსაზღვრავს ბირთვების ბევრ თვისებას. თანაბრად მნიშვნელოვანი რაოდენობაა სპეციფიკური შებოჭვის ენერგია, ე.ი. შეკავშირების ენერგიის თანაფარდობა ნუკლეონების რაოდენობასთან

სპეციფიკური შებოჭვის ენერგიის დამოკიდებულება ნუკლეონების რაოდენობაზე

ჩანს, რომ ამ დამოკიდებულებას აქვს მკაფიო მაქსიმუმი 56 Fe ბირთვის რეგიონში (ამიტომ მას ასევე უწოდებენ "რკინის მაქსიმუმს"). ამ გარემოებას, გაზვიადების გარეშე, დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს.

ჯერ კიდევ 1930-იანი წლების ბოლოს, მძიმე ბირთვების შესწავლისას, შეიქმნა ნიმუში სპეციფიკური შებოჭვის ენერგიის თანდათანობითი შემცირებისთვის. შედეგად, როგორც ეს მნიშვნელობა მცირდება, ბირთვი ხდება უფრო არასტაბილური, "ფხვიერი". გარდა ამისა, გარკვეული ზემოქმედებით, მას შეუძლია დაიწყოს ნუკლეონების ამოგდება ან თუნდაც დაშლა. 1939 წელს გერმანელმა ფიზიკოსებმა ოტო ჰანმა და ფრიც სტრასმანმა, ურანის მარილების თერმული ნეიტრონებით დასხივებით, რეაქციის პროდუქტებს შორის აღმოაჩინეს ბარიუმი. ეს ნიშნავს, რომ ძალიან მცირე ზემოქმედების ქვეშ (თერმული ნეიტრონების ენერგია შეესაბამება გაზის მოლეკულების ენერგიას ოთახის ტემპერატურაზე), ურანის ერთ-ერთ იზოტოპს შეუძლია განცალკევება. თუმცა ეს არ იყო მთავარი, არამედ ის, რომ, როგორც ზემოაღნიშნული დიაგრამადან ჩანს, მიღებულ ფრაგმენტულ ბირთვებს ექნებათ გაცილებით მაღალი სპეციფიკური შებოჭვის ენერგია, ე.ი. უფრო მჭიდროდ იქნება დაკავშირებული. ამიტომ, დაშლის დროს იქნება ენერგიის სხვაობა და ეს განსხვავება გათავისუფლდება. მომდევნო ათწლედნახევარმა ეს აღმოჩენა პრაქტიკულ სფეროდ გადაიტანა. 1942 წელს პირველი ბირთვული რეაქტორი(აშშ), 1945 წელს პირველი ატომური ბომბი(აშშ), 1954 წელს - ამოქმედდა პირველი ატომური საწვავის ელექტროსადგური (სსრკ).

როგორ ხდება ენერგიის პრაქტიკული მოპოვება დაშლის დროს? წარმოიდგინეთ, რომ გვაქვს ნივთიერების ნიმუშის საკმარისი რაოდენობა, რომელიც იშლება მცირე ზემოქმედებით (თერმული ნეიტრონები). დაშლის პირველი აქტის შემდეგ, ფრაგმენტული ბირთვების გარდა, რამდენიმე ნეიტრონიც გამოიყოფა გაცილებით მაღალი ენერგიით, ვიდრე თერმული ნეიტრონები. ისინი გზად შეხვედრილ ბირთვებს დაყოფენ, ამ პროცესის შედეგად ყოველ ახალ გაყოფილ ბირთვში წარმოიქმნება ახალი ნეიტრონები, რომლებიც თავის მხრივ ახალ ბირთვებს და ა.შ. პროცესი ზვავის მსგავსი იქნება და ამ მიზეზით ე.წ ჯაჭვური რეაქციადაყოფა.
მსგავსი პროცესი რეალიზდება ბირთვულ მუხტში და იწვევს ენერგიის კოლოსალურ გამოყოფას მოკლე (რამდენიმე მილიწამში) დროში. რამდენიმე კილოგრამიანი მუხტის აფეთქება, მაგალითად, 239 Pu, მსგავსია ჩვეულებრივი ასაფეთქებელი ნივთიერების რამდენიმე ასეული კილოტონის (!) აფეთქების.
თუმცა, არსებობს ამ პროცესის დროთა განმავლობაში გაჭიმვის გზა. თუ გადახედავთ ჯაჭვური რეაქციის სქემას, ხედავთ, რომ მნიშვნელოვანი ფაქტორია ნეიტრონების რაოდენობა, რომლებიც ანაწილებენ ბირთვებს. მაშასადამე, ნივთიერების მოთავსებით, რომელსაც შეუძლია ნეიტრონების (შთანთქმის) დაჭერა დახეთქილ მასალაში, ეს პროცესი შეიძლება შენელდეს იმდენად, რომ შესაძლებელი იყოს გამოთავისუფლებული ენერგიის ამოღება, აიძულებს მას, მაგალითად, გაათბოს წყალი ადუღებამდე და გამოიყენოს ორთქლი. ელექტროსადგურის (NPP) ტურბინის როტაცია. თანამედროვე ატომური ელექტროსადგურები იყენებენ ნახშირბადს (გრაფიტს) როგორც შთანთქმას.
თუ ახლა გადავხედავთ ბირთვების რეგიონს, რომელიც მდებარეობს "რკინის მაქსიმუმის" მარცხნივ, დავინახავთ, რომ მათი სპეციფიკური შებოჭვის ენერგია, საშუალოდ, უფრო დაბალია ვიდრე ბირთვების მაქსიმუმში. ამრიგად, მსუბუქი ბირთვებისთვის შესაძლებელია პროცესი, რომელიც დაშლის საპირისპიროა - სინთეზი. ამ შემთხვევაში, როგორც დაშლის შემთხვევაში, ენერგია გამოიყოფა. შერწყმის რეაქციები მოიცავს, მაგალითად, დეიტერიუმის ბირთვების შერწყმას ჰელიუმის წარმოქმნით.

2 H + 2 H → 3 He + n

თერმობირთვული რეაქცია

პრობლემა, როგორც ადვილი მისახვედრია, იმაში მდგომარეობს, რომ ყველა შემთხვევაში უხდება საქმე მსგავსი დამუხტული ობიექტების შერწყმას, ე.წ. კულონის ბარიერი, რომლის დასაძლევად ჯერ კიდევ გჭირდებათ ენერგიის დახარჯვა. ეს ყველაზე ადვილად მიიღწევა სინთეზირებული ნივთიერებების ძალიან მაღალ (მილიონ გრადუსამდე) ტემპერატურაზე გაცხელებით. ხმელეთის პირობებში ეს შესაძლებელია მხოლოდ ბირთვული აფეთქებით. ამრიგად, მსუბუქი ელემენტების გარსში ბირთვული მუხტის მოთავსებით, შეიძლება მიიღოთ უკონტროლო შერწყმის რეაქცია ან (წარმოიქმნება მაღალი ტემპერატურის გამო), თერმობირთვული რეაქცია. პირველად ასეთი რეაქცია (თერმობირთვული ბომბის აფეთქება) განხორციელდა 1953 წელს (სსრკ).
ბუნებაში თერმობირთვული რეაქციები მიმდინარეობს ვარსკვლავებში, სადაც ყველა პირობა არსებობს კულონის ბარიერის „გარღვევისთვის“. გარდა ამისა, უძლიერესი გრავიტაციული შეკუმშვა ასევე ხელს უწყობს შერწყმის რეაქციას უფრო მძიმე ელემენტების წარმოქმნით, რკინამდე.
კონტროლირებადი თერმობირთვული შერწყმის განხორციელების პრობლემა კვლავ გადაუჭრელი რჩება და ერთ-ერთი ყველაზე აქტუალურია ბირთვული ფიზიკისთვის, რადგან შესაძლებელს ხდის იაფი საწვავის გამოყენებას პრაქტიკულად შეუზღუდავი რაოდენობით გარემოსთვის რაიმე საზიანო შედეგების გარეშე.
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ატომის ბირთვის შემადგენლობა დიდწილად განსაზღვრავს მის თვისებებს. ერთ-ერთი ყველაზე გამორჩეული ბირთვული მახასიათებელი, რომელიც გავლენას ახდენს ბირთვების ქცევაზე, არის თანაფარდობა ნეიტრონებსა და პროტონებს შორის ატომის ბირთვებში. ეს ყველაზე კარგად ჩანს ე.წ N-Z დიაგრამა.

ატომის ბირთვების N-Z დიაგრამა.

დიაგრამაში რამდენიმე საყურადღებო სფეროა. ერთ-ერთი მათგანია ცენტრალური ნაწილი, ბირთვების ვიწრო ზოლი, რომელიც მონიშნულია შავით. ეს არის ეგრეთ წოდებული "სტაბილურობის ველი", სტაბილური ბირთვების რეგიონი, რომელიც არ ექვემდებარება დაშლას. ნეიტრონების რაოდენობის მატებასთან ერთად (სტაბილურობის ხეობის მარჯვნივ) განლაგებულია ლურჯად მონიშნული ბირთვები. ნეიტრონების სიჭარბით, ბირთვის ენერგია იზრდება და შესაძლებელი ხდება სტაბილურობის ხეობაში "დაბრუნება" ერთ-ერთი ნეიტრონის პროტონად გადაქცევით.

n → p + e - + e .

ამ პროცესს ე.წ β-მინუს დაშლა. ნეიტრონი იქცევა პროტონად, ელექტრონად და ელექტრონული. ნეიტრონს ასევე შეუძლია განიცადოს ეს დაშლა ბირთვების გარეთ. ასეთი დაშლის შედეგად, ბირთვი ზრდის მუხტს, გადადის სტაბილურობის რეგიონში.
წითელი რეგიონი არის ბირთვების რეგიონი პროტონების სიჭარბით. ისინი აკეთებენ საპირისპირო პროცესს:

p → n + e + + v e

დაურეკა β-პლუს დაშლა.პროტონი იქცევა ნეიტრონად, პოზიტრონად და ელექტრონულ ნეიტრინოდ (ბოლო ორი ნაწილაკი არის ელექტრონის და ანტინეიტრინოს „ანტიპოდები“). უნდა აღინიშნოს, რომ ვინაიდან პროტონის მასა ნეიტრონის მასაზე ნაკლებია, ასეთი დაშლა ხდება მხოლოდ ბირთვებში, თავისუფალ მდგომარეობაში პროტონი სტაბილურია.
დიაგრამაზე ყვითელი უბანი არის მძიმე არასტაბილური ბირთვების ფართობი. მათ ახასიათებთ დაშლის სხვა სახეობა - α-ნაწილაკების (4 He ბირთვი) გამოსხივება ან α-დაშლა, ამ ტიპის დაშლა იწვევს როგორც მუხტის, ასევე მასის რაოდენობის შემცირებას და ბირთვის „მოძრაობას“ მსუბუქი ბირთვების რეგიონში. ზოგჯერ ეს იწვევს დაშლის ჯაჭვს. Მაგალითად,

226 Ra → 222 Rn + 4 He; 222 Rn → 208 Po + 4 He; 208Po → 204Pb + 4He,

სადაც ბოლო უკვე სტაბილური ბირთვია.
ხშირ შემთხვევაში, დაშლის შედეგად წარმოქმნილ ბირთვს აქვს ჭარბი ენერგია და გამოიყოფა მისგან γ-კვანტის გამოსხივებით. γ გადასვლაბირთვში (ზოგჯერ არასწორად უწოდებენ γ-დაშლას).
ბირთვების ყველა დაშლა ხასიათდება საკუთარი მახასიათებლებით, რომლებიც დაკავშირებულია დაშლის ალბათობასთან, გამოსხივებული ნაწილაკების ტიპთან და მათ ენერგიებთან. თუმცა, არსებობს დაშლის ზოგადი ნიმუშები, რომლებიც დადგენილია ბეკერელისა და კიურის მუშაობის დროს. მთავარი ის არის რადიოაქტიური დაშლის კანონი.

N(t) \u003d N 0 e -λt,

სადაც N არის რადიოაქტიური ბირთვების რაოდენობა ნიმუშში მოცემულ მომენტში, N 0 არის რადიოაქტიური ბირთვების რაოდენობა გარკვეულ საწყის დროში და λ არის ე.წ. დაშლის მუდმივი, რომელიც ახასიათებს დაშლის ალბათობას. დაშლის მუდმივი არ არის ძალიან მოსახერხებელი პრაქტიკული გამოყენებისთვის, ამიტომ ხშირად გამოიყენება სხვა მნიშვნელობა, T 1/2 - ნახევარი ცხოვრება, რომელიც ახასიათებს დროს, რომლის დროსაც აქტიური ბირთვების რაოდენობა მცირდება 2-ჯერ. დაშლის მუდმივი და ნახევარგამოყოფის პერიოდი დაკავშირებულია

სხვადასხვა რადიოაქტიური წყაროს ბირთვს შეიძლება ჰქონდეს ნახევარგამოყოფის პერიოდი, რომელიც მერყეობს მილიწამებიდან მილიარდ წლამდე. გარდა ამისა, მნიშვნელოვანი მახასიათებელია წყაროს (ან მისი მასის) აქტივობა, რომელიც ახასიათებს დაშლის ინტენსივობას მოცემულ დროს. სხვადასხვა ტიპის რადიოაქტიური ბირთვები მუდმივად არის ჩვენს ირგვლივ და ორი რადიოაქტიური იზოტოპი - 40 K და 14 C, მუდმივად არის ადამიანის სხეულში.

ნაწილაკების ფიზიკა

ნაწილაკების ფიზიკა, ალბათ, ფიზიკის ერთ-ერთი ყველაზე დინამიური ფილიალია. სულ მცირე, ძნელია დაასახელო საბუნებისმეტყველო ცოდნის რომელიმე სხვა სფერო, რომელშიც 40-50 წლის წინანდელი იდეები სამყაროს შესახებ იმდენად განსხვავებული იქნებოდა იმისგან, რაც ახლა გვაქვს. ეს, უპირველეს ყოვლისა, განპირობებულია იმ იდეების ცვლილებით ფუნდამენტური ნაწილაკებისა და ურთიერთქმედებების შესახებ, რომლებიც ამ დროს მოხდა მატერიის ექსპერიმენტული და თეორიული კვლევების დროს. რა არის ახლა ნაწილაკების ფიზიკის ძირითადი დებულებები?
ფუნდამენტური ნაწილაკები− ნაწილაკების ერთობლიობა, რომლებიც ამჟამად მატერიის ელემენტარული შემადგენელი ნაწილია. გასული საუკუნის 20-იან წლებში არსებობდა მხოლოდ ორი ასეთი ნაწილაკი (და ზოგადად ნაწილაკები) - პროტონი და ელექტრონი. უკვე 1950-იან წლებში ცნობილი ნაწილაკების საერთო რაოდენობა ორ ათეულს მიუახლოვდა და ბევრი მათგანი სტრუქტურულად ითვლებოდა. ახლა ნაწილაკების საერთო რაოდენობა ასობით აღწევს, მაგრამ მხოლოდ რამდენიმეა ჭეშმარიტად ფუნდამენტური. ყველა ფუნდამენტური ნაწილაკი შეიძლება დაიყოს რამდენიმე დიდ ჯგუფად.
კვარკები. თანამედროვე კონცეფციების თანახმად, ეს არის მატერიის მთავარი კომპონენტი; მასის მიხედვით, ისინი შეადგენენ მთელი ხილული მატერიის 95% -ზე მეტს. კვარკები იყოფა 6 ტიპად (არომატი), რომელთაგან თითოეულს აქვს საკუთარი თვისებები და განსხვავებები სხვებისგან. ის u(ზემოთ), დ(ქვემოთ), ს(უცნაური) გ(ხიბლი), ბ(ქვედა) და ტ(ზემოდან). კვარკებს აქვთ წილადი მუხტი, ტოლია ელექტრონის (პროტონის) მუხტის 1/3 ან 2/3. თითოეულ კვარკს აქვს თავისი ანტინაწილაკი- ანტიკვარკი, რომელიც ემთხვევა კვარკს მასით, მაგრამ საპირისპიროა მრავალი სხვა მახასიათებლით (მაგალითად, საპირისპირო ელექტრული მუხტის მქონე). გარდა ამისა, კვარკებს აქვთ განსაკუთრებული მახასიათებელი - ფერი, რომელსაც ყველა სხვა ნაწილაკი მოკლებულია (ამბობენ, რომ ისინი უფეროა). კვარკებს სამი ფერი აქვთ - წითელი, ლურჯიდა მწვანე.
რა თქმა უნდა, არ უნდა ვიფიქროთ, რომ კვარკების ფერი თვალით ხილული ეფექტია. ფერი ეხება განსაკუთრებულ მახასიათებელს, რომელიც გამოიხატება კვარკების ქცევაში მათ შორის სხვადასხვა ურთიერთქმედების დროს. სახელი ამ შემთხვევაში პირობითია, ისევე, როგორც ამ მახასიათებელს შეიძლება ეწოდოს, მაგალითად, გემო, ან ნებისმიერი სხვა ტერმინის გამოყენება.
ადვილია გამოთვალოთ, რომ კვარკების საერთო რაოდენობა (ანტიკვარკების და ფერების ჩათვლით) არის 36. ამ 36 ნაწილაკიდან წარმოიქმნება ყველა ცნობილი სტრუქტურული მძიმე ნაწილაკი. სამი კვარკის კომბინაცია წარმოიქმნება ბარიონებიდა კვარკ-ანტიკვარკების წყვილის მთლიანობა, მეზონები. კარგად ცნობილი პროტონი და ნეიტრონი ასევე მიეკუთვნება ბარიონთა რიცხვს. ბარიონები და მეზონები გაერთიანებულია ზოგადი ტერმინით ჰადრონები. ყველა ჰადრონიდან მხოლოდ პროტონია სტაბილური, ყველა სხვა ჰადრონები იშლება და სხვა ნაწილაკებად იქცევა.
ლეპტონები. ეს არის ნაწილაკების კიდევ ერთი ჯგუფი, რომლის მთავარი განსხვავება ჰადრონებისგან არის მათი უსტრუქტურობა, ე.ი. ლეპტონები არ შედგება სხვა ნაწილაკებისგან, მაგრამ ელემენტარულია. ლეპტონები იყოფა დამუხტულ − ელექტრონი, მიონიდა ტაონიდა ნეიტრალური − ელექტრონული, მუონიკურიდა ტაონი ნეიტრინო. ანტინაწილაკების ჩათვლით, ლეპტონის საერთო რაოდენობაა 12. ლეპტონები არ ქმნიან კომბინაციებს, გარდა ელექტრონებისა, რომლებიც ქმნიან ატომებს. ელექტრონი ერთადერთი სტაბილურად დამუხტული ლეპტონია. ყველა ტიპის ნეიტრინოს სტაბილურობა ახლა კითხვის ნიშნის ქვეშ დგას.
ურთიერთქმედების მატარებლები. ურთიერთქმედებების საერთო რაოდენობაა 4. ის ძლიერი(მოქმედებს კვარკებსა და ჰადრონებს შორის), ელექტრომაგნიტური, სუსტი(მოქმედი თითქმის ყველა ნაწილაკს შორის, მაგრამ განსაკუთრებით გამოხატულია ლეპტონების ურთიერთქმედებისას) და გრავიტაციული. ყოველი ურთიერთქმედება ხორციელდება ველით, რომელიც წარმოდგენილია როგორც გადამზიდავი ნაწილაკების ნაკადი. ძლიერი ურთიერთქმედების მატარებელია გლუონი, ელექტრომაგნიტური − გამა კვანტური, სუსტი - სამი სახის შუალედური ბოზონები(W - , W + და Z) და გრავიტაციული - გრავიტონი(თუმცა, ბოლო ნაწილაკი მხოლოდ თეორიული მოსაზრებებით არის პროგნოზირებადი). ყველა მატარებელს აქვს საკუთარი თვისებები და თითოეული მონაწილეობს მათ ურთიერთქმედებაში.
რაც შეეხება დანარჩენ ნაწილაკებს, ძლიერ ურთიერთქმედებაში მონაწილეობენ მხოლოდ ჰადრონები და გლუონები; ელექტრომაგნიტურ ველში დამუხტული ნაწილაკები და გამა კვანტები; სუსტებში ყველაფერი, გარდა სხვა ურთიერთქმედების მატარებლებისა; გრავიტაციულში ნაწილაკები, რომლებსაც აქვთ მასა. ნაწილაკების მასის გამოჩენა დაკავშირებულია სხვა სპეციალურ ველთან, რომელსაც ჰიგსის ველი ჰქვია და მისი მატარებელი ნაწილაკებია. ჰიგსის ბოზონები.

1960-იანი წლების დასაწყისამდე, იმ დროისთვის ცნობილი ყველა ნაწილაკი უსტრუქტუროდ ითვლებოდა. თუმცა, ძირითადი ექსპერიმენტული ხელსაწყოების - ნაწილაკების ამაჩქარებლების განვითარებაში პროგრესის გამო, უკვე 1950-იანი წლების ბოლოს გაჩნდა ვარაუდები ნუკლეონების სტრუქტურის შესახებ. ამერიკელმა ფიზიკოსმა რობერტ ჰოფშტადტერმა ელექტრონის ამაჩქარებელზე ექსპერიმენტების ჩატარებისას აღმოაჩინა, რომ ნეიტრონებზე ელექტრონების გაფანტვით, შეიძლება დაინახოს, რომ ელექტრონები ურთიერთქმედებენ ნეიტრონის „შიგნიდან“ ისე, თითქოს მას აქვს გარკვეული ფარული მუხტი, რომელიც კომპლექსურად არის განაწილებული შიგნით. ჰოფშტადტერმა თქვა, რომ ეს შეიძლება გამოწვეული იყოს ელექტრული მუხტის ზოგიერთი მატარებლის არსებობით დაუმუხტავ ნეიტრონში. რამდენიმე წლის შემდეგ მსგავსი ექსპერიმენტები სხვა ლაბორატორიებშიც ჩატარდა.

ამ ექსპერიმენტების მონაცემებზე დაყრდნობით და იმ დროს აღმოჩენილი ნაწილაკების სისტემატიკის შესწავლით, სხვა ამერიკელმა ფიზიკოსმა, მიურეი გელ-მანმა (Murray Gell-Mann) 1963 წელს წამოაყენა ჰიპოთეზა, რომ პროტონი და ნეიტრონი აგებულია პატარა ნაწილაკებისგან, რომლებიც მან კვარკებს უწოდა. თავდაპირველად, გელ-მანმა შემოიტანა მხოლოდ ორი კვარკი - uდა დთუმცა, შემდეგ სხვადასხვა თვისებების მქონე აღმოჩენილი ნაწილაკების უფრო დიდი რაოდენობა იძულებული გახდა მოდელზე კორექტირება მოეხდინა, მათი რიცხვი ჯერ 3-მდე და 4-მდე გაზარდეს, შემდეგ კი - 6-მდე. კვარკის ჰიპოთეზას მრავალი პრობლემა შეექმნა მის განვითარებაში. ჯერ ერთი, ფსიქოლოგიურად რთული იყო ელექტრონის მუხტზე ნაკლები მუხტის მქონე ნაწილაკების არსებობის აღქმა, მეორეც, 60-იანი წლების ბოლოს აღმოჩენილი ნაწილაკები კვარკის მოდელში ისე იქნა ინტერპრეტირებული, რომ იგი ეწინააღმდეგებოდა ძირითად პრინციპებს. კვანტური მექანიკის. ამ პრობლემის გადასაჭრელად შემოიღეს კვარკების სპეციალური მახასიათებელი (კვანტური რიცხვი), ფერი. მესამე, კვარკების მოდელის პრობლემა იყო ის, რომ კვარკების თავისუფალ მდგომარეობაში აღმოჩენის ყველა მცდელობა წარმატებამდე არ მოჰყოლია. ამან გამოიწვია მოდელის უარყოფა მრავალი მეცნიერის მიერ, რადგან ჰიპოთეზის მხოლოდ ექსპერიმენტული დადასტურება გადააქვს მას ჰიპოთეზების კატეგორიიდან ფიზიკური ჭეშმარიტების კატეგორიაში. ასე რომ, 1969 წელს მ.გელ-მანს მიენიჭა ნობელის პრემია, თუმცა ჯილდოს ფორმულირებაში "ელემენტარული ნაწილაკების კლასიფიკაციაში შეტანილი წვლილისთვის და აღმოჩენებისთვის" არ იყო სიტყვა "კვარკი".
მხოლოდ 80-იანი წლების ბოლოს DESY-ში (გერმანია), ფერმილაბში (აშშ) და ბირთვული კვლევის ევროპულ ცენტრში (CERN) ექსპერიმენტების შემდეგ იყო შესაძლებელი ეფექტების დაკვირვება, რომლებიც მიუთითებდნენ ნაწილაკების არსებობაზე წილადი მუხტით. პირველი ნობელის პრემია, რომლის ფორმულირებაშიც სიტყვა "კვარკი" იყო წარმოდგენილი, 1990 წელს მიენიჭა y, y და y. დაახლოებით ამავე დროს, ახსნა იყო კვარკებზე თავისუფალ მდგომარეობაში დაკვირვების პრობლემა. კვარკების ერთმანეთთან ურთიერთქმედების სპეციფიკა ამ პროცედურას ფუნდამენტურად შეუძლებელს ხდის (ე.წ ჩაკეტვა), კვარკის ეფექტებზე მხოლოდ არაპირდაპირი დაკვირვებაა შესაძლებელი.
ამ დროისთვის, არსებობს თეორიული ფიზიკის კარგად განვითარებული ცალკეული განყოფილება, რომელიც სწავლობს გლუონებსა და კვარკებს - კვანტური ქრომოდინამიკა. ეს ნაწილი აჯამებს კვანტური თეორიის პროგრესს კვარკებისა და გლუონების სპეციფიკურ „ფერთა სივრცეში“ გამოყენებისას.
ჰადრონები - კვარკებისგან აგებული ნაწილაკები ამჟამად მოიცავს 400-ზე მეტ ნაწილაკს (და ანტინაწილაკს). ყველა მათგანს, გარდა პროტონისა და ნეიტრონისა (რომელიც სტაბილურია ბირთვებში) აქვს არაუმეტეს ერთი მიკროწამის სიცოცხლე და იშლება სხვა ნაწილაკებად (ბოლოს სტაბილური). რამდენიმე ნაწილაკს აქვს მასა რამდენჯერმე მეტი, ვიდრე ნუკლეონის მასა. ჰადრონებს შორის არის ელექტრულად ნეიტრალური ნაწილაკები, არის დამუხტული, მათ შორის +2 და -2 მუხტის მქონე (ელექტრონული მუხტის ერთეულებში). მძიმე ნაწილაკების მრავალფეროვნება შესაძლებელს ხდის შევისწავლოთ მათი ურთიერთქმედების ნიმუშები სხვადასხვა სფეროსთან და, საბოლოო ჯამში, სწორი წარმოდგენა მივიღოთ ჩვენი სამყაროს მშენებლობის ნიმუშებზე.
ლეპტონები ვერ დაიკვეხნიან ისეთი მრავალფეროვნებით, როგორიც არის ჰადრონები. მათი საერთო რაოდენობა (ანტინაწილაკებით) მხოლოდ 12-ია. ყველაზე მსუბუქი დამუხტული ლეპტონი, ელექტრონი, აღმოაჩინეს 1895 წელს, მისი ანტინაწილაკი (პოზიტრონი) 1934 წელს, უფრო მძიმე მუონი 1962 წელს და ბოლო, ტაონი, რომლის მასა 3000-ჯერ აღემატება ელექტრონის მასას, 1975 წელს. თუმცა, დღემდე ყველაზე საინტერესო არის დაუმუხტველი ლეპტონები - ნეიტრინოები.

გასული საუკუნის 20-იანი წლების ბოლოს მოხდა სხვადასხვა სახის რადიოაქტიური დაშლის სწრაფი შესწავლა. β-დაშლის შესწავლისას მეცნიერებს პარადოქსული სიტუაციის წინაშე აღმოვჩნდით - ელექტრონებს ყოველ ჯერზე განსხვავებული ენერგია ჰქონდათ, თუმცა დაშლისას, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ორი ნაწილაკი.

მთელი დაშლის ენერგია პროპორციულად უნდა გაიყოს ელექტრონსა და ატომის ბირთვს შორის, ე.ი. ელექტრონებს უნდა ჰქონდეთ ფიქსირებული ენერგია. საქმე იქამდე მივიდა, რომ ნილს ბორიც კი მზად იყო ეღიარებინა, რომ β-დაშლის დროს ირღვევა ენერგიის შენარჩუნების კანონი! გამოსავალი გამოჩენილმა გერმანელმა ფიზიკოსმა ვოლფგანგ პაულიმ იპოვა. მან შესთავაზა, რომ ელექტრონთან ერთად წარმოიქმნება კიდევ ერთი დაუმუხტი ნაწილაკი (პატარა ნეიტრონი), რომელიც გაფრინდება დაშლის დროს რეგისტრაციის გარეშე და ყოველ ჯერზე ატარებს ენერგიის სხვადასხვა ნაწილს. პაულის მიერ შემოთავაზებულმა იდეამ ბრწყინვალედ გადაჭრა სიტუაცია, ენერგიის შენარჩუნების კანონი ურყევი დარჩა და ახალი ნაწილაკის გაჩენამ ახსნა სიტუაცია "ენერგიის დაკარგვით". თუმცა, საკმაოდ დიდი ხნის განმავლობაში, ნეიტრინო (ენრიკო ფერმის მიერ შემოთავაზებული სახელი) დარჩა "ქაღალდის ნაწილაკად".

ნეიტრინოების ექსპერიმენტული შესწავლის პროგრესი უპირველეს ყოვლისა ასოცირდება გამოჩენილი ფიზიკოსის (დაბადებით იტალიელი, რომელიც გადავიდა სსრკ-ში 1950 წელს) ბრუნო პონტეკორვოს სახელთან. 1944 წელს პონტეკორვომ, ჩაატარა ნეიტრინოს შესაძლო თვისებების თეორიული შესწავლა, შესთავაზა ამ ნაწილაკების გამოვლენის ეფექტური მეთოდი. წყარო, პონტეკორვოს თქმით, შეიძლება იყოს პროცესი, რომლის დროსაც ინტენსიურად მოხდება რადიოაქტიური ბირთვების დაშლა. ცოტა მოგვიანებით, პონტეკორვომ შესთავაზა ბირთვული რეაქტორის გამოყენება, როგორც ნეიტრინოების ხელოვნური წყარო. უკვე 1950-იანი წლების დასაწყისში დაიწყო მუშაობა ნეიტრინოების რეგისტრაციაზე (მაშინ ითვლებოდა, რომ ნეიტრინოებს არ ჰქონდათ ანტინაწილაკი). პირველი ექსპერიმენტი (ანტი)ნეიტრინოების რეგისტრაციის შესახებ იყო ფრედერიკ რეინსის (ფრედერიკ რეინსი)) და კლაიდ კოუანის (Clyde L. Cowan, Jr.) ექსპერიმენტი, რომლებმაც 1957 წელს მოახერხეს რეაქტორის ანტინეიტრინების რეგისტრაცია. ამ ნაწილაკების შესწავლის შემდეგი ნაბიჯი იყო მზის ნეიტრინოების რეგისტრაცია, რომელიც ჩაატარა რაიმონდ დევის უმცროსმა 1967 წელს Homestake-ის მაღაროში (აშშ). მაშინაც კი გაირკვა, რომ ნეიტრინოს ურთიერთქმედება მატერიასთან იმდენად იშვიათად ხდება, რომ მისი ეფექტური რეგისტრაცია მოითხოვს ჩამწერი ნივთიერების დიდ მოცულობას და გაზომვის დიდ დროს. ერთ-ერთმა ყველაზე წარმატებულმა ნეიტრინო ექსპერიმენტმა კამიოკანდეს ობიექტში (იაპონია) რამდენიმე წლიანი მუშაობის განმავლობაში უზარმაზარი ავზით, რომლის სიმძლავრეც რამდენიმე ათეული ათასი ტონა წყალია, შედეგი გამოიღო წელიწადში რამდენიმე ნეიტრინოს სახით! მეტიც, ასეთი ექსპერიმენტები დროის გარდა დიდ ფინანსურ ხარჯსაც მოითხოვს. ბ. პონტეკორვოს სწორი გამოთქმის თანახმად, "ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკა ძვირადღირებული მეცნიერებაა...".
რასთან არის დაკავშირებული ამჟამინდელი ინტერესი ნეიტრინოების მიმართ? ამ ნაწილაკების უმაღლესი შეღწევადი ძალა შესაძლებელს ხდის ინფორმაციის მიღებას ობიექტების შესახებ, რომელთა შესწავლა სხვა გზით მიუწვდომელია. აქ გამოყენების დიაპაზონი უზარმაზარია - შორეულ გალაქტიკებსა და გალაქტიკათა მტევნებში მიმდინარე პროცესების შესახებ ინფორმაციადან, დედამიწის ნეიტრინო გეოლოკაციამდე. ამჟამად ასტროფიზიკური ნეიტრინოების აღმოსაჩენად დიდი პროექტები ამოქმედდება - დიდი მოცულობის ნეიტრინო ტელესკოპები, სადაც ჩამწერ ნივთიერებად ზღვის წყალი ან ყინული გამოიყენება. დაგეგმილია ორი ტელესკოპის აშენება თითო 1 კმ 3 მოცულობით ჩრდილოეთ (ხმელთაშუა ზღვის) და სამხრეთ (ანტარქტიდა) ნახევარსფეროებში.

ნეიტრინოს ტელესკოპი ANTARES

ნეიტრინოს მასის პრობლემა დღემდე გადაუჭრელი რჩება. გასაკვირია, რომ ეს არის ალბათ ერთადერთი ნაწილაკი, რომლის შესახებაც შეუძლებელია იმის თქმა, აქვს თუ არა მას მასა! ბოლო წლებში ამ პრობლემის გადაჭრაში დიდი იმედები ამყარეს ეგრეთ წოდებულ ნეიტრინო რხევებზე, ერთი ტიპის ნეიტრინოების სპონტანურ გადასვლებზე დაკვირვებაზე.
თანამედროვე კვლევის სხვადასხვა მეთოდის არსებობის მიუხედავად, მთავარი ინსტრუმენტი გასული საუკუნის 40-იანი წლებიდან რჩება ნაწილაკების ამაჩქარებლები. ნებისმიერი ამაჩქარებელი, სიტყვის სრული გაგებით, არის მიკროსკოპი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ ღრმად ჩახედოთ მატერიას. ყოველივე ამის შემდეგ, მიკროსამყაროში ობიექტზე დასაკვირვებლად აუცილებელია გამოსხივების გამოყენება მისი ზომის შესაბამისი ტალღის სიგრძით. და რადგან, ნაწილაკების ტალღური თვისებების საფუძველზე, ჩვენ შეგვიძლია მივიღოთ

სადაც λ არის ტალღის სიგრძე, ћ არის პლანკის მუდმივი, c არის სინათლის სიჩქარე და E არის ენერგია, მაშინ ჩვენი "მიკროსკოპის" უფრო დიდი "გაზრდისთვის" აუცილებელია ნაწილაკების ენერგიის გაზრდა. ამჟამად, არსებობს სხვადასხვა ტიპის ამაჩქარებლები, ძირითადად აჩქარებული პროტონები და ელექტრონები. მაგალითად, სტანდარტული ხაზოვანი ამაჩქარებლის მოქმედების პრინციპი უკიდურესად მარტივია და მდგომარეობს იმაში, რომ პოტენციური სხვაობის გავლისას ელექტრონი (ან პროტონი) ენერგიას იძენს.

ამიტომ ბირთვულ და ნაწილაკების ფიზიკაში გამოყენებული ენერგიის ერთეულს ეწოდება "ელექტრონვოლტი", ეს არის ენერგია, რომელსაც ელექტრონი იძენს 1 ვოლტის პოტენციური სხვაობის გავლისას. რა თქმა უნდა, თანამედროვე ამაჩქარებლებში აჩქარება ხორციელდება ალტერნატიული ელექტრომაგნიტური ველის გამოყენებით, რომელიც ნაწილაკებს სხვადასხვა უბანში „ატრიალებს“. ელექტრონის ამაჩქარებლებში დღეს მიღწეული მაქსიმალური ელექტრონული ენერგია არის 100 გევ (10 11 ევ), ხოლო პროტონების ამაჩქარებლებში - 3,5 ტევ (3,5 10 12 ევ). ბოლო მნიშვნელობა შეესაბამება პროტონის ენერგიას, რომელიც მიღწეულია უდიდეს თანამედროვე პროტონების ამაჩქარებელზე − დიდი ჰადრონული კოლაიდერი(LHC) CERN-ში.

CERN-ის ამაჩქარებლის კომპლექსის სქემატური წარმოდგენა გეოგრაფიულ რუკაზე.

ეს უმსხვილესი ამაჩქარებლის კომპლექსი არის სუპერგამტარი რგოლი, რომლის სიგრძე 27 კილომეტრზე მეტია, რაც შესაძლებელს ხდის პროტონების „გაშლას“ 7 ტევ ენერგიამდე. პროტონების შეჯახების ასეთი ენერგიით (და შეჯახება, რა თქმა უნდა, კიდევ უფრო ზრდის ენერგიის გამომუშავებას), შესაძლებელი ხდება ყველა სახის რეაქციაზე დაკვირვება სხვადასხვა ნაწილაკების წარმოქმნით, მათ შორის დიდი მასის მქონე. კოლაიდერზე დაგეგმილი ექსპერიმენტების უმეტესობა დაკავშირებულია ტესტირების პროგნოზებთან. სტანდარტული მოდელი− მატერიის აგებულების აღწერის თეორიული დაშვებების ერთობლიობა. ამ ჰიპოთეზების დადასტურება ან უარყოფა მეცნიერებას მისცემს შესაძლებლობას წინ წავიდეს, გადაჭრას ის პრობლემები, რომლებიც დღეს კაცობრიობის წინაშე დგას.

კითხვები თვითშემოწმებისთვის

რა ფუნდამენტური განსხვავებაა მიკროკოსმოსისა და მაკროკოსმოსის შესწავლის მეთოდებს შორის?
რა არის პლანკის მუდმივის ფიზიკური მნიშვნელობა?
შესაძლებელია თუ არა ერთდროულად ზუსტად გავზომოთ ნაწილაკების პოზიცია და იმპულსი მიკროსამყაროში?
მიეცით მაგალითი კვანტურ სისტემაში ენერგიის დისკრეტულობის შესახებ.
რა არის კვანტური სისტემის მთავარი მახასიათებელი?
დაასახელეთ ექსპერიმენტი, რომელმაც წამოიწყო ატომის სტრუქტურის თანამედროვე კონცეფცია.
რა არის ატომის სავარაუდო ზომა?
რა არის ატომების მიერ ფოტონების გამოსხივების მიზეზი?
რა არის იონიზაცია?
რა არის ატომის ბირთვის სავარაუდო ზომა?
რა ნაწილაკები ქმნიან ატომის ბირთვს?
რა არის ბირთვული დამაკავშირებელი ენერგია?
რატომ იშლება მძიმე ბირთვები?
რატომ უწოდებენ ბირთვული შერწყმის რეაქციებს თერმობირთვული?
რა არის ალფა დაშლა?
დაასახელეთ ფუნდამენტური ნაწილაკების სამი ჯგუფი.
ჩამოთვალეთ კვარკების ტიპები.
რამდენი კვარკისგან შედგება პროტონი და ნეიტრონი?
რა არის ნეიტრინო?
ჩამოთვალეთ ფუნდამენტური ურთიერთქმედების ტიპები.

· მიკროსკოპის გზა 3

· მიკროსკოპის ლიმიტი 5

· უხილავი გამოსხივება 7

· ელექტრონები და ელექტრონული ოპტიკა 9

· ელექტრონები ტალღებია!? 12

· ელექტრონული მიკროსკოპის მოწყობილობა 13

· ელექტრონული მიკროსკოპის ობიექტები 15

· ელექტრონული მიკროსკოპების სახეები 17

· ელექტრონულ მიკროსკოპთან მუშაობის თავისებურებები 21

· ელექტრონული მიკროსკოპის დიფრაქციული ზღვრის გადალახვის გზები 23

· გამოყენებული ლიტერატურა 27

· ნახატები 28

შენიშვნები:

1. სიმბოლო ნიშნავს ექსპონენტაციას. მაგალითად, 2 3 ნიშნავს "2 3-ის ხარისხზე".

2. სიმბოლო e ნიშნავს რიცხვის აღნიშვნას ექსპონენციალური ფორმით. მაგალითად, 2 e3 ნიშნავს "2-ჯერ 10 3-ის ხარისხზე".

3. ყველა ნახატი ბოლო გვერდზეა.

4. არც თუ ისე "ახალი" ლიტერატურის გამოყენების გამო, ამ აბსტრაქტში მოცემული მონაცემები განსაკუთრებით "ახალი" არ არის.

თვალი მზეს ვერ ხედავს,

თუ ის არ იყო მსგავსი

მზე.

გოეთე.

მიკროსკოპის გზა.

როდესაც პირველი მიკროსკოპი შეიქმნა მე -17 საუკუნის ზღურბლზე, ძნელად ვინმეს (და თუნდაც მის გამომგონებელს) შეეძლო წარმოედგინა მომავალი წარმატებები და მიკროსკოპის მრავალრიცხოვანი გამოყენება. თუ გადავხედავთ, დავრწმუნდით, რომ ეს გამოგონება უფრო მეტს აღნიშნავდა, ვიდრე ახალი მოწყობილობის შექმნა: პირველად ადამიანმა შეძლო დაენახა ადრე უხილავი.

დაახლოებით ამავე დროს, კიდევ ერთი მოვლენა თარიღდება ტელესკოპის გამოგონებით, რამაც შესაძლებელი გახადა უხილავის დანახვა პლანეტებისა და ვარსკვლავების სამყაროში. მიკროსკოპისა და ტელესკოპის გამოგონება წარმოადგენდა რევოლუციას არა მხოლოდ ბუნების შესწავლაში, არამედ თავად კვლევის მეთოდშიც.

მართლაც, ანტიკურობის ბუნების ფილოსოფოსები აკვირდებოდნენ ბუნებას და სწავლობდნენ მის შესახებ მხოლოდ იმას, რაც თვალმა ნახა, კანი იგრძნო და ყურმა გაიგო. შეიძლება მხოლოდ გაგიკვირდეთ, რამდენად სწორი ინფორმაცია მიიღეს მათ გარშემო არსებული სამყაროს შესახებ „შიშველი“ გრძნობის ორგანოების გამოყენებით და სპეციალური ექსპერიმენტების გარეშე, როგორც ამას აკეთებენ ახლა. ამავდროულად, ზუსტ ფაქტებთან და ბრწყინვალე ვარაუდებთან ერთად, რამდენი ცრუ „დაკვირვება“, განცხადება და დასკვნა დაგვიტოვეს ანტიკური და შუა საუკუნეების მეცნიერებმა!

მხოლოდ მოგვიანებით იქნა ნაპოვნი ბუნების შესწავლის მეთოდი, რომელიც შედგებოდა შეგნებულად დაგეგმილი ექსპერიმენტების დაყენებაში, რომლის მიზანია ვარაუდების შემოწმება და მკაფიოდ ჩამოყალიბებული ჰიპოთეზები. ფრენსის ბეკონმა, მისმა ერთ-ერთმა შემქმნელმა, გამოთქვა კვლევის ამ მეთოდის თავისებურებები შემდეგი სიტყვებით, რომლებიც ცნობილი გახდა: „ექსპერიმენტის დაყენება ბუნების დაკითხვაა“ ყოველგვარი მოწყობილობების გარეშე, რომლებიც „აძლიერებენ“ გრძნობებს. მიკროსკოპისა და ტელესკოპის გამოგონება წარმოადგენდა დაკვირვებისა და ექსპერიმენტის შესაძლებლობების კოლოსალურ გაფართოებას.

უკვე პირველმა დაკვირვებებმა, რომელიც განხორციელდა უმარტივესი და არასრულყოფილი ტექნოლოგიის დახმარებით, თანამედროვე კონცეფციების მიხედვით, აღმოაჩინა "მთელი სამყარო წყლის წვეთში". გაირკვა, რომ ნაცნობი ობიექტები სრულიად განსხვავებულად გამოიყურებიან მიკროსკოპით დათვალიერებისას: ზედაპირები, რომლებიც გლუვია თვალისთვის და შეხებით, რეალურად უხეშია, ათასობით ყველაზე პატარა ორგანიზმი მოძრაობს "სუფთა" წყალში. ანალოგიურად, ტელესკოპების დახმარებით პირველმა ასტრონომიულმა დაკვირვებებმა საშუალება მისცა ადამიანს ახლებურად დაენახა პლანეტებისა და ვარსკვლავების ნაცნობი სამყარო: მაგალითად, მთვარის ზედაპირი, რომელსაც მღეროდნენ ყველა თაობის პოეტები, აღმოჩნდა მთიანი და მრავალი კრატერებით მოფენილი და ვენერაზე ფაზის ცვლილება აღმოაჩინეს, როგორც მთვარე.

მომავალში ეს მარტივი დაკვირვებები სიცოცხლეს მისცემს მეცნიერების დამოუკიდებელ სფეროებს - მიკროსკოპიასა და დაკვირვებით ასტრონომიას. გავა წლები და თითოეული ეს სფერო გადაიქცევა მრავალ ფილიალებად, რომლებიც გამოიხატება მრავალი განსხვავებული აპლიკაციით ბიოლოგიაში, მედიცინაში, ტექნოლოგიაში, ქიმიაში, ფიზიკასა და ნავიგაციაში.

თანამედროვე მიკროსკოპები, რომლებსაც, ელექტრონულისგან განსხვავებით, ოპტიკურს დავარქმევთ, არის სრულყოფილი ინსტრუმენტები, რომლებიც იძლევა მაღალი გარჩევადობით მაღალი გადიდების მიღების საშუალებას. გარჩევადობა განისაზღვრება მანძილით, რომლითაც ცალ-ცალკე ჩანს ორი მიმდებარე სტრუქტურის ელემენტი. თუმცა, როგორც კვლევებმა აჩვენა, ოპტიკურმა მიკროსკოპმა პრაქტიკულად მიაღწია თავისი შესაძლებლობების ფუნდამენტურ ზღვარს სინათლის ტალღური ბუნებით გამოწვეული ფენომენების დიფრაქციისა და ჩარევის გამო.

მონოქრომატულობისა და თანმიმდევრულობის ხარისხი ნებისმიერი ბუნების ტალღების (ელექტრომაგნიტური, ბგერითი და ა.შ.) მნიშვნელოვანი მახასიათებელია. მონოქრომატული რხევები ¾ არის რხევები, რომლებიც შედგება ერთი კონკრეტული სიხშირის სინუსოიდური ტალღებისგან. როდესაც ჩვენ წარმოვადგენთ რხევებს მარტივი სინუსოიდის სახით მუდმივი ამპლიტუდით, სიხშირით და ფაზის შესაბამისად, მაშინ ეს არის გარკვეული იდეალიზაცია, რადგან, მკაცრად რომ ვთქვათ, ბუნებაში არ არსებობს რხევები და ტალღები, რომლებიც აბსოლუტურად ზუსტად არის აღწერილი სინუსოიდით. თუმცა, კვლევებმა აჩვენა, რომ რეალურ რხევებს და ტალღებს შეუძლია მიუახლოვდეს იდეალურ სინუსოიდს უფრო დიდი ან ნაკლები სიზუსტით (აქვს მონოქრომატულობის დიდი ან ნაკლები ხარისხი). რთული ფორმის რხევები და ტალღები შეიძლება წარმოდგენილი იყოს სინუსოიდური რხევებისა და ტალღების ერთობლიობით. სინამდვილეში, ეს მათემატიკური ოპერაცია ხორციელდება პრიზმით, რომელიც მზის შუქს ფერთა სპექტრად აქცევს.

მონოქრომატულ ტალღებს, მათ შორის სინათლის ტალღებს, ერთი და იგივე სიხშირის (გარკვეულ პირობებში!) შეუძლიათ ერთმანეთთან ისე ურთიერთქმედება, რომ შედეგად „სინათლე გადაიქცევა სიბნელედ“ ან, როგორც ამბობენ, ტალღებმა შეიძლება ხელი შეუშალოს. ჩარევით ხდება ტალღების ლოკალური „გაძლიერება და ჩახშობა“ ერთმანეთის მიერ. იმისთვის, რომ ტალღის ჩარევის ნიმუში დროთა განმავლობაში უცვლელი დარჩეს (მაგალითად, თვალით ყურებისას ან ფოტოს გადაღებისას), აუცილებელია, რომ ტალღები იყოს თანმიმდევრული ერთმანეთთან (ორი ტალღა თანმიმდევრულია ერთმანეთთან, თუ ისინი იძლევა სტაბილურ ჩარევას. ნიმუში, რომელიც შეესაბამება მათი სიხშირეების თანასწორობას და მუდმივ ფაზურ ცვლას).

თუ ტალღის გავრცელების გზაზე დადგება დაბრკოლებები, ისინი მნიშვნელოვნად იმოქმედებენ ამ ტალღების გავრცელების მიმართულებაზე. ასეთი დაბრკოლებები შეიძლება იყოს ეკრანებზე ხვრელების კიდეები, გაუმჭვირვალე ობიექტები, ისევე როგორც ნებისმიერი სხვა სახის არაჰომოგენურობა ტალღის გავრცელების გზაზე. კერძოდ, არაჰომოგენურობა ასევე შეიძლება იყოს გამჭვირვალე (მოცემული გამოსხივებისთვის) ობიექტები, მაგრამ განსხვავდებიან გარდატეხის ინდექსით და, შესაბამისად, მათში გამავალი ტალღების სიჩქარით. ტალღის გავრცელების მიმართულების შეცვლის ფენომენს დაბრკოლებებთან მათი გავლისას დიფრაქცია ეწოდება. ჩვეულებრივ დიფრაქციას თან ახლავს ჩარევის ფენომენი.

მიკროსკოპის ზღვარი.

ნებისმიერი ოპტიკური სისტემით მიღებული გამოსახულება არის ამ სისტემაში გავლილი სინათლის ტალღის სხვადასხვა ნაწილის ჩარევის შედეგი. კერძოდ, ცნობილია, რომ სინათლის ტალღის შეზღუდვა სისტემის შესასვლელი გუგის მიერ (ლინზების კიდეები, სარკეები და დიაფრაგმები, რომლებიც ქმნიან ოპტიკურ სისტემას) და მასთან დაკავშირებული დიფრაქციის ფენომენი იწვევს იმ ფაქტს, რომ მანათობელი წერტილი გამოსახული იქნება დიფრაქციული წრის სახით. ეს გარემოება ზღუდავს ოპტიკური სისტემის მიერ წარმოქმნილი გამოსახულების დეტალების გარჩევის შესაძლებლობას. მაგალითად, უსასრულოდ შორეული სინათლის წყაროს (ვარსკვლავის) გამოსახულება მრგვალ მოსწავლეზე (ტელესკოპის რგოლი) დიფრაქციის შედეგად საკმაოდ რთული სურათია (იხ. სურ. 1). ამ სურათზე შეგიძლიათ იხილოთ კონცენტრირებული მსუბუქი და მუქი რგოლების ნაკრები. განათების განაწილება, რომელიც შეიძლება დაფიქსირდეს, თუ სურათის ცენტრიდან მის კიდეებზე გადახვალთ, აღწერილია საკმაოდ რთული ფორმულებით, რომლებიც მოცემულია ოპტიკის კურსებში. თუმცა, პირველი (სურათის ცენტრიდან) მუქი ბეჭდის პოზიციის თანდაყოლილი ნიმუშები მარტივად გამოიყურება. D-ით ავღნიშნოთ ოპტიკური სისტემის შესასვლელი გუგის დიამეტრი და l-ით უსასრულოდ შორეული წყაროს მიერ გაგზავნილი სინათლის ტალღის სიგრძე.

ბრინჯი. 1. მანათობელი წერტილის დიფრაქციული გამოსახულება (ე.წ. ჰაეროვანი დისკი).

თუ j-ით აღვნიშნავთ იმ კუთხეს, რომლის ქვეშაც ჩანს პირველი მუქი რგოლის რადიუსი, მაშინ, როგორც დასტურდება ოპტიკაში,

ცოდვა ჯ » 1,22 * ( ლ /D) .

ამრიგად, ოპტიკური სისტემის კიდეებით (შესასვლელი მოსწავლე) ტალღის ფრონტის შეზღუდვის შედეგად, უსასრულოდ შორეული ობიექტის შესაბამისი მანათობელი წერტილის გამოსახულების ნაცვლად, ვიღებთ დიფრაქციული რგოლების ერთობლიობას. ბუნებრივია, ეს ფენომენი ზღუდავს ორი მჭიდროდ დაშორებული წერტილოვანი სინათლის წყაროს განასხვავების შესაძლებლობას. მართლაც, ორი შორეული წყაროს შემთხვევაში, მაგალითად, ორ ვარსკვლავს, რომლებიც ერთმანეთთან ძალიან ახლოს მდებარეობს ფსკერზე, დაკვირვების სიბრტყეში წარმოიქმნება კონცენტრული რგოლების ორი სისტემა. გარკვეულ პირობებში, ისინი შეიძლება გადაფარონ და შეუძლებელი ხდება წყაროების გარჩევა. შემთხვევითი არ არის, რომ ზემოთ მოცემული ფორმულის „რეკომენდაციის“ შესაბამისად, ისინი ცდილობენ ააშენონ ასტრონომიული ტელესკოპები დიდი შესასვლელი მოსწავლეთა ზომებით. გარჩევადობის ზღვარი, რომელზედაც შესაძლებელია ორი მჭიდროდ განლაგებული სინათლის წყაროს დაკვირვება, განისაზღვრება შემდეგნაირად: განსაზღვრულობისთვის, გარჩევადობის ლიმიტი არის მიღებული ორი წერტილის სინათლის წყაროს დიფრაქციული გამოსახულების ისეთ პოზიციაზე, რომელზედაც პირველი მუქი რგოლი შეიქმნა ერთ-ერთის მიერ. წყაროები ემთხვევა სხვა წყაროს მიერ შექმნილ ნათელი წერტილის ცენტრს.

თქვენი კარგი სამუშაოს გაგზავნა ცოდნის ბაზაში მარტივია. გამოიყენეთ ქვემოთ მოცემული ფორმა

სტუდენტები, კურსდამთავრებულები, ახალგაზრდა მეცნიერები, რომლებიც იყენებენ ცოდნის ბაზას სწავლასა და მუშაობაში, ძალიან მადლობლები იქნებიან თქვენი.

მასპინძლობს http://www.allbest.ru/

ტესტი

მიკროსამყარო: თანამედროვე ფიზიკის ცნებები

შესავალი

მიკროსამყარო არის უკიდურესად პატარა, არა პირდაპირ დაკვირვებადი მიკრო-ობიექტების სამყარო. (სივრცითი განზომილება, რომელიც გამოითვლება 10-8-დან 10-16 სმ-მდე, ხოლო სიცოცხლის ხანგრძლივობა - უსასრულობიდან 10-24 წმ-მდე.)

კვანტური მექანიკა (ტალღური მექანიკა) არის თეორია, რომელიც ადგენს აღწერის გზას და მოძრაობის კანონებს მიკრო დონეზე.

მიკროსამყაროს ფენომენების შესწავლამ გამოიწვია ის შედეგები, რომლებიც მკვეთრად ეწინააღმდეგებოდა კლასიკურ ფიზიკაში და ფარდობითობის თეორიას ზოგადად მიღებულ შედეგებს. კლასიკურმა ფიზიკამ დაინახა თავისი მიზანი სივრცეში არსებული ობიექტების აღწერაში და იმ კანონების ჩამოყალიბებაში, რომლებიც მართავენ მათ ცვლილებებს დროში. მაგრამ ისეთი ფენომენებისთვის, როგორიცაა რადიოაქტიური დაშლა, დიფრაქცია, სპექტრული ხაზების ემისია, შეიძლება მხოლოდ იმის მტკიცება, რომ არსებობს გარკვეული ალბათობა იმისა, რომ ცალკეული ობიექტი ასეთია და მას აქვს ასეთი და ასეთი თვისება. კვანტურ მექანიკაში ადგილი არ აქვს კანონებს, რომლებიც მართავენ ცვლილებებს ერთ ობიექტში დროთა განმავლობაში.

კლასიკურ მექანიკას ახასიათებს ნაწილაკების აღწერა მათი პოზიციისა და სიჩქარის მითითებით და ამ რაოდენობების დროზე დამოკიდებულებით. კვანტურ მექანიკაში ერთი და იგივე ნაწილაკები ერთსა და იმავე პირობებში შეიძლება განსხვავებულად მოიქცნენ.

1. მიკროსამყარო: თანამედროვე ფიზიკის ცნებები, რომლებიც აღწერს მიკროსამყაროს

მიკროსამყაროს შესწავლაზე გადასვლისას დადგინდა, რომ ფიზიკური რეალობა ერთია და არ არსებობს უფსკრული მატერიასა და ველს შორის.

მიკრონაწილაკების შესწავლისას მეცნიერები წააწყდნენ სიტუაციას, რომელიც კლასიკური მეცნიერების თვალსაზრისით პარადოქსული იყო: ერთი და იგივე ობიექტები ავლენდნენ როგორც ტალღურ, ასევე კორპუსკულურ თვისებებს.

პირველი ნაბიჯი ამ მიმართულებით გერმანელმა ფიზიკოსმა მ.პლანკმა გადადგა. მოგეხსენებათ XIX საუკუნის ბოლოს. ფიზიკაში წარმოიშვა სირთულე, რომელსაც "ულტრაიისფერი კატასტროფა" უწოდეს. კლასიკური ელექტროდინამიკის ფორმულის მიხედვით გამოთვლების შესაბამისად, შავი სხეულის თერმული გამოსხივების ინტენსივობა განუსაზღვრელი ვადით უნდა გაზრდილიყო, რაც აშკარად ეწინააღმდეგებოდა ექსპერიმენტს. თერმული გამოსხივების შესწავლაზე მუშაობისას, რომელსაც მ. პლანკი უწოდებდა ყველაზე რთულს მის ცხოვრებაში, მივიდა განსაცვიფრებელ დასკვნამდე, რომ გამოსხივების პროცესებში ენერგია შეიძლება გამოიყოფა ან შეიწოვება არა უწყვეტად და არა ნებისმიერი რაოდენობით, მაგრამ მხოლოდ ცნობილ განუყოფელ ნაწილებში - კვანტები. კვანტების ენერგია განისაზღვრება შესაბამისი ტიპის გამოსხივების რხევების რაოდენობით და უნივერსალური ბუნებრივი მუდმივით, რომელიც მ. პლანკმა შემოიტანა მეცნიერებაში h სიმბოლოთი: E \u003d h y.

თუ კვანტის შემოღებამ ჯერ არ შექმნა რეალური კვანტური თეორია, როგორც მ.პლანკი არაერთხელ ხაზს უსვამდა, მაშინ 1900 წლის 14 დეკემბერს, ფორმულის გამოქვეყნების დღეს, ჩაეყარა საფუძველი. ამიტომ ფიზიკის ისტორიაში ეს დღე კვანტური ფიზიკის დაბადების დღედ ითვლება. და ვინაიდან მოქმედების ელემენტარული კვანტის კონცეფცია მოგვიანებით გახდა საფუძველი ატომური გარსის და ატომის ბირთვის ყველა თვისების გასაგებად, 1900 წლის 14 დეკემბერი უნდა ჩაითვალოს როგორც მთელი ატომური ფიზიკის დაბადების დღეს, ასევე ახალი ეპოქის დასაწყისად. ბუნებისმეტყველების.

პირველი ფიზიკოსი, რომელმაც ენთუზიაზმით მიიღო მოქმედების ელემენტარული კვანტის აღმოჩენა და შემოქმედებითად განავითარა, იყო ა.აინშტაინი. 1905 წელს მან თერმული გამოსხივების დროს ენერგიის კვანტიზებული შთანთქმის და განთავისუფლების გენიალური იდეა გადასცა ზოგადად რადიაციას და ამით დაასაბუთა სინათლის ახალი თეორია.

სინათლის, როგორც სწრაფად მოძრავი კვანტების ნაკადის ცნება უკიდურესად გაბედული, თითქმის გაბედული იყო, რომლის სისწორის თავდაპირველად ცოტას სჯეროდა. უპირველეს ყოვლისა, თავად მ.პლანკი არ ეთანხმებოდა კვანტური ჰიპოთეზის გაფართოებას სინათლის კვანტურ თეორიამდე, მისი კვანტური ფორმულა მოიხსენიებდა მხოლოდ მის მიერ განხილულ შავი სხეულის თერმული გამოსხივების კანონებს.

ა.აინშტაინმა ივარაუდა, რომ ჩვენ ვსაუბრობთ უნივერსალური ბუნების ბუნებრივ ნიმუშზე. ოპტიკაში გაბატონებული შეხედულებების უკან გადახედვის გარეშე, მან გამოიყენა პლანკის ჰიპოთეზა სინათლეზე და მივიდა დასკვნამდე, რომ სინათლის კორპუსკულური სტრუქტურა უნდა აღიარებულიყო.

სინათლის კვანტური თეორია, ან აინშტაინის ფოტონის თეორია A, აცხადებდა, რომ სინათლე არის ტალღური ფენომენი, რომელიც მუდმივად ვრცელდება მსოფლიო სივრცეში. და ამავდროულად, სინათლის ენერგია, იმისთვის, რომ ფიზიკურად ეფექტური იყოს, კონცენტრირებულია მხოლოდ გარკვეულ ადგილებში, ამიტომ სინათლეს აქვს უწყვეტი სტრუქტურა. სინათლე შეიძლება განიხილებოდეს, როგორც განუყოფელი ენერგიის მარცვლების, სინათლის კვანტების ან ფოტონების ნაკადი. მათი ენერგია განისაზღვრება პლანკის მოქმედების ელემენტარული კვანტითა და რხევების შესაბამისი რაოდენობის მიხედვით. სხვადასხვა ფერის შუქი შედგება სხვადასხვა ენერგიის სინათლის კვანტებისგან.

აინშტაინის იდეა სინათლის კვანტების შესახებ დაეხმარა ფოტოელექტრული ეფექტის ფენომენის გაგებასა და ვიზუალიზაციას, რომლის არსი არის ელექტრომაგნიტური ტალღების გავლენის ქვეშ მატერიიდან ელექტრონების გამოდევნა. ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ ფოტოელექტრული ეფექტის არსებობა ან არარსებობა განისაზღვრება არა შემთხვევის ტალღის ინტენსივობით, არამედ მისი სიხშირით. თუ ვივარაუდებთ, რომ თითოეული ელექტრონი გამოიდევნება ერთი ფოტონის მიერ, მაშინ ცხადი ხდება შემდეგი: ეფექტი ხდება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ფოტონის ენერგია და, შესაბამისად, მისი სიხშირე საკმარისად დიდია, რომ გადალახოს ელექტრონის დამაკავშირებელი ძალები მატერიასთან.

ფოტოელექტრული ეფექტის ამ ინტერპრეტაციის სისწორე (ამ სამუშაოსთვის აინშტაინმა მიიღო ნობელის პრემია ფიზიკაში 1922 წელს) 10 წლის შემდეგ დადასტურდა ამერიკელი ფიზიკოსის რ.ე. მილიკანი. აღმოაჩინა 1923 წელს ამერიკელმა ფიზიკოსმა ა.ხ. კომპტონი, ფენომენი (კომპტონის ეფექტი), რომელიც შეინიშნება, როდესაც თავისუფალი ელექტრონებით ატომები ექვემდებარებიან ძალიან მძიმე რენტგენის სხივებს, კვლავ და უკვე საბოლოოდ დაადასტურა სინათლის კვანტური თეორია. ეს თეორია ერთ-ერთი ყველაზე ექსპერიმენტულად დადასტურებული ფიზიკური თეორიაა. მაგრამ სინათლის ტალღური ბუნება უკვე მტკიცედ არის დადგენილი ინტერფერენციისა და დიფრაქციის ექსპერიმენტებით.

შეიქმნა პარადოქსული სიტუაცია: გაირკვა, რომ სინათლე იქცევა არა მხოლოდ ტალღის მსგავსად, არამედ როგორც სხეულების ნაკადი. დიფრაქციისა და ინტერფერენციის ცდებში ვლინდება მისი ტალღური თვისებები, ხოლო ფოტოელექტრული ეფექტით – კორპუსკულარული. ამ შემთხვევაში, ფოტონი აღმოჩნდა განსაკუთრებული სახის კორპუსული. მისი დისკრეტულობის მთავარი მახასიათებელი - მასში თანდაყოლილი ენერგიის ნაწილი - გამოითვალა წმინდა ტალღური მახასიათებლის - სიხშირის y (E=Hy) მეშვეობით.

ისევე როგორც ყველა დიდ ბუნებრივ მეცნიერულ აღმოჩენას, სინათლის ახალ დოქტრინას ჰქონდა ფუნდამენტური თეორიული და ეპისტემოლოგიური მნიშვნელობა. ძველი პოზიცია ბუნებრივი პროცესების უწყვეტობის შესახებ, რომელიც საფუძვლიანად შეარყია მ.პლანკმა, აინშტაინმა გამორიცხა ფიზიკური ფენომენების გაცილებით ფართო არეალი.

მ. პლანკისა და ა.აინშტაინის იდეების შემუშავებით, ფრანგმა ფიზიკოსმა ლუი დე ბროშმა 1924 წელს წამოაყენა იდეა მატერიის ტალღური თვისებების შესახებ. თავის ნაშრომში „სინათლე და მატერია“ წერდა ტალღური და კორპუსკულური გამოსახულებების გამოყენების აუცილებლობაზე არა მხოლოდ ა.აინშტაინის სწავლებების შესაბამისად სინათლის თეორიაში, არამედ მატერიის თეორიაშიც.

ლ. დე ბროგლი ამტკიცებდა, რომ ტალღის თვისებები, კორპუსკულურ თვისებებთან ერთად, თანდაყოლილია ყველა სახის მატერიაში: ელექტრონებს, პროტონებს, ატომებს, მოლეკულებს და მაკროსკოპულ სხეულებსაც კი.

დე ბროლის აზრით, ნებისმიერი სხეული, რომლის მასა m არის V სიჩქარით, შეესაბამება ტალღას:

სინამდვილეში, მსგავსი ფორმულა ადრე იყო ცნობილი, მაგრამ მხოლოდ სინათლის კვანტებთან - ფოტონებთან მიმართებაში.

მიკროსამყაროს კვანტური მექანიკური გენეტიკა ფიზიკა

2. M. Planck, Louis De Broglie, E. Schrödinger, W. Heisenberg, N. Bohr და სხვების შეხედულებები მიკროსამყაროს ბუნებაზე.

1926 წელს ავსტრიელმა ფიზიკოსმა ე.შროდინგერმა აღმოაჩინა მათემატიკური განტოლება, რომელიც განსაზღვრავს მატერიის ტალღების ქცევას, ე.წ. შროდინგერის განტოლება. ინგლისელმა ფიზიკოსმა პ.დირაკმა განაზოგადა.

ლ. დე ბროლის გაბედულმა აზრმა ნაწილაკისა და ტალღის უნივერსალური „დუალიზმის“ შესახებ შესაძლებელი გახადა თეორიის აგება, რომლის დახმარებითაც შესაძლებელი იყო მატერიისა და სინათლის თვისებების დაფარვა მათ ერთობაში. ამავდროულად, სინათლის კვანტები განსაკუთრებული მომენტი გახდა მიკროსამყაროს ზოგად სტრუქტურაში.

მატერიის ტალღები, რომლებიც თავდაპირველად წარმოდგენილი იყო როგორც აკუსტიკური ტალღების ტიპის ვიზუალურ-რეალური ტალღური პროცესები, მიიღო აბსტრაქტული მათემატიკური ფორმა და გერმანელი ფიზიკოსის მ.ბორნის წყალობით მიიღო სიმბოლური მნიშვნელობა, როგორც „ალბათობის ტალღები“.

თუმცა, დე ბროლის ჰიპოთეზას სჭირდებოდა ექსპერიმენტული დადასტურება. მატერიის ტალღური თვისებების არსებობის ყველაზე დამაჯერებელი მტკიცებულება იყო 1927 წელს ამერიკელი ფიზიკოსების C. Davisson-ისა და L. Germer-ის მიერ ელექტრონული დიფრაქციის აღმოჩენა. შემდგომში ჩატარდა ექსპერიმენტები ნეიტრონების, ატომების და თუნდაც მოლეკულების დიფრაქციის გამოსავლენად. ყველა შემთხვევაში, შედეგებმა სრულად დაუჭირა მხარი დე ბროლის ჰიპოთეზას. კიდევ უფრო მნიშვნელოვანი იყო ახალი ელემენტარული ნაწილაკების აღმოჩენა, რომლებიც იწინასწარმეტყველეს ტალღური მექანიკის მიერ შემუშავებული ფორმულების სისტემის საფუძველზე.

თანამედროვე ფიზიკაში ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობის აღიარება უნივერსალური გახდა. ნებისმიერი მატერიალური ობიექტი ხასიათდება როგორც კორპუსკულური, ასევე ტალღური თვისებების არსებობით.

ის ფაქტი, რომ ერთი და იგივე ობიექტი ჩნდება როგორც ნაწილაკი და როგორც ტალღა, გაანადგურა ტრადიციული იდეები.

ნაწილაკის ფორმა გულისხმობს ერთეულს, რომელიც შეიცავს სივრცის მცირე მოცულობას ან სასრულ რეგიონს, ხოლო ტალღა ვრცელდება მის უზარმაზარ რეგიონებში. კვანტურ ფიზიკაში რეალობის ეს ორი აღწერა ურთიერთგამომრიცხავია, მაგრამ თანაბრად აუცილებელია განსახილველი ფენომენების სრულად აღწერისთვის.

კვანტური მექანიკის, როგორც თანმიმდევრული თეორიის საბოლოო ფორმირება განპირობებული იყო გერმანელი ფიზიკოსის ვ.ჰაიზენბერგის ნაშრომით, რომელმაც დაადგინა გაურკვევლობის პრინციპი? და დანიელი ფიზიკოსი ნ.ბორი, რომელმაც ჩამოაყალიბა კომპლემენტარობის პრინციპი, რომლის საფუძველზეც აღწერილია მიკრო-ობიექტების ქცევა.

ვ.ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის მიმართების არსი შემდეგია. დავუშვათ, ამოცანაა მოძრავი ნაწილაკების მდგომარეობის განსაზღვრა. თუ შესაძლებელი იქნებოდა კლასიკური მექანიკის კანონების გამოყენება, მაშინ სიტუაცია მარტივი იქნებოდა: საჭირო იყო მხოლოდ ნაწილაკების კოორდინატების და მისი იმპულსის (იმპულსის) დადგენა. მაგრამ კლასიკური მექანიკის კანონები არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიკრონაწილაკებზე: შეუძლებელია, არა მხოლოდ პრაქტიკულად, არამედ ზოგადად, მიკრონაწილაკების მოძრაობის ადგილისა და სიდიდის დადგენა თანაბარი სიზუსტით. ამ ორი თვისებიდან მხოლოდ ერთი შეიძლება ზუსტად განისაზღვროს. ჰაიზენბერგი თავის წიგნში „ატომის ბირთვის ფიზიკა“ ავლენს გაურკვევლობის მიმართების შინაარსს. ის წერს, რომ შეუძლებელია ზუსტად იცოდე ორივე პარამეტრი ერთდროულად - კოორდინატი და სიჩქარე. თქვენ ვერასოდეს გაიგებთ იმავდროულად, სად არის ნაწილაკი, რამდენად სწრაფად და რა მიმართულებით მოძრაობს იგი. თუ დაყენებულია ექსპერიმენტი, რომელიც აჩვენებს ზუსტად სად არის ნაწილაკი იმ მომენტში, მაშინ მოძრაობა იმდენად დარღვეულია, რომ ამის შემდეგ ნაწილაკი ვერ მოიძებნება. პირიქით, სიჩქარის ზუსტი გაზომვით შეუძლებელია ნაწილაკების ადგილმდებარეობის დადგენა.

კლასიკური მექანიკის თვალსაზრისით, გაურკვევლობის მიმართება აბსურდულად გამოიყურება. იმისთვის, რომ უკეთ შევაფასოთ არსებული მდგომარეობა, უნდა გავითვალისწინოთ, რომ ჩვენ, ადამიანები, ვცხოვრობთ მაკროკოსმოსში და პრინციპში, ვერ ავაშენებთ ვიზუალურ მოდელს, რომელიც იქნება მიკროსამყაროს ადეკვატური. გაურკვევლობის მიმართება არის მიკროსამყაროზე დაკვირვების შეუძლებლობის გამოხატულება მისი დარღვევის გარეშე. მიკროფიზიკური პროცესების მკაფიო სურათის მიცემის ნებისმიერი მცდელობა უნდა ეყრდნობოდეს კორპუსკულარულ ან ტალღურ ინტერპრეტაციას. კორპუსკულარულ აღწერილობაში გაზომვა ხორციელდება ენერგიის ზუსტი მნიშვნელობისა და მიკრონაწილაკების მოძრაობის სიდიდის მისაღებად, მაგალითად, ელექტრონების გაფანტვის დროს. თავის მხრივ, ექსპერიმენტებში, რომლებიც მიზნად ისახავს ზუსტი მდებარეობის განსაზღვრას, გამოიყენება ტალღის ახსნა, კერძოდ, როდესაც ელექტრონები გადიან თხელ ფირფიტებზე ან სხივების გადახრის დაკვირვებისას.

მოქმედების ელემენტარული კვანტის არსებობა ემსახურება დაბრკოლებას „კანონიკურად დაკავშირებული“ რაოდენობების ერთდროულად და იგივე სიზუსტით დამკვიდრებისთვის, ე.ი. ნაწილაკების მოძრაობის პოზიცია და სიდიდე.

კვანტური მექანიკის ფუნდამენტური პრინციპი გაურკვევლობის მიმართებასთან ერთად არის კომპლემენტარობის პრინციპი, რომელსაც ნ. ბორმა შემდეგი ფორმულირება მისცა: „ნაწილაკების და ტალღების ცნებები ავსებენ ერთმანეთს და ამავე დროს ეწინააღმდეგებიან ერთმანეთს. დამატებითი სურათები იმის შესახებ, რაც ხდება“1.

მიკრო-ობიექტების კორპუსკულურ-ტალღური თვისებების წინააღმდეგობები არის მიკრო-ობიექტებისა და მაკრო მოწყობილობების უკონტროლო ურთიერთქმედების შედეგი. არსებობს მოწყობილობების ორი კლასი: ზოგიერთში კვანტური ობიექტები იქცევიან როგორც ტალღები, ზოგიერთში ისინი იქცევიან როგორც ნაწილაკები. ექსპერიმენტებში ჩვენ ვაკვირდებით არა რეალობას, როგორც ასეთს, არამედ მხოლოდ კვანტურ ფენომენს, მათ შორის მოწყობილობის მიკროობიექტთან ურთიერთქმედების შედეგს. მ. ბორნმა ფიგურალურად აღნიშნა, რომ ტალღები და ნაწილაკები არის ფიზიკური რეალობის „პროექციები“ ექსპერიმენტულ სიტუაციაზე.

ამრიგად, მეცნიერი, რომელიც იკვლევს მიკროსამყაროს, დამკვირვებლიდან მსახიობად იქცევა, რადგან ფიზიკური რეალობა დამოკიდებულია მოწყობილობაზე, ე.ი. საბოლოო ჯამში დამკვირვებლის შეხედულებისამებრ. ამიტომ ნ.ბორი თვლიდა, რომ ფიზიკოსი არ ცნობს თავად რეალობას, არამედ მხოლოდ საკუთარ კონტაქტს მასთან.

კვანტური მექანიკის არსებითი მახასიათებელია მიკროობიექტების ქცევის წინასწარმეტყველების ალბათური ბუნება, რომელიც აღწერილია ე.შროდინგერის ტალღური ფუნქციის გამოყენებით. ტალღის ფუნქცია განსაზღვრავს მიკროობიექტის მომავალი მდგომარეობის პარამეტრებს ალბათობის სხვადასხვა ხარისხით. ეს ნიშნავს, რომ ერთსა და იმავე ობიექტებთან ერთი და იგივე ექსპერიმენტების ჩატარებისას, ყოველ ჯერზე განსხვავებული შედეგი იქნება მიღებული. თუმცა, ზოგიერთი მნიშვნელობა უფრო სავარაუდო იქნება, ვიდრე სხვები, ე.ი. ცნობილი იქნება მხოლოდ მნიშვნელობების ალბათობის განაწილება.

გაურკვევლობის, კომპლემენტარობისა და ალბათობის ფაქტორების გათვალისწინებით, ნ. ბორმა კვანტური თეორიის არსის ეგრეთ წოდებული „კოპენჰაგენის“ ინტერპრეტაცია მისცა: „ადრე ითვლებოდა, რომ ფიზიკა აღწერს სამყაროს. ჩვენ ახლა ვიცით, რომ ფიზიკა მხოლოდ აღწერს იმას, რისი თქმაც შეგვიძლია სამყაროს შესახებ.

ნ. ბორის პოზიციას იზიარებდნენ W. Heisenberg, M. Born, W. Pauli და სხვა ნაკლებად ცნობილი ფიზიკოსები. კვანტური მექანიკის კოპენჰაგენის ინტერპრეტაციის მომხრეები არ ცნობდნენ მიზეზობრიობას ან დეტერმინიზმს მიკროსამყაროში და თვლიდნენ, რომ ფუნდამენტური გაურკვევლობა, ინდეტერმინიზმი, საფუძვლად უდევს ფიზიკურ რეალობას.

კოპენჰაგენის სკოლის წარმომადგენლებს კატეგორიულად დაუპირისპირდნენ გ. ლორენცი, მ. პლანკი, მ. ლაუე, ა. აინშტაინი, პ. ლანჟევინი და სხვები. ამის შესახებ ა. აინშტაინი მ. ბორნს წერდა: „ჩვენი მეცნიერული შეხედულებებით, ჩვენ განვვითარდით ანტიპოდებად. თქვენ გჯერათ ღმერთის კამათლის თამაში, მე კი - ობიექტურად არსებობის სრული კანონზომიერების... რისიც მტკიცედ მჯერა, რომ საბოლოოდ ისინი შეჩერდებიან თეორიაზე, რომელშიც ბუნებრივად იქნება დაკავშირებული არა ალბათობა, არამედ ფაქტები. მან ისაუბრა გაურკვევლობის პრინციპის წინააღმდეგ, დეტერმინიზმისთვის, კვანტურ მექანიკაში დაკვირვების აქტს მინიჭებული როლის წინააღმდეგ. ფიზიკის შემდგომმა განვითარებამ აჩვენა აინშტაინის სისწორე, რომელიც თვლიდა, რომ კვანტური თეორია მისი ამჟამინდელი ფორმით უბრალოდ არასრულია: ის ფაქტი, რომ ფიზიკოსებს ჯერ არ შეუძლიათ გაურკვევლობისგან თავის დაღწევა, არ მიუთითებს სამეცნიერო მეთოდის შეზღუდვებზე, როგორც ნ. ბორი ამტკიცებდა. მაგრამ მხოლოდ კვანტური მექანიკის არასრულყოფილება. აინშტაინმა სულ უფრო მეტი არგუმენტი მოიტანა თავისი თვალსაზრისის გასამყარებლად.

ყველაზე ცნობილი არის ეგრეთ წოდებული აინშტაინ-პოდოლსკი-როზენის პარადოქსი, ანუ EPR პარადოქსი, რომლითაც მათ სურდათ დაემტკიცებინათ კვანტური მექანიკის არასრულყოფილება. პარადოქსი არის სააზროვნო ექსპერიმენტი: რა მოხდება, თუ ორი პროტონისგან შემდგარი ნაწილაკი ისე იშლება, რომ პროტონები ერთმანეთისგან საპირისპირო მიმართულებით გაფრინდებიან? მათი საერთო წარმოშობის გამო, მათი თვისებები დაკავშირებულია ან, როგორც ფიზიკოსები ამბობენ, ერთმანეთთან კორელაციაშია. იმპულსის შენარჩუნების კანონის თანახმად, თუ ერთი პროტონი მაღლა დაფრინავს, მაშინ მეორე უნდა ჩამოვიდეს. ერთი პროტონის იმპულსის გაზომვით ჩვენ აუცილებლად გავარკვევთ მეორის იმპულსს, თუნდაც ის გაფრინდეს სამყაროს მეორე ბოლოში. ნაწილაკებს შორის არსებობს არალოკალური კავშირი, რომელსაც აინშტაინმა უწოდა „მოჩვენებების მოქმედება მანძილზე“, რომლის დროსაც თითოეულმა ნაწილაკმა ნებისმიერ დროს იცის, სად არის მეორე და რა ხდება მას.

EPR პარადოქსი შეუთავსებელია კვანტურ მექანიკაში დადგენილ გაურკვევლობასთან. აინშტაინი თვლიდა, რომ არსებობს ფარული პარამეტრი, რომლებიც არ არის გათვალისწინებული. კითხვები: არის თუ არა დეტერმინიზმი და მიზეზობრიობა მიკროსამყაროს სფეროში; დასრულებულია კვანტური მექანიკა; არის თუ არა ფარული პარამეტრები, რომლებსაც ის არ ითვალისწინებს, უკვე ნახევარ საუკუნეზე მეტია ფიზიკოსების განხილვის საგანია და თეორიულ დონეზე მათი გადაწყვეტა მხოლოდ მე-20 საუკუნის ბოლოს იპოვა.

1964 წელს ჯ.ს. ბელამ დაასაბუთა პოზიცია, რომლის მიხედვითაც კვანტური მექანიკა წინასწარმეტყველებს უფრო ძლიერ კორელაციას ურთიერთდაკავშირებულ ნაწილაკებს შორის, ვიდრე ის, რაზეც აინშტაინი საუბრობდა.

ბელის თეორემა ამბობს, რომ თუ რაიმე ობიექტური სამყარო არსებობს, და თუ კვანტური მექანიკის განტოლებები სტრუქტურულად მსგავსია ამ სამყაროს, მაშინ არსებობს რაიმე სახის არალოკალური კავშირი ორ ნაწილაკს შორის, რომლებიც ოდესმე შეხებიან. ბელის თეორემის არსი მდგომარეობს იმაში, რომ არ არსებობს იზოლირებული სისტემები: სამყაროს ყველა ნაწილაკი "მყისიერ" კავშირშია ყველა სხვა ნაწილაკთან. მთელი სისტემა, მაშინაც კი, თუ მისი ნაწილები დაშორებულია უზარმაზარი მანძილით და მათ შორის არ არის სიგნალები, ველები, მექანიკური ძალები, ენერგია და ა.შ., ფუნქციონირებს როგორც ერთიანი სისტემა.

1980-იანი წლების შუა ხანებში ა. ასპექტმა (პარიზის უნივერსიტეტი) ექსპერიმენტულად გადაამოწმა ეს კავშირი ერთი წყაროს მიერ გამოსხივებული ფოტონების წყვილის პოლარიზაციის შესწავლით იზოლირებული დეტექტორების მიმართულებით. გაზომვების ორი სერიის შედეგების შედარებამ აჩვენა მათ შორის შეთანხმება. ცნობილი ფიზიკოსის დ.ბომის თვალსაზრისით ა.ასპექტის ექსპერიმენტებმა დაადასტურა ბელის თეორემა და მხარი დაუჭირა არალოკალური ფარული ცვლადების პოზიციებს, რომელთა არსებობაც ა.აინშტაინმა ივარაუდა. დ.ბომის მიერ კვანტური მექანიკის ინტერპრეტაციისას არ არის გაურკვევლობა ნაწილაკების კოორდინატებსა და მის იმპულსში.

მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ კომუნიკაცია ხდება ინფორმაციის გადაცემის გზით, რომლის მატარებლებიც სპეციალური ველებია.

3. ტალღის გენეტიკა

კვანტურ მექანიკაში გაკეთებულმა აღმოჩენებმა ნაყოფიერი გავლენა მოახდინა არა მხოლოდ ფიზიკის განვითარებაზე, არამედ საბუნებისმეტყველო მეცნიერების სხვა სფეროებზეც, პირველ რიგში ბიოლოგიაზე, რომლის ფარგლებშიც განვითარდა ტალღური, ანუ კვანტური გენეტიკა.

როდესაც 1962 წელს ჯ. უოტსონმა, ა. უილსონმა და ფ. კრიკმა მიიღეს ნობელის პრემია მემკვიდრეობითი ინფორმაციის მატარებელი დნმ-ის ორმაგი სპირალის აღმოჩენისთვის, გენეტიკოსებს ეჩვენებოდათ, რომ გენეტიკური ინფორმაციის გადაცემის ძირითადი პრობლემები გადაწყვეტასთან ახლოს იყო. ყველა ინფორმაცია ჩაწერილია გენებში, რომელთა მთლიანობა უჯრედის ქრომოსომებში განსაზღვრავს ორგანიზმის განვითარების პროგრამას. ამოცანა იყო გენეტიკური კოდის გაშიფვრა, რაც გულისხმობდა ნუკლეოტიდების მთელ თანმიმდევრობას დნმ-ში.

თუმცა, რეალობამ არ გაამართლა მეცნიერთა მოლოდინი. დნმ-ის სტრუქტურის აღმოჩენისა და გენეტიკურ პროცესებში ამ მოლეკულის მონაწილეობის დეტალური განხილვის შემდეგ, სიცოცხლის ფენომენის მთავარი პრობლემა - მისი გამრავლების მექანიზმები - ფაქტობრივად, გაურკვეველი დარჩა. გენეტიკური კოდის გაშიფვრამ შესაძლებელი გახადა ცილების სინთეზის ახსნა. კლასიკური გენეტიკოსები გამომდინარეობდნენ იქიდან, რომ გენეტიკური მოლეკულები, დნმ, მატერიალური ხასიათისაა და მოქმედებს როგორც ნივთიერება, წარმოადგენს მატერიალურ მატრიცას, რომელზეც იწერება მატერიალური გენეტიკური კოდი. მის შესაბამისად ვითარდება ხორციელი, მატერიალური და მატერიალური ორგანიზმი. მაგრამ საკითხი, თუ როგორ არის დაშიფრული ორგანიზმის სივრცით-დროითი სტრუქტურა ქრომოსომებში, არ შეიძლება გადაწყდეს ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის ცოდნის საფუძველზე. საბჭოთა მეცნიერები ა.ა. ლიუბიშჩევი და ა.გ. გურვიჩმა ჯერ კიდევ 1920-იან და 1930-იან წლებში გამოთქვა აზრი, რომ გენების, როგორც წმინდა მატერიალური სტრუქტურების განხილვა აშკარად არასაკმარისია სიცოცხლის ფენომენის თეორიული აღწერისთვის.

ᲐᲐ. ლიუბიშჩევი თავის ნაშრომში "მემკვიდრეობითი ფაქტორების ბუნების შესახებ", რომელიც გამოქვეყნდა 1925 წელს, წერდა, რომ გენები არც ქრომოსომის ნაჭრებია, არც ავტოკატალიზური ფერმენტების მოლეკულები, არც რადიკალები და არც ფიზიკური სტრუქტურა. მას სჯეროდა, რომ გენი პოტენციურ ნივთიერებად უნდა აღიარებულიყო. ა.ა.-ს იდეების უკეთ გაგება. ლიუბიშჩევს ხელს უწყობს გენეტიკური მოლეკულის ანალოგია მუსიკალური აღნიშვნით. თავად მუსიკალური ნოტაცია არის მატერიალური და წარმოადგენს ხატებს ქაღალდზე, მაგრამ ეს ხატები რეალიზებულია არა მატერიალური ფორმით, არამედ ბგერებში, რომლებიც აკუსტიკური ტალღებია.

ამ იდეების შემუშავებისას ა.გ. გურვიჩი ამტკიცებდა, რომ გენეტიკაში „აუცილებელია ბიოლოგიური ველის ცნების შემოღება, რომლის თვისებები ფორმალურად არის ნასესხები ფიზიკური წარმოდგენებიდან“1. მთავარი იდეა A.G. გურვიჩი იყო, რომ ემბრიონის განვითარება ხდება წინასწარ განსაზღვრული პროგრამის მიხედვით და იღებს იმ ფორმებს, რომლებიც უკვე მის სფეროშია. მან პირველმა ახსნა განვითარებადი ორგანიზმის კომპონენტების ქცევა მთლიანობაში საველე კონცეფციების საფუძველზე. სწორედ ველშია მოთავსებული ემბრიონის მიერ განვითარების პროცესში მიღებული ფორმები. გურვიჩმა ვირტუალურ ფორმას, რომელიც განსაზღვრავს განვითარების პროცესის შედეგს ნებისმიერ მომენტში, დინამიურად წინასწარ ჩამოყალიბებულ ფორმას უწოდა და ამით დარგის საწყის ფორმულირებაში ტელეოლოგიის ელემენტი შეიტანა. უჯრედული ველის თეორიის შემუშავების შემდეგ, მან გაავრცელა ველის იდეა, როგორც ემბრიონის პროცესის მარეგულირებელი და კოორდინატორი, ორგანიზმების ფუნქციონირებაზეც. დარგის ზოგადი იდეის დასაბუთებით, გურვიჩმა ჩამოაყალიბა იგი, როგორც ბიოლოგიის უნივერსალური პრინციპი. მათ აღმოაჩინეს უჯრედის ბიოფოტონური გამოსხივება.

რუსი ბიოლოგების იდეები A.A. ლიუბიშჩევი და ა.გ. Gurvich არის გიგანტური ინტელექტუალური მიღწევა თავის დროზე ადრე. მათი აზრების არსი მდგომარეობს ტრიადაში:

გენები დუალისტურია - ისინი ერთდროულად მატერია და ველია.

ქრომოსომების ველის ელემენტები აღნიშნავენ სივრცეს - ორგანიზმის დროს - და ამით აკონტროლებენ ბიოსისტემების განვითარებას.

გენებს აქვთ ესთეტიკურ-ფიგურული და მეტყველების მარეგულირებელი ფუნქციები.

ეს იდეები არ იყო შეფასებული V.P.-ს ნამუშევრების გამოჩენამდე. კაზნაჩეევი XX საუკუნის 60-იან წლებში, რომელშიც ექსპერიმენტულად დადასტურდა მეცნიერთა პროგნოზები ცოცხალ ორგანიზმებში ინფორმაციის გადაცემის საველე ფორმების არსებობის შესახებ. სამეცნიერო მიმართულება ბიოლოგიაში, წარმოდგენილი სკოლის მიერ ვ.პ. კაზნაჩეევი ჩამოყალიბდა მრავალი ფუნდამენტური კვლევის შედეგად ეგრეთ წოდებულ სარკის ციტოპათიურ ეფექტზე, რაც გამოიხატებოდა იმაში, რომ ცოცხალი უჯრედები, გამოყოფილი კვარცის მინით, რომელიც არ აძლევს ნივთიერების ერთ მოლეკულას გავლის საშუალებას. ინფორმაციის გაცვლა. მუშაობის შემდეგ V.P. კაზნაჩეევი, ბიოსისტემების უჯრედებს შორის ტალღის ნიშნის არხის არსებობა საეჭვო აღარ იყო.

V.P.-ის ექსპერიმენტებთან ერთად. კაზნაჩეევმა, ჩინელმა მკვლევარმა ჯიანგ კანჟენგმა ჩაატარა სუპერგენეტიკური ექსპერიმენტების სერია, რომელიც ეხმიანებოდა A.L. ლიუბიშჩევი და ა.გ. გურვიჩმა. ჯიანგ კანჟენგის ნამუშევრებს შორის განსხვავება ისაა, რომ მან ექსპერიმენტები ჩაატარა არა უჯრედულ დონეზე, არამედ ორგანიზმის დონეზე. მან განაპირობა ის ფაქტი, რომ დნმ - გენეტიკური მასალა - არსებობს ორი ფორმით: პასიური (დნმ-ის სახით) და აქტიური (ელექტრომაგნიტური ველის სახით). პირველი ფორმა ინარჩუნებს გენეტიკურ კოდს და უზრუნველყოფს ორგანიზმის სტაბილურობას, მეორეს კი შეუძლია შეცვალოს იგი ბიოელექტრული სიგნალებით ზემოქმედებით. ჩინელმა მეცნიერმა დააპროექტა მოწყობილობა, რომელსაც შეეძლო წაეკითხა, გადასცა დისტანციაზე და დონორის ბიოსისტემიდან ტალღის სუპერგენეტიკური სიგნალების შეყვანა მიმღებ ორგანიზმში. შედეგად მან გამოავლინა ოფიციალური გენეტიკით „აკრძალული“ წარმოუდგენელი ჰიბრიდები, რომლებიც მოქმედებენ მხოლოდ მატერიალური გენების თვალსაზრისით. ასე დაიბადა ცხოველური და მცენარეული ქიმერები: ქათამი-იხვები; სიმინდი, რომლის ღეროებიდან ხორბლის ყელი ამოიზარდა და სხვ.

გამოჩენილი ექსპერიმენტატორი ჯიანგ კანჟენგი ინტუიციურად ესმოდა მის მიერ რეალურად შექმნილი ექსპერიმენტული ტალღის გენეტიკის ზოგიერთ ასპექტს და თვლიდა, რომ ველის გენის ინფორმაციის მატარებლები არიან მიკროტალღური ელექტრომაგნიტური გამოსხივება, რომელიც გამოიყენება მის აღჭურვილობაში, მაგრამ მან ვერ შეძლო თეორიული დასაბუთება.

ექსპერიმენტული მუშაობის შემდეგ ვ.პ. კაზნაჩეევისა და ჯიანგ კანჟენგის, რაც არ შეიძლებოდა აეხსნათ ტრადიციული გენეტიკური თვალსაზრისით, საჭირო იყო ტალღის გენომის მოდელის თეორიული განვითარება, დნმ-ის ქრომოსომის მუშაობის ფიზიკურ-მათემატიკური და თეორიულ-ბიოლოგიური გაგებით. ველი და რეალური განზომილება.

ამ პრობლემის გადაჭრის პირველი მცდელობები გაკეთდა რუსმა მეცნიერებმა P.P. გარიაევი, ა.ა. ბერეზინი და ა.ა. ვასილიევი, რომელმაც დაადგინა შემდეგი ამოცანები:

აჩვენოს უჯრედის გენომის მუშაობის დუალისტური ინტერპრეტაციის შესაძლებლობა მატერიისა და ველის დონეზე ფიზიკური და მათემატიკური მოდელების ფარგლებში;

უჯრედის გენომის ნორმალური და „არანორმალური“ მოქმედების შესაძლებლობის ჩვენება ფანტომურ-ტალღური ფიგურულ-ნიშანთა მატრიცების გამოყენებით;

* იპოვეთ შემოთავაზებული თეორიის სისწორის ექსპერიმენტული მტკიცებულება.

მათ მიერ შემუშავებული თეორიის ფარგლებში, სახელწოდებით ტალღის გენეტიკა, წამოაყენეს რამდენიმე ძირითადი დებულება, დასაბუთებული და ექსპერიმენტულად დადასტურებული, რამაც მნიშვნელოვნად გააფართოვა ცხოვრების ფენომენისა და ცოცხალ მატერიაში მიმდინარე პროცესების გაგება.

* გენები არა მხოლოდ მატერიალური სტრუქტურებია, არამედ ტალღაც
მატრიცები, რომელთა მიხედვით, თითქოს შაბლონებით, შენდება ორგანიზმი.

ინფორმაციის ურთიერთგადაცემა უჯრედებს შორის, რაც ხელს უწყობს სხეულის ინტეგრალურ სისტემად ჩამოყალიბებას და სხეულის ყველა სისტემის კოორდინირებული მუშაობის კორექტირებას, ხდება არა მხოლოდ ქიმიური საშუალებებით - სხვადასხვა ფერმენტების და სხვა "სასიგნალო" ნივთიერებების სინთეზით. პ.პ. გარიაევმა შესთავაზა და შემდეგ ექსპერიმენტულად დაამტკიცა, რომ უჯრედები, მათი ქრომოსომები, დნმ, ცილები გადასცემენ ინფორმაციას ფიზიკური ველების გამოყენებით - ელექტრომაგნიტური და აკუსტიკური ტალღები და სამგანზომილებიანი ჰოლოგრამები, რომლებიც წაიკითხება ლაზერული ქრომოსომის შუქით და ასხივებს ამ შუქს, რომელიც გარდაიქმნება რადიოტალღებად და გადასცემს მემკვიდრეობით ინფორმაციას სხეულის სივრცე. უმაღლესი ორგანიზმების გენომი განიხილება, როგორც ბიოჰოლოგრაფიული კომპიუტერი, რომელიც ქმნის ბიოსისტემების სივრცე-დროის სტრუქტურას. ველის მატრიცების მატარებლები, რომლებზეც სხეულია აგებული, არის ტალღის ფრონტები, რომლებიც მითითებულია გენოლოგის მიერ, და ეგრეთ წოდებული სოლიტონები დნმ-ზე - სპეციალური ტიპის აკუსტიკური და ელექტრომაგნიტური ველები, რომლებიც წარმოიქმნება თავად ორგანიზმის გენეტიკური აპარატის მიერ და შეუძლია შუამავალი ფუნქციები. ბიოსისტემის უჯრედებს, ქსოვილებსა და ორგანოებს შორის სტრატეგიული მარეგულირებელი ინფორმაციის გაცვლისთვის.

ტალღურ გენეტიკაში დადასტურდა გურვიჩ - ლიუბიშჩევი - კაზნაჩეევ - ჯიანგ კანჟენის იდეები გენის ინფორმაციის საველე დონის შესახებ. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კვანტურ ელექტროდინამიკაში მიღებული ერთიანობის "ტალღა - ნაწილაკი" ან "ნივთიერება - ველის" გაერთიანების დუალიზმი აღმოჩნდა გამოსაყენებელი ბიოლოგიაში, რომელიც იმ დროს იწინასწარმეტყველა AG. გურვიჩი და ა.ა. ლიუბიშჩევი. გენი-სუბსტანცია და გენის ველი არ არის ურთიერთგამომრიცხავი, არამედ ურთიერთშემავსებელი.

ცოცხალი მატერია შედგება უსულო ატომებისა და ელემენტარული ნაწილაკებისგან, რომლებიც აერთიანებენ ტალღების და ნაწილაკების ფუნდამენტურ თვისებებს, მაგრამ ამ იგივე თვისებებს ბიოსისტემები იყენებენ, როგორც ტალღის ენერგია-ინფორმაციის გაცვლის საფუძველს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გენეტიკური მოლეკულები ასხივებენ ინფორმაციულ-ენერგეტიკულ ველს, რომელშიც დაშიფრულია მთელი ორგანიზმი, მისი ფიზიკური სხეული და სული.

* გენები არ არის მხოლოდ ის, რაც წარმოადგენს ე.წ
ლოგიკური კოდი, არამედ ყველაფერი დანარჩენი, დნმ-ის უმეტესი ნაწილი, რაც ადრე იყო
უაზროდ ითვლებოდა.

მაგრამ ქრომოსომების ეს დიდი ნაწილია გაანალიზებული ტალღური გენეტიკის ფარგლებში, როგორც სხეულის ყველა უჯრედის მთავარი „ინტელექტუალური“ სტრუქტურა: „დნმ-ის არაკოდირების რეგიონები არ არის მხოლოდ ნაგავი (ნაგავი), არამედ შექმნილი სტრუქტურები. გარკვეული მიზნით, ჯერჯერობით გაურკვეველი მიზნით.. არაკოდირების დნმ-ის თანმიმდევრობები (და ეს არის გენომის 95--99%) არის ქრომოსომების სტრატეგიული ინფორმაციის შინაარსი... ბიოსისტემების ევოლუციამ შექმნა გენეტიკური ტექსტები და გენომი. - ბიოკომპიუტერი - ბიოკომპიუტერი, როგორც კვაზი ინტელექტუალური "სუბიექტი", თავის დონეზე "ამ" ტექსტების კითხვა და გაგება "1. გენომის ეს კომპონენტი, რომელსაც სუპერგენო-კონტინიუმი ეწოდება, ე.ი. სუპერგენი, უზრუნველყოფს ადამიანების, ცხოველების, მცენარეების განვითარებას და სიცოცხლეს და ასევე აპროგრამებს ბუნებრივ სიკვდილს. არ არსებობს მკვეთრი და გადაულახავი საზღვარი გენებსა და სუპერგენებს შორის, ისინი მოქმედებენ როგორც მთლიანობაში. გენები აძლევენ მატერიალურ „რეპლიკებს“ რნმ-ისა და ცილების სახით, ხოლო სუპერგენები გარდაქმნიან შიდა და გარე ველებს, ქმნიან მათგან ტალღურ სტრუქტურებს, რომლებშიც ინფორმაცია დაშიფრულია. ადამიანების, ცხოველების, მცენარეების და პროტოზოების გენეტიკური საერთოობა მდგომარეობს იმაში, რომ ცილების დონეზე ეს ვარიანტები პრაქტიკულად არ განსხვავდება ან ოდნავ განსხვავდებიან ყველა ორგანიზმში და დაშიფრულია გენებით, რომლებიც მთლიანი სიგრძის მხოლოდ რამდენიმე პროცენტს შეადგენს. ქრომოსომის. მაგრამ ისინი განსხვავდებიან ქრომოსომების "უსარგებლო ნაწილის" დონეზე, რომელიც შეადგენს მათ თითქმის მთელ სიგრძეს.

* ქრომოსომების საკუთარი ინფორმაცია არ არის საკმარისი განვითარებისთვის
ორგანიზმი. ზოგიერთ განზომილებაში ქრომოსომა ფიზიკურად შებრუნებულია
ცის ვაკუუმი, რომელიც იძლევა ინფორმაციის ძირითად ნაწილს ემ
ბრიონი. გენეტიკურ აპარატს შეუძლია საკუთარი თავის და ვაკუუმის დახმარებით
წარმოქმნის ბრძანების ტალღის სტრუქტურებს, როგორიცაა ჰოლოგრამები, უზრუნველყოფს
chivayuschie ორგანიზმის განვითარება.

ექსპერიმენტული მონაცემები მიღებული პ.პ. გარიაევმა, რომელმაც დაამტკიცა უჯრედის გენომის უკმარისობა ორგანიზმის განვითარების პროგრამის სრული რეპროდუცირებისთვის ბიოველური ინფორმაციული იზოლაციის პირობებში. ექსპერიმენტი მდგომარეობდა იმაში, რომ აშენდა ორი კამერა, რომელთაგან თითოეულში შეიქმნა ყველა ბუნებრივი პირობა ბაყაყის ქვირითისგან თათების განვითარებისთვის - ჰაერისა და წყლის აუცილებელი შემადგენლობა, ტემპერატურა, განათების პირობები, აუზის სილა და ა. განსხვავება მხოლოდ იმაში მდგომარეობდა, რომ ერთი კამერა დამზადებული იყო პერმა-ლოისაგან, მასალისაგან, რომელიც ელექტრომაგნიტურ ტალღებს არ გადასცემს, მეორე კი ჩვეულებრივი ლითონისგან იყო დამზადებული, რაც ტალღებისთვის ხელის შეშლას არ წარმოადგენს. თითოეულ პალატაში მოთავსებული იყო თანაბარი რაოდენობის განაყოფიერებული ბაყაყის კვერცხები. ექსპერიმენტის შედეგად პირველ კამერაში გამოჩნდნენ სრულიად ფრიკები, რომლებიც რამდენიმე დღის შემდეგ დაიღუპნენ, მეორე კამერაში თათები გამოჩეკდნენ და ნორმალურად განვითარდნენ, რომლებიც მოგვიანებით ბაყაყებად გადაიქცნენ.

ცხადია, რომ პირველ პალატაში თათების ნორმალური განვითარებისთვის მათ აკლდათ რაიმე ფაქტორი, რომელიც ატარებდა მემკვიდრეობითი ინფორმაციის გამოტოვებულ ნაწილს, რომლის გარეშეც ორგანიზმი მთლიანობაში ვერ „აწყობს“. და რადგან პირველი კამერის კედლები თათებს წყვეტს მხოლოდ რადიაციისგან, რომელიც თავისუფლად შეაღწია მეორე კამერაში, ბუნებრივია ვივარაუდოთ, რომ ბუნებრივი ინფორმაციის ფონის გაფილტვრა ან დამახინჯება იწვევს ემბრიონის დეფორმაციას და სიკვდილს. ეს ნიშნავს, რომ გენეტიკური სტრუქტურების კომუნიკაცია გარე საინფორმაციო ველთან, რა თქმა უნდა, აუცილებელია ორგანიზმის ჰარმონიული განვითარებისთვის. გარე (ეგზობიოლოგიური) საველე სიგნალები ატარებენ დამატებით და, შესაძლოა, მთავარ ინფორმაციას დედამიწის გენ-კონტინიუმზე.

* ქრომოსომის კონტინიუმის დნმ-ის ტექსტები და ჰოლოგრამები შეიძლება იკითხებოდეს მრავალგანზომილებიანი სივრცით-დროითი და სემანტიკური ვერსიებით. არსებობს უჯრედის გენომის ტალღური ენები, რომლებიც ადამიანის მსგავსია.

ტალღურ გენეტიკაში განსაკუთრებულ ყურადღებას იმსახურებს დნმ-ის თანმიმდევრობებისა და ადამიანის მეტყველების ფრაქტალის (განსხვავებულ მასშტაბებში მეორდება) სტრუქტურის ერთიანობის დასაბუთება. ის ფაქტი, რომ გენეტიკური ანბანის ოთხი ასო (ადენინი, გუანინი, ციტოზინი, თიმინი) ქმნის ფრაქტალ სტრუქტურებს დნმ-ის ტექსტებში, აღმოაჩინეს ჯერ კიდევ 1990 წელს და განსაკუთრებული რეაქცია არ გამოიწვია. თუმცა, ადამიანის მეტყველებაში გენის მსგავსი ფრაქტალური სტრუქტურების აღმოჩენა მოულოდნელი იყო როგორც გენეტიკოსებისთვის, ასევე ლინგვისტებისთვის. აშკარა გახდა, რომ დნმ-ის მიღებული და უკვე ჩვეული შედარება ტექსტებთან, რომელსაც ფრაქტალის სტრუქტურისა და ადამიანის მეტყველების ერთიანობის აღმოჩენის შემდეგ მეტაფორული ხასიათი ჰქონდა, სრულიად გამართლებულია.

რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის მათემატიკური ინსტიტუტის თანამშრომლებთან ერთად პ.პ. გარიაევამ შეიმუშავა ბუნებრივი (ადამიანის) და გენეტიკური ენების ფრაქტალური წარმოდგენის თეორია. ამ თეორიის პრაქტიკულმა გამოცდამ დნმ-ის „მეტყველების“ მახასიათებლების სფეროში აჩვენა კვლევის სტრატეგიულად სწორი ორიენტაცია.

ისევე, როგორც ჯიანგ კანჟენგის ექსპერიმენტებში, პ.პ. გარიაევი, მიღებული იქნა ტალღის სუპერგენეტიკური ინფორმაციის ტრანსლაციისა და შემოტანის ეფექტი დონორიდან მიმღებამდე. შეიქმნა მოწყობილობები - სოლიტონის ველების გენერატორები, რომლებშიც შესაძლებელი იყო მეტყველების ალგორითმების შეყვანა, მაგალითად, რუსულ ან ინგლისურ ენაზე. ასეთი მეტყველების სტრუქტურები გადაიქცა სოლიტონით მოდულირებულ ველებად - ანალოგები, რომლებსაც უჯრედები მოქმედებენ ტალღური კომუნიკაციების პროცესში. ორგანიზმი და მისი გენეტიკური აპარატი „აიცნობს“ ასეთ „ტალღურ ფრაზებს“ როგორც საკუთარს და მოქმედებს ადამიანის მიერ გარედან შემოტანილი მეტყველების რეკომენდაციების შესაბამისად. შესაძლებელი იყო, მაგალითად, გარკვეული მეტყველების, სიტყვიერი ალგორითმების შექმნით, ხორბლისა და ქერის რადიაციით დაზიანებული თესლის აღდგენა. უფრო მეტიც, მცენარის თესლებმა "გაიგეს" ეს მეტყველება, მიუხედავად იმისა, თუ რა ენაზე იყო იგი წარმოთქმული - რუსული, გერმანული თუ ინგლისური. ექსპერიმენტები ჩატარდა ათიათასობით უჯრედზე.

საკონტროლო ექსპერიმენტებში ზრდის მასტიმულირებელი ტალღის პროგრამების ეფექტურობის შესამოწმებლად, გენერატორების საშუალებით მცენარის გენომში შეიტანეს უაზრო მეტყველების ფსევდოკოდები, რომლებიც არანაირ გავლენას არ ახდენდნენ მცენარის მეტაბოლიზმზე, ხოლო სემანტიკური შესვლა მცენარის გენომის ბიოველში სემანტიკური შრეები იძლეოდა. მკვეთრი, მაგრამ მოკლევადიანი ზრდის აჩქარების ეფექტი.

მცენარეთა გენომის მიერ ადამიანის მეტყველების ამოცნობა (განურჩევლად ენისა) სრულად შეესაბამება ლინგვისტური გენეტიკის პოზიციას ბიოსისტემების გენომის პროტოენის არსებობის შესახებ მათი ევოლუციის ადრეულ ეტაპებზე, საერთო ყველა ორგანიზმისთვის და დაცულია დედამიწის გენოფონდის ზოგადი სტრუქტურა. აქ შეგიძლიათ ნახოთ სტრუქტურული ლინგვისტიკის კლასიკოსის ნ.ჩომსკის იდეებთან შესაბამისობა, რომელიც თვლიდა, რომ ყველა ბუნებრივ ენას აქვს ღრმა თანდაყოლილი უნივერსალური გრამატიკა, რომელიც უცვლელია ყველა ადამიანისთვის და, ალბათ, საკუთარი სუპერგენეტიკური სტრუქტურებისთვის.

დასკვნა

ფუნდამენტურად ახალი პუნქტები მიკროსამყაროს შესწავლაში იყო:

· თითოეულ ელემენტარულ ნაწილაკს აქვს როგორც კორპუსკულური, ასევე ტალღური თვისებები.

· მატერიას შეუძლია გარდაიქმნას რადიაციად (ნაწილაკისა და ანტინაწილაკის განადგურება წარმოქმნის ფოტონს, ანუ სინათლის კვანტს).

· ელემენტარული ნაწილაკის ადგილისა და იმპულსის წინასწარმეტყველება შესაძლებელია მხოლოდ გარკვეული ალბათობით.

· მოწყობილობა, რომელიც იკვლევს რეალობას, გავლენას ახდენს მასზე.

· ზუსტი გაზომვა შესაძლებელია მხოლოდ ნაწილაკების ნაკადის გამოსხივებისას და არა ერთი ნაწილაკის.

ბიბლიოგრაფია

1. პ.პ. გორიაევი, "ტალღის გენეტიკური კოდი", მ., 1997 წ.

2. გ.იდლისი, „რევოლუცია ასტრონომიაში, ფიზიკასა და კოსმოლოგიაში“, მ., 1985 წ.

3. ა.ა. გორელოვი. ლექციების კურსი „თანამედროვე ბუნებისმეტყველების ცნებები“,

4. მოსკოვის „ცენტრი“ 2001 წ

5. ვ.ი. ლავრინენკო, ვ.პ. რატნიკოვი, "თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ცნებები", მ., 2000 წ.

6. თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ცნებები: სახელმძღვანელო უნივერსიტეტებისთვის / რედ. პროფ. ვ.ნ. ლავრინენკო, პროფ. ვ.პ. რატნიკოვი. -- მე-3 გამოცემა, შესწორებული. და დამატებითი -- M.: UNITI-DANA, 2006 წ.

მასპინძლობს Allbest.ru-ზე

მსგავსი დოკუმენტები

სამყაროს ატომური და მოლეკულური სტრუქტურის თეორია. მიკროსამყაროს ობიექტები: ელექტრონი, ფუნდამენტური ნაწილაკები, ფერმიონები, ლეპტონები, ჰადრონები, ატომი, ატომის ბირთვი და მოლეკულა. კვანტური მექანიკის და მიკროსამყაროს ფენომენების განვითარება. მიკროსამყაროს და კვანტური მექანიკის ცნებები.

რეზიუმე, დამატებულია 26/07/2010

არაკლასიკური ცნებების გაჩენა ფიზიკაში. ელექტრონის ტალღური ბუნება. დევისონისა და გერმერის ექსპერიმენტი (1927). მიკროსამყაროს კვანტურ-მექანიკური აღწერის თავისებურებები. ჰაიზენბერგის მატრიცის მექანიკა. ატომებისა და მოლეკულების ელექტრონული სტრუქტურა.

პრეზენტაცია, დამატებულია 10/22/2013

კვანტური თეორიის წარმოშობის ისტორია. კომპტონის ეფექტის აღმოჩენა. რეზერფორდისა და ბორის ცნებების შინაარსი ატომის აგებულებასთან დაკავშირებით. ბროლის ტალღის თეორიის ძირითადი დებულებები და ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის პრინციპი. კორპუსკულარულ-ტალღური დუალიზმი.

რეზიუმე, დამატებულია 25/10/2010

ანტიკურობისა და შუა საუკუნეების ფიზიკური წარმოდგენები. ფიზიკის განვითარება თანამედროვე დროში. კლასიკურიდან რელატივისტურ ცნებებზე გადასვლა ფიზიკაში. ქაოსიდან წესრიგის გაჩენის კონცეფცია ემპედოკლესა და ანაქსაგორას მიერ. მაკრო და მიკროსამყაროს თანამედროვე ფიზიკა.

რეზიუმე, დამატებულია 27/12/2016

კვანტური თეორიის განვითარების ისტორია. სამყაროს კვანტური ველის სურათი. კვანტური მექანიკის აღწერის ძირითადი პრინციპები. დაკვირვებადობის პრინციპი, კვანტური მექანიკური ფენომენების ხილვადობა. გაურკვევლობის ურთიერთობა. N. Bohr-ის კომპლემენტარობის პრინციპი.

რეზიუმე, დამატებულია 06/22/2013

თერმული გამოსხივება, პლანკის კვანტური ჰიპოთეზა. ელექტრომაგნიტური გამოსხივების კვანტური თვისებები. აინშტაინის ფორმულა ფოტოელექტრული ეფექტისთვის. მატერიის კორპუსკულურ-ტალღოვანი დუალიზმი. ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის ურთიერთობები. სტაციონარული შროდინგერის განტოლება.

სახელმძღვანელო, დამატებულია 05/06/2013

ფიზიკის მთავარი წარმომადგენლები. ძირითადი ფიზიკური კანონები და ცნებები. კლასიკური საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ცნებები. მატერიის სტრუქტურის ატომისტური კონცეფცია. სამყაროს მექანიკური სურათის ფორმირება. ფიზიკის გავლენა მედიცინაზე.

რეზიუმე, დამატებულია 05/27/2003

დე ბროლის ტალღების ფიზიკური მნიშვნელობა. ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის მიმართება. ნაწილაკების თვისებების კორპუსკულურ-ტალღური ორმაგობა. ტალღის ფუნქციის ნორმალიზაციის მდგომარეობა. შროდინგერის განტოლება, როგორც არარელატივისტური კვანტური მექანიკის ძირითადი განტოლება.

პრეზენტაცია, დამატებულია 03/14/2016

არაკლასიკური ფიზიკის პრინციპები. თანამედროვე იდეები მატერიის, სივრცისა და დროის შესახებ. კვანტური ფიზიკის ძირითადი იდეები და პრინციპები. თანამედროვე იდეები ელემენტარული ნაწილაკების შესახებ. მიკროსამყაროს სტრუქტურა. ფუნდამენტური ფიზიკური ურთიერთქმედება.

რეზიუმე, დამატებულია 10/30/2007

მოლეკულის სიმძიმის ცენტრის განსაზღვრა და შროდინგერის განტოლების აღწერა მოლეკულის მთლიანი ტალღური ფუნქციისთვის. მოლეკულის ენერგიის გამოთვლა და მოლეკულური ტალღური ფუნქციის ვიბრაციული ნაწილის განტოლების ფორმულირება. ელექტრონის მოძრაობა და მოლეკულური სპექტროსკოპია.

პორტალი სტუდენტისთვის. თვითმმართველობის მომზადება