Buod ng modernong pisika ng microworld :

1 . Ang microworld ay binubuo ng dalawang uri ng mga particle, na pangunahing naiiba sa laki: mga particle ng ultra micro world ( Halimbawa , photon ) at mga particle ng microworld ( Halimbawa , elektron ). Ang ultra micro world ay tatlong order ng magnitude na mas maliit kaysa sa mga particle ng micro world . Karaniwan 10 hanggang minus ikalabing walong kapangyarihan .

2. Kaya mayroon kaming tatlong direksyon ng paggalaw ng butil ( kanin .1 ) at , ayon sa pagkakabanggit , tatlong margin space : larangan ng gravitational , electric at magnetic field . Sa batayan na ito, masasabi ng isa ang pinag-isang kalikasan ng lahat ng tatlong larangan at iyon , na ang lahat ng tatlong larangan ay hindi mapaghihiwalay sa isa't isa sa microcosm . ( May mga bagay sa kalikasan , paglikha ng mga magnetic field o electric nang hiwalay ). Bilang resulta ng pahayag na ito, kung ang isang conductor para sa electric current ay ipinakilala sa isang magnetic field , pagkatapos ay hindi ito maaapektuhan ng isang electric field , na laging orthogonal sa magnetic field .

3. pansinin natin yan , na ang bawat butil ng microworld ay may tatlong higit pang antas ng kalayaan , na ginagamit para sa rotary motion . Tingnan ang fig. 1 . Ang sabi ng physicist na si Hopkins , na puwang ay maaaring pumasa sa oras at vice versa . Paano maunawaan ang pahayag na ito ? Alam natin ang batas ng konserbasyon ng enerhiya , na nagbabasa : ang kabuuan ng kinetic at potensyal na enerhiya ng isang katawan ay pare-pareho . Ang paggalaw ng isang particle sa espasyo ng microworld ay oscillatory . Ang oscillatory motion ay ang resulta ng pagdaragdag ng dalawang galaw : pagsasalin at rotational . Ang kinematic energy ay ang enerhiya ng translational motion , at ang potensyal ay ang nakaimbak na enerhiya ng isang katawan na hindi gumagalaw sa kalawakan sa iba't ibang paraan . Ang paggalaw ng pagsasalin ay isinasagawa sa kalawakan , at rotational sa oras at ang mga paggalaw na ito ay may mathematical boundary conditions , tungkol sa sinabi sa amin ng physicist na si Hopkins .

4. naniniwala ako , na ang lahat ng mga particle ng ultra microcosm ay naiiba sa bawat isa lamang sa pamamagitan ng dalas ng oscillation . Halimbawa , ultra violet at infrared na ilaw : ang parehong photon , ngunit may iba't ibang dalas . naniniwala ako , ang dalas na iyon ay isang anyo ng pag-iimbak ng enerhiya , t .e. Tinutukoy ng frequency ang magnitude ng kinetic at potensyal na enerhiya ng particle . Dahil ang formula ni Einstein ay isinasaalang-alang lamang ang kinetic energy ng isang gumagalaw na particle , pagkatapos ang formula na ito ay kailangang itama . parang , ang masa ng isang particle ay dapat na maunawaan bilang ang tiyak na masa , t . e . ang masa ng volume na nilikha ng dalas ng oscillation : ang masa ng butil ay dapat nahahati sa produkto ng amplitude ng oscillation at ang lugar ng wavelength o ang matematikal na inaasahan ng alon na ito.

5. Ang bawat elementary particle ng microworld ay naglalaman ng sarili nitong partikular na uri ng ultra micro particle na may sarili nitong frequency. Halimbawa , ang isang electron ay naglalaman ng mga photon ng parehong frequency ( sa pamamagitan ng bagong pangalan: “ mga bion ”), ngunit ang dalas ng emitted photon ay nababagay sa mga kondisyon ng isang partikular na orbit ng electron . Ang Figure 4 ay ang patunay ng haka-haka na ito : lahat ng electromagnetic wave ay dapat na may parehong haba at amplitude sa isang partikular na orbit . Ngunit ang paglipat mula sa orbit patungo sa isa pang orbit ay sinamahan ng pagbabago sa mga parameter ng dalas : t . e . amplitudes at wavelength . Ang bawat orbit ay may sariling antas ng enerhiya ng potensyal na enerhiya. ep sige , bilang resulta ng batas ng konserbasyon ng enerhiya . Dahilan p e ng regular na paglabas ng isang quark ng enerhiya mula sa isang elementarya na particle ng microworld, maaaring magkaroon ng resonance phenomena .

Ang isang bloke ng mga electron sa orbit ay may metalikang kuwintas , na produkto ng masa ng mga electron at ang radius ng orbit , na humahantong sa pag-ikot ng mga orbit mismo . Ang bawat orbit ng mga electron sa isang atom ay mahalagang isang electrical closed circuit at samakatuwid ay lumilikha ng isang electromagnetic field sa paligid nito.. Samakatuwid, ang bilis ng mga electron sa orbit ay pareho , parang nasa electric circuit . Pinipigilan ng field na ito ang mga electron mula sa paglapit sa mga proton ng nucleus. . Ang direksyon ng mga linya ng magnetic field ay maaaring matukoy ng panuntunan ng gimlet .

7 . Ang pisikal na panitikan ay nagsasaad na , na ang electron ay may spin 2. Sa katunayan , kapag ang isang photon ay inilabas, ito ay umiikot ng 90 degrees , t . e . para sa 1 / 2 likod ay bumalik sa panimulang posisyon , na nagbibigay ng 1 pa / 2 likod . Susunod, binabago ang mukha ng pag-ikot at muli 1 / 2 at 1 / 2 , t . e . ang kabuuang pag-ikot ay 2 .

7. Ang ating Uniberso - pisikal na nakapaloob na espasyo . Ito ay limitado sa pamamagitan ng mga pisikal na pare-pareho : Halimbawa , ang bilis ng liwanag sa 300,000 km bawat segundo o isang limitasyon ng temperatura na 273 , 16 degrees Celsius . Samakatuwid, ang Batas ng Pag-iingat ng Enerhiya ay natutupad dito at samakatuwid ito ay umiral na sa bilyun-bilyong taon. . Paano maipapaliwanag ng isang tao ang katotohanan , na ang paggalaw ng mga planeta sa mga orbit ay hindi tumigil ? Ipagpalagay , na ang mga planeta ay gumagalaw sa pamamagitan ng inertia pagkatapos ng momentum ng Bang , kung gayon ang enerhiyang ito sa paglipas ng bilyun-bilyong taon ay mawawala sa ilang lawak dahil sa mga pagpupulong sa mga meteorite at solar wind. Tandaan , na ang mga particle ng ultra micro world, kapag gumagalaw, ay gumagawa ng mga oscillatory na paggalaw sa paligid ng kanilang trajectory of motion, t . e . ang kanilang paggalaw ay isang oscillatory na proseso ng isang tiyak na dalas . Ang isang oscillatory na proseso sa kalikasan ay isang paglipat ng potensyal na enerhiya sa kinetic energy at vice versa. Kaya naman sinusunod iyon , na ang paggalaw ng anumang katawan sa isang saradong espasyo ay dapat gumamit ng stock ng potensyal na enerhiya sa tulong ng mekanismo ng dalas.

Hindi natin alam kung bakit may temperatura , mga limitasyon ng vacuum at limitado ang bilis ng liwanag . Posibleng may cryoplasma , parang black hole , nakakasikip ng enerhiya p gyu sa ilang lawak , pagkatapos nito nangyari ang Big Bang .

8. Sa eksperimento, nabigo ang mga siyentipiko na maabot ang bilis ng liwanag o ang temperatura ng zero Kelvin . Lumalapit lamang sila sa mga limitasyong ito sa pamamagitan ng isang maliit na halaga na asymptotically. . Ang mga eksperimentong ito ay nangangailangan ng malaking paggasta ng enerhiya. . Kaya, ito ay itinatag , na sa rehiyon ng maliliit na halaga mayroong malaking gastos sa enerhiya . Alam natin mula sa klasikal na pisika ang pormula ng puwersa F sa interaksyon ng masa :m 1 M 2 saan r ay ang distansya sa pagitan ng masa :

F=m 1 *M 2 /r^ 2 . Ang bigat ng isang proton o electron ay humigit-kumulang 0 , 91 * 10 hanggang sa kapangyarihan na minus 31 kg ( mas mababa ang timbang ), density 6 , 1 * 10 hanggang ika-17 na power kg / m ^ 3 . Distansya sa pagitan ng mga particle sa mahinang pakikipag-ugnayan ( 2 * 10 hanggang minus 1 5 degrees ) m at may malakas na pakikipag-ugnayan ( 10 hanggang minus 18 na kapangyarihan ) kilala . Gayunpaman, kapag kinakalkula ang kaakit-akit na puwersa ng mga particle na ito, dapat isaalang-alang ng isa ang katotohanan , na ang bawat micro particle ay isang micro oscillatory circuit . Tingnan mo o pagpapaliwanag ng talata 10. Ang aplikasyon ng formula ng klasikal na pisika sa mga kalkulasyon ng pakikipag-ugnayan ng mga particle ng microworld ay nagpapakita sa atin na , na walang mga hangganan sa pagitan ng klasikal na pisika at quantum o relativistic .

9. mga bagay na sinisingil , Halimbawa , mga electron ay ang sanhi ng hindi lamang isang electrostatic field, ngunit din ng isang electric current. Mayroong isang makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang phenomena na ito. Para sa paglitaw ng isang electrostatic field, hindi gumagalaw, kahit papaano ay naayos sa mga singil sa espasyo ay kinakailangan, at para sa paglitaw ng isang electric current, sa kabaligtaran, ang pagkakaroon ng libre, hindi nakapirming sisingilin na mga particle ay kinakailangan, na sa electrostatic field ng hindi gumagalaw ang mga singil ay dumating sa isang estado maayos na paggalaw sa mga linya ng field . Halimbawa , paglabas ng kuryente static na kuryente , puro sa isang thundercloud - kidlat . Ang kilusang ito ay kuryente .

10. Ngunit may isa pang dahilan para sa paglitaw ng electric current . Ang bawat ultra at micro particle ng uri ng elektron ay may sariling dalas ng oscillation at , kaya naman , ay isang micro oscillatory circuit , kung saan naaangkop ang formula ni Joseph Thomson :

f = 1/2 Ang P ay ang square root ng L*C, saan L = 2*EL/I parisukat at

C = 2*Ec/U parisukat , kung saan E 1 c at e 1L ay ang enerhiya ng electric field at magnetic flux, ayon sa pagkakabanggit . Ang pormula ay nagpapakita ng patuloy na relasyon sa pagitan ng L( kay Henry , ) at C ( sa farads , na kung saan ay na-convert sa sentimetro ).

( yunit ng inductance sa sistema GHS; isa cm = 1 10 -9 gn( Henry ), cm , cm ... kapasidad, sentimetro - yunit ng kapasidad sa sistema GHS = 1 10 -12 f( farads ), cm . )

Kung ang mga sukat ng mga dami na ito ay nasa sentimetro , kung gayon ang denominator ng formula na ito ay ang circumference ng bilog . Kaya naman , ang electric field sa paligid ng isang electron ay isang serye ng mga coaxial circle . Sa pagtaas ng radius ng bilog, ang bilis ng ultra micro particle ay dapat tumaas, mula noong panahon , iyon ay, ang dalas ng oscillation ng elektron -f pare-pareho . Ang kahihinatnan nito ang pagkonsumo ng kinetic energy para sa mas malayong mga particle ay tumataas at ang kanilang kakayahang mag-udyok ng electric current sa conductor ay bumababa.

Ngunit tingnan natin ang Figure 3. , kung saan ito ipinapakita , na ang mga vectors E 1 kasama at E 1L hiwalay sa espasyo at kapwa orthogonal . Ang sitwasyong ito ay dapat isaalang-alang kapag nag-induce ng electric current sa isang conductor . Kung ilalapat natin ang batas ng konserbasyon ng enerhiya sa mga dami E 1L at E 1 kasama , tapos E 1L ay ang kinetic energy ng gumagalaw na electron stream -ako, a E 1 c ay ang potensyal na enerhiya ng electric field bilang isang function ng lakas nito U. Enerhiya E1 L at E1c reaktibo . Sa kaso ng isang particle ng microcosm, ang kanilang mga vector ay orthogonal sa coordinate axis ng OS , ngunit nasa iba't ibang mga eroplano ng orthogonal coordinates . (C motri rice . 2 ). Ang parehong mga vector ay pinaghiwalay sa espasyo . Samakatuwid, ang kanilang mutual annihilation ay hindi nangyayari at ang dalas ng microparticle ay hindi nabubulok sa oras. .

Sa mga de-koryenteng circuit, ang reactance ay karaniwang tinutukoy na X , at ang kabuuang pagtutol sa mga AC circuit Z, aktibong paglaban - R at ang kabuuan ng lahat ng resistensya ay tinatawag na impedance . Z = R+jX

Ang impedance modulus ay ang ratio ng boltahe at kasalukuyang amplitudes, habang ang phase ay ang pagkakaiba sa pagitan ng boltahe at kasalukuyang mga phase.

Kung ang X >0 sabihin ang reactance ay inductive

Kung ang X =0 sabihin na ang impedance ay purong resistive (aktibo)

EU kung X <0 говорят, что реактивное сопротивлние является ёмкостным .

Sa isang tunay na oscillatory circuit , ginamit , Halimbawa , sa radio engineering , maaari nating bayaran ang reactive inductive energy sa capacitive reactive energy nito dahil sa reactive capacitance ang kasalukuyang vector ay nangunguna sa boltahe at sa inductive current vector ay nahuhuli ang boltahe ng 90 degrees at sila ay nasa parehong eroplano ngunit hindi sabay-sabay.. Dahil ang isa sa mga tampok ng inductance ay ang kakayahang panatilihing hindi nagbabago ang kasalukuyang dumadaloy dito, kung gayon kapag ang daloy ng pagkarga ay dumadaloy, pagbabago ng bahagi sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe (ang kasalukuyang "lags" sa likod ng boltahe sa pamamagitan ng isang anggulo ng phase). Iba't ibang mga palatandaan ng kasalukuyang at boltahe para sa panahon ng phase shift, bilang isang resulta, ay humantong sa isang pagbawas sa enerhiya ng electromagnetic field ng inductances, na kung saan ay replenished mula sa network. Para sa karamihan ng mga pang-industriyang consumer, nangangahulugan ito ng sumusunod: kasama ang mga network sa pagitan ng pinagmumulan ng kuryente at ng consumer, bilang karagdagan sa aktibong enerhiya na gumagawa ng kapaki-pakinabang na gawain, dumadaloy din ang reaktibong enerhiya na hindi gumagawa ng kapaki-pakinabang na trabaho.

Mula sa itaas ay sinusundan iyon , ano d Para sa pagkakaroon ng isang electric current sa konduktor, kinakailangan na magbigay ng enerhiya mula sa labas sa anyo electromagnetic mga patlang.

Karagdagang paliwanag . Kapasidad R tumataas sa bilang ng mga pagliko ng electromagnet .

R = 1/(2 π*C*f), saan f- dalas , at C- kapasidad .

Inductance L=N 2 * μ *A/l,

saan L- inductance ,N- bilang ng mga pagliko ng wire conductor, µ - core permeability coefficient , A- pangunahing dami ,l- average na haba ng core .

f = 1/(2 π*√(L*C))

Kaya naman , R = 1/(4π 2 * C * N * √( μ * A / l)).

Upang maunawaan ang mga katangian ng isang photon, magsasagawa kami ng isang simpleng eksperimento. Ihulog natin ang dalawang bola na may parehong timbang, mula sa parehong taas, sa isang bakal na plato. Isang plasticine ball at ang isa pang bola- bakal. Madaling makita na ang dami ng rebound mula sa plato ay iba para sa kanila at mas malaki para sa bolang bakal. Ang halaga ng rebound ay tinutukoy ng nababanat na pagpapapangit ng mga materyales ng mga bola. Ngayon magpadala tayo ng sinag ng liwanag sa kalana , ibig sabihin, ang flux ng mga photon. Ito ay kilala mula sa optika na ang anggulo ng saklaw ng isang sinag ay mahigpit na katumbas ng anggulo ng pagmuni-muni. Kapag nagbanggaan ang dalawang katawan, nagpapalitan sila ng enerhiya ayon sa kanilang masa. Sa kaso ng isang photon beam, binabago lamang ng huli ang motion vector. Hindi sumusunod mula sa katotohanang ito ang konklusyon tungkol sa hindi pangkaraniwang mataas na halaga ng nababanat na pagpapapangit ng photon, ibig sabihin, tungkol sa superelasticity. Pagkatapos ng lahat, pamilyar tayo sa hindi pangkaraniwang bagay ng sobrang pagkalastiko ng ilang mga haluang metal.

11. Ano ang papel ng elastic deformation sa microcosm? Alam namin na ang isang compressed spring ay may potensyal na enerhiya, ang halaga ng kung saan ay mas malaki, mas mataas ang nababanat na pagpapapangit ng spring. Alam namin na sa panahon ng isang oscillatory na proseso, ang potensyal na enerhiya ay na-convert sa kinetic energy at vice versa. Alam din na ang lahat ng mga particle ng microworld ay nagsasagawa ng oscillatory motion, ibig sabihin, mayroon silang sariling dalas ng oscillation, na lumilikha ng electromagnetic field sa paligid ng particle. Kaya, ang bawat particle ng microcosm ay isang micro oscillatory circuit tulad ng isang radio engineering oscillatory circuit. Samakatuwid, ang electromagnetic field ay dapat lumikha ng isang metalikang kuwintas sa butil:M=r i *F i , ako - kung saan ang isang tiyak na punto ng aplikasyon ng sandaling ito. Tandaan na ang dalas ng microparticle ay hindi nagbabago sa oras. Samakatuwid, ang magnitude ng torque at ang magnitude ng electric current na nagdudulot nito ay hindi nagbabago sa paglipas ng panahon. At ito ay posible lamang sa kaso ng superconductivity!

Ang torque na ito ay paikutin ang particle sa paligid ng X at Y axes nang sunud-sunod, na lumilikha ng isang elastic torsional deformation. Ang mga superelastic deformation na ito ay nagbabalik ng particle sa orihinal nitong estado. Kaya, ang isang oscillatory motion ng isang particle ay nilikha sa paglipat ng potensyal na enerhiya na naka-embed sa elastic deformation ng torsion sa kinetic energy ng paggalaw ng particle sa espasyo kasama ang axis.Z .

Ang mekanismo ng naturang paglipat ay maaaring isipin bilang pag-twist ng isang tubo ng i-paste. Sa katunayan, ang pagbabago sa dami ay humahantong sa pagpilit ng i-paste mula sa butas ng tubo, na matatagpuan patayo sa eroplano ng pag-twist ng tubo. Ang panloob na momentum na ito ay nagiging sanhi ng paggalaw ng particle sa kahabaan ng axisZ. Mayroong mataas na kahusayan na nanoengine. Ang isang bagay na katulad ay maaaring maobserbahan sa tinatawag na gulong ng damit na panloob. Kung ang axis ng naturang gulong ay hindi naayos, pagkatapos ay sa halip na isang umiikot na gulong, makukuha natin ang paggalaw ng translational rolling nito. Upang maipatupad ang makina na ito, kinakailangan upang lumikha ng isang materyal na may hindi pangkaraniwang mataas na mga halaga ng elastic torsion deformation . Pagkatapos ay magbubukas ang landas upang maglakbay sa bilis ng liwanag.

12. Ang ganitong napakataas na katangian ng microparticle ay nangyayari sa mga materyales sa temperaturang malapit sa zero Kelvin. Hindi mahalaga ang pana-panahong pag-urong sa ilang uri ng black hole, na cryoplasm sa temperatura ng Kelvin. Hindi ba ang bagay na ito, salamat sa mga sobrang pag-aari, isang nagtitipon ng potensyal na enerhiya, na, kapag umabot ito sa isang kritikal na antas, ay binago sa kinetic energy sa pamamagitan ng pagsabog?

Physics ng microworld

Mga antas ng istruktura ng bagay sa pisika

(ipasok ang larawan)

Mga antas ng istruktura ng mga sangkap sa microworld

Antas ng molekular- ang antas ng molekular na istraktura ng mga sangkap. Molecule – isang solong sistemang quantum-mechanical na nagsasama ng mga atomo

Antas ng atom- ang antas ng atomic na istraktura ng mga sangkap.

Atom - isang istrukturang elemento ng microworld, na binubuo ng isang nucleus at isang electron shell.

Antas ng nucleon- ang antas ng nucleus at ang mga particle ng mga nasasakupan nito.

Nucleon - ang pangkalahatang pangalan ng proton at neutron, na mga bahagi ng atomic nuclei.

Antas ng quark- ang antas ng elementarya na mga particle - quark at lepton

Istruktura ng atom

Ang mga sukat ng mga atomo ay humigit-kumulang 10 -10 m.

Ang mga sukat ng nuclei ng mga atomo ng lahat ng mga elemento ay humigit-kumulang 10 -15 m, na sampu-sampung libong beses na mas maliit kaysa sa laki ng mga atomo

Ang nucleus ng isang atom ay positibo, at ang mga electron na umiikot sa paligid ng nucleus ay may negatibong singil sa kuryente. Ang positibong singil ng nucleus ay katumbas ng kabuuan ng mga negatibong singil ng mga electron. Ang atom ay neutral sa kuryente.

Ang planetaryong modelo ng atom ni Rutherford . (ipasok ang larawan)

Ang mga pabilog na orbit ng apat na electron ay ipinapakita.

Ang mga electron sa mga orbit ay hawak ng mga puwersa ng electrical attraction sa pagitan nila at ng nucleus ng isang atom.

Ang isang elektron ay hindi maaaring nasa parehong estado ng enerhiya. Sa shell ng elektron, ang mga electron ay nakaayos sa mga layer. Ang bawat shell ay naglalaman ng isang tiyak na halaga: sa unang layer na pinakamalapit sa nucleus - 2, sa pangalawa - 8, sa pangatlo - 18, sa ikaapat - 32, atbp. Pagkatapos ng pangalawang layer, ang mga orbit ng elektron ay kinakalkula sa mga sublayer .

Mga antas ng enerhiya ng isang atom at isang kondisyon na imahe ng mga proseso ng pagsipsip at paglabas ng mga photon (tingnan ang larawan)

Kapag lumilipat mula sa mababang antas ng enerhiya patungo sa mas mataas na antas ng enerhiya, ang isang atom ay sumisipsip ng enerhiya (energy quantum) na katumbas ng pagkakaiba ng enerhiya sa pagitan ng mga paglipat. Ang isang atom ay naglalabas ng isang dami ng enerhiya kung ang isang elektron sa atom ay lumipat mula sa isang mas mataas na antas ng enerhiya patungo sa isang mas mababang antas (tumalon).

Pangkalahatang pag-uuri ng elementarya na mga particle

Mga particle ng elementarya- ang mga ito ay hindi nabubulok na mga particle, ang panloob na istraktura na kung saan ay hindi isang asosasyon ng iba pang mga libreng particle, hindi sila mga atomo o atomic nuclei, maliban sa proton

Pag-uuri

Mga photon

Mga electron

• mga baryon

Neutron

Mga pangunahing katangian ng elementarya na mga particle

Timbang

Lepton (liwanag)

Mesons (medium)

Baryon (mabigat)

Habang buhay

matatag

Quasi-stable (nabubulok sa mahina at electromagnetic na pakikipag-ugnayan)

Mga resonance (hindi matatag na mga particle na nabubulok dahil sa malakas na interaksyon)

Mga pakikipag-ugnayan sa microworld

Malakas na interaksyon nagbibigay ng malakas na pagbubuklod at mga neutron sa nuclei ng mga atomo, mga quark sa mga nucleon

Pakikipag-ugnayan ng electromagnetic nagbibigay ng koneksyon ng mga electron sa nuclei, mga atomo sa mga molekula

Mahinang pakikipag-ugnayan nagbibigay ng transisyon sa pagitan ng iba't ibang uri ng quark, lalo na, tinutukoy ang pagkabulok ng mga neutron, nagiging sanhi ng magkaparehong paglipat sa pagitan ng iba't ibang uri ng lepton

Pakikipag-ugnayan ng gravitational sa microcosm sa layo na 10 -13 cm ay hindi maaaring balewalain, gayunpaman, sa mga distansya ng pagkakasunud-sunod ng 10 -33 cm, ang mga espesyal na katangian ng pisikal na vacuum ay nagsisimulang lumitaw - ang mga virtual na superheavy na particle ay pumapalibot sa kanilang mga sarili ng isang gravitational field na nagpapaikut-ikot sa geometry ng espasyo

Mga katangian ng pakikipag-ugnayan ng mga elementarya na particle

Uri ng pakikipag-ugnayan	Relatibong intensity	Saklaw cm	Mga particle kung saan mayroong interaksyon	Particle - carrier ng pakikipag-ugnayan
				pamagat	Mass GeV
Malakas			Hadrons (neutrons, protons, mesons)	Mga gluon
electromagnetic			Lahat ng mga katawan at particle na may kuryente	Photon
Mahina			Lahat ng elementarya na particle maliban sa mga photon	Vector obozons W + , W - , Z 0
gravitational			Lahat ng mga particle	Gravitons (hypothetical particle)

Mga antas ng istruktura ng organisasyon ng bagay (patlang)

Patlang

Gravitational (quanta - gravitons)

Electromagnetic (quanta - photons)

Nuclear (quanta - mesons)

Electron - positibo (quantum - electron, positrons)

Mga antas ng istruktura ng organisasyon ng bagay (substance at field)

Magkaiba ang substance at field

Sa pamamagitan ng rest mass

Ayon sa mga batas ng paggalaw

Ayon sa antas ng pagkamatagusin

Ayon sa antas ng konsentrasyon ng masa at enerhiya

Bilang corpuscular at wave entity

Pangkalahatang konklusyon : ang pagkakaiba sa pagitan ng mga substance at field ay wastong nagpapakilala sa totoong mundo sa macroscopic approximation. Ang pagkakaibang ito ay hindi ganap, at sa paglipat sa mga micro-object ay malinaw na inihayag ang relativity nito. Sa microworld, ang mga konsepto ng "mga partikulo" (substance) at "mga alon" (mga patlang) ay nagsisilbing karagdagang mga katangian na nagpapahayag ng panloob na hindi pagkakapare-pareho ng kakanyahan ng mga micro-object.

Ang mga quark ay bumubuo ng mga elementarya na particle

Ang lahat ng quark ay may fractional electric charge. Nailalarawan ang mga quark kakaiba, alindog at kagandahan.

Ang baryon charge para sa lahat ng quark ay 1/3, para sa kanilang kaukulang antiquarks ito ay 1/3. Ang bawat quark ay may tatlong estado, ang mga estadong ito ay tinatawag na kulay: R - pula, G - berde at B - asul

ANG QUANTUM PHYSICS

Quantum physics − isang sangay ng pisika na nag-aaral ng mga phenomena na likas sa microworld, i.e. mga bagay na may sukat na 10 -10 m o mas mababa. Ang pagtitiyak ng mga phenomena na nagaganap sa microcosm ay namamalagi pangunahin sa imposibilidad ng direkta, i.e. sa pamamagitan ng mga pandama (pangunahin ang paningin) upang makakuha ng impormasyon tungkol sa mga patuloy na proseso. Ang pangunahing mga bagong diskarte at pamamaraan batay sa mga dami ng nasusukat na eksperimental ay kinakailangan upang ilarawan ang mga phenomena ng microworld.
Ang kapanganakan ng quantum physics ay nauna sa isang dramatikong sitwasyon sa physics sa pinakadulo ng ika-19 na siglo. Ang klasikal na pisika ay napatunayang hindi sapat na mailarawan ang spectrum ng equilibrium radiation. Sa oras na iyon, ang thermal radiation ay itinuturing bilang isang hanay ng mga alon ng eroplano, at ang teoretikal na paglalarawan nito ay sumasang-ayon sa eksperimento. Gayunpaman, sa mataas na frequency, ang hinulaang densidad ng enerhiya ng radiation ay dapat na tumaas sa infinity. Ang sitwasyong ito ay kilala bilang "ultraviolet catastrophe".

Ang isang hindi inaasahang paraan sa labas ng sitwasyon ay iminungkahi ng German physicist na si Max Planck (Max Karl Ernst Ludwig Planck). Ang kanyang ideya ay ang radiation ay nangyayari sa magkahiwalay na quanta at ang enerhiya ng isang electromagnetic wave ay hindi maaaring maging arbitrary, dahil ito ay pinaniniwalaan sa classical physics, ngunit dapat kumuha ng ilang mga halaga na proporsyonal sa ilang napakaliit na halaga h (katumbas ng 6.63 10 -34 J s), na pinangalanan noon Ang pare-pareho ni Planck. Kung gayon ang kabuuang density ng enerhiya ay hindi na maituturing na tuluy-tuloy na dami, ngunit binubuo ng maraming bahagi ng enerhiya (quanta), ang kabuuan nito ay hindi maaaring kasinglaki ng hinulaang mga klasikal na hypotheses. Ang problema ng radiation density at "ultraviolet catastrophe" ay matagumpay na nalutas. Para sa pagtuklas ng enerhiya quantum noong 1918, si Max Planck ay iginawad sa Nobel Prize.
Ang pagpapakilala ng quantum ay naging posible upang malutas ang isang bilang ng iba pang mga katanungan na noon ay nakaharap sa agham. Gamit ang ideya ni Planck ng isang quantum ng enerhiya, nakuha ni Albert Einstein noong 1905 ang photoelectric effect equation na E = hν + W, kung saan ang E ay ang kinetic energy ng mga electron, ν ay ang frequency ng electromagnetic radiation, h ang Planck's constant, at W. ay ang work function ng mga electron para sa isang partikular na substance. Ang pinakamahalagang tagumpay sa kasong ito ay ang pagpapakilala ng enerhiya ng electromagnetic radiation bilang isang function depende sa dalas (o wavelength) ng radiation, na humantong sa paglikha ng isang sukat ng electromagnetic waves.
Ang ideya ng isang quantum ay humantong sa konklusyon tungkol sa discreteness ng mga phenomena na nagaganap sa microcosm, na kalaunan ay ginamit sa pag-aaral ng mga antas ng enerhiya ng mga atomo at atomic nuclei.

Ang pag-asa ng wavelength ng iba't ibang uri ng mga particle sa kanilang enerhiya
(mga nuclear unit - MeV = 1.6 10 -13 J, fm = 10 -15 m)

Ang isa pang mahalagang resulta ng discreteness ng phenomena ng microcosm ay ang pagtuklas ni Louis de Broglie (1929) ng universality ng wave-particle duality, i.e. ang katotohanan na ang mga bagay ng microcosm ay may parehong wave at corpuscular na kalikasan sa parehong oras. Ito ay naging posible hindi lamang upang ipaliwanag ang isang bilang ng mga phenomena na nauugnay sa pakikipag-ugnayan ng mga particle sa bagay (halimbawa, particle diffraction), ngunit din upang higit pang bumuo ng mga pamamaraan para sa paggamit ng radiation upang maimpluwensyahan ang mga particle, na humantong sa paglikha ng pangunahing modernong. tool para sa pag-aaral ng bagay - accelerators.
Sa ikalawang kalahati ng 1920s, isang teoretikal na kagamitan para sa paglalarawan ng quantum phenomena ay nilikha - quantum mechanics. Ang pinakamahalagang kontribusyon sa paglikha nito ay ginawa nina Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Niels Bohr, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, Max Born at iba pa.
Ang quantum mechanics ay isang hiwalay, mahusay na binuo na bahagi ng modernong pisika. Para sa malalim na asimilasyon nito, kinakailangan ang isang mahusay na background sa matematika, na higit pa sa saklaw ng kursong pisika ng maraming unibersidad. Gayunpaman, ang mga paliwanag ng mga pangunahing konsepto ng quantum mechanics ay hindi gaanong kumplikado. Pangunahing kasama sa mga pangunahing konseptong ito ang pisikal na kahulugan ng quantization, ang prinsipyo ng kawalan ng katiyakan, at ang function ng wave.
Ang pisikal na kahulugan ng discreteness ng mga estado sa microcosm ay, una sa lahat, konektado sa pisikal na kahulugan ng pare-pareho ng Planck. Tinutukoy ang liit ng halaga nito sukat ng pakikipag-ugnayan sa microcosm. Sa katunayan, sa paglipat sa macrocosm at klasikal na mga konsepto, ang mga dami na katulad ng pare-pareho ng Planck ay nagiging bale-wala, at sa karamihan ng mga kaso, itinuturing namin ang mga ito bilang zero. Sa kasong ito, ang tinatawag na pagpasa sa limitasyon ay nangyayari, i.e. ang mga prinsipyo ng klasikal na pisika ay maaaring ituring bilang ang pinakahuling bersyon ng quantum physics, kapag ang mga masa, sukat at iba pang mga parameter ng mga macro-object, na napakalaki sa mga tuntunin ng sukat ng microcosm, ay nagpapawalang-bisa sa mga pakikipag-ugnayang iyon na makabuluhan sa microcosm. Samakatuwid, maaari nating sabihin na ang pare-pareho ng Planck ay isang link sa pagitan ng mga phenomena ng micro- at macroworld.
Ito ay makikita lalo na sa halimbawa ng discreteness ng mga estado sa microworld. Halimbawa, ang pagkakaiba sa pagitan ng mga estado ng enerhiya ng isang atom ay maaaring ikasampu ng isang electron volt (ang yunit ng enerhiya ng microworld, katumbas ng 1.6·10 -19 J). Sapat na alalahanin na nangangailangan ng sampu-sampung kilojoules upang pakuluan ang isang baso ng tubig, at nagiging malinaw na mula sa punto ng view ng klasikal na pisika, ang gayong discreteness ay ganap na hindi mahahalata! Iyon ang dahilan kung bakit maaari nating pag-usapan ang tungkol sa pagpapatuloy ng mga prosesong nakapaligid sa atin, sa kabila ng mahaba at patuloy na nakumpirma na discreteness ng mga phenomena na nangyayari sa mga atom at atomic nuclei.
Para sa parehong dahilan, tulad ng isang pangunahing prinsipyo ng microworld physics bilang prinsipyo ng kawalan ng katiyakan, iminungkahi ni W. Heisenberg noong 1927
Ipinapaliwanag ng figure sa ibaba ang pangangailangang ipakilala ang prinsipyo ng kawalan ng katiyakan sa microworld at ang kawalan ng pangangailangang ito sa macrocosm

Sa katunayan, ang antas ng impluwensya ng isang panlabas na mapagkukunan (ilaw) sa isang macro-object (estatwa) ay hindi matutumbasan sa mga parameter nito (halimbawa, ang masa na na-convert sa katumbas na enerhiya).
Ang isa pang bagay ay kapag ang isang micro-object ay naging object of influence. Ang enerhiya ng isang electron sa isang atom ay sampu-sampung (bihirang higit pa) ng mga electron volts, at ang antas ng epekto ay medyo naaayon sa enerhiya na ito. Kaya, kapag sinusubukan tumpak na sukatin anumang parameter ng isang micro-object (enerhiya, momentum, coordinate), makakatagpo namin ang katotohanan na ang proseso ng pagsukat mismo ay magbabago sa mga sinusukat na parameter, at napakalakas. Kung gayon, kinakailangang aminin na sa anumang mga sukat sa microcosm, hinding-hindi tayo makakagawa ng tumpak na mga sukat − palagi magkakaroon ng error sa pagtukoy sa mga pangunahing parameter ng system. Ang prinsipyo ng kawalan ng katiyakan ay may mathematical expression sa anyo mga relasyon sa kawalan ng katiyakan, halimbawa ΔpΔx ≈ ћ, kung saan ang Δp ay ang kawalan ng katiyakan sa pagtukoy ng momentum, at ang Δx ay ang kawalan ng katiyakan sa pagtukoy ng coordinate ng system. Tandaan na ang Planck constant sa kanan ay nagpapahiwatig ng mga limitasyon ng pagkakalapat ng prinsipyo ng kawalan ng katiyakan, dahil sa macrocosm maaari nating ligtas na palitan ito ng zero at magsagawa ng mga tumpak na sukat ng anumang dami. Ang prinsipyo ng kawalan ng katiyakan ay humahantong sa konklusyon na imposibleng tukuyin ang anumang parameter ng system nang eksakto, halimbawa, walang kahulugan na pag-usapan ang eksaktong lokasyon ng isang particle sa espasyo. Sa pagsasaalang-alang na ito, dapat tandaan na ang malawakang representasyon ng atom bilang isang set ng mga electron na umiikot sa mga ibinigay na orbit sa paligid ng nucleus ay isang pagkilala lamang sa pang-unawa ng tao sa mundo sa paligid natin, ang pangangailangan na magkaroon ng anumang visual na imahe sa harap ng tayo. Sa katotohanan, walang malinaw na mga trajectory - mga orbit sa atom.
Gayunpaman, maaaring itanong ng isa - ano ang pangunahing katangian ng mga sistema sa microworld, kung ang mga parameter tulad ng enerhiya, momentum, oras ng pakikipag-ugnayan (o pagkakaroon), coordinate - ay hindi tinukoy? Ang pangkalahatang halaga na ito ay function ng alon sistema ng quantum.
Ang wave function na ψ, na ipinakilala ni Max Born upang matukoy ang mga katangian ng isang quantum system, ay may medyo kumplikadong pisikal na kahulugan. Ang isa pang dami, ang parisukat ng modulus ng wave function |ψ| 2. Tinutukoy ng halagang ito, halimbawa, probabilidad na ang quantum system ay nasa isang takdang oras sa isang takdang punto. Sa pangkalahatan, ang probabilistic na prinsipyo ay ang pangunahing isa sa physics ng microworld. Ang anumang patuloy na proseso ay pangunahing nailalarawan sa pamamagitan ng posibilidad ng paglitaw nito na may ilang mga tampok.
Ang function ng wave ay iba para sa iba't ibang mga sistema. Bilang karagdagan sa pag-alam sa function ng wave, ang tamang paglalarawan ng system ay nangangailangan din ng impormasyon tungkol sa iba pang mga parameter, halimbawa, ang mga katangian ng field kung saan matatagpuan ang system at kung saan ito nakikipag-ugnayan. Ang pag-aaral ng naturang mga sistema ay tiyak na isa sa mga gawain ng quantum mechanics. Sa katunayan, ang quantum physics ay bumubuo ng isang wika kung saan inilalarawan namin ang aming mga karanasan at mga resulta sa pag-aaral ng microworld, na mas pangkalahatan kaysa sa klasikal na teorya. Kasabay nito, mahalagang maunawaan na hindi kinakansela ng quantum physics ang klasikal, ngunit naglalaman ito bilang sarili nitong limitasyon sa kaso. Sa paglipat mula sa mga micro-object patungo sa ordinaryong macroscopic na mga bagay, ang mga batas nito ay nagiging klasikal at, sa gayon, ang quantum physics ay nagtatakda ng mga limitasyon ng applicability ng classical physics. Ang paglipat mula sa klasikal hanggang sa quantum physics ay isang paglipat sa isang mas malalim na antas ng pagsasaalang-alang ng bagay.
Ang mga prosesong nagaganap sa microcosm ay nabibilang sa mga phenomena na halos ganap na lampas sa mga limitasyon ng sensory perceptions. Samakatuwid, ang mga konsepto kung saan gumagana ang quantum theory at ang mga phenomena na isinasaalang-alang nito ay madalas na walang visibility. , likas sa klasikal na pisika. Sa panahon ng pagbuo ng quantum theory, ang mga tila halata at pamilyar na ideya tungkol sa mga particle at alon, tungkol sa discrete at tuluy-tuloy, tungkol sa istatistikal (probabilistiko) at dinamikong mga paglalarawan ay binago. Ang quantum physics ay naging isang mahalagang hakbang sa pagbuo ng isang modernong pisikal na larawan ng mundo. Ginawa nitong posible na mahulaan at ipaliwanag ang isang malaking bilang ng iba't ibang phenomena - mula sa mga prosesong nagaganap sa mga atomo at atomic nuclei hanggang sa mga macroscopic na epekto sa mga solido; kung wala ito, tila imposible na ngayong maunawaan ang pinagmulan ng sansinukob. Malawak ang hanay ng quantum physics - mula sa elementarya na mga particle hanggang sa mga bagay sa kalawakan. Kung walang quantum physics, hindi lamang natural na agham, kundi pati na rin ang modernong teknolohiya ay hindi maiisip.

ATOMIC PHYSICS

Noong 1885, natuklasan ni J.J. Thomson ang electron, ang unang bagay ng microcosm. Ang paglitaw ng isang bagong sangay ng agham - ang pisika ng atom ay inilatag. Sa simula ng ika-20 siglo, mayroong ilang mga modelo ng istraktura ng atom, kung saan ang pinakasikat ay pag-aari mismo ni J.J. Thomson. Batay sa modelong ito, ang atom ay isang positibong singil na naisalokal sa isang maliit na volume, kung saan, tulad ng mga pasas sa isang cake, mayroong mga electron. Ipinaliwanag ng modelong ito ang ilang mga naobserbahang epekto, ngunit hindi naipaliwanag sa iba, lalo na, ang hitsura ng line atomic spectra. Noong 1911, sinubukan ng kababayan ni Thomson na si Ernest Rutherford na sagutin ang tanong tungkol sa istruktura ng atom.
Ang pamamaraan ng eksperimento ay simple - isang pinagmulan, isang radioactive substance na nagpapalabas ng helium nuclei, ay inilagay sa isang lead block. Ang mga sisingilin na particle ay dumaan sa manipis na gintong foil at nakakalat, na nakikipag-ugnayan sa mga atomo ng ginto. Pagkatapos ang mga nakakalat na particle ay nahulog sa isang screen na natatakpan ng isang sangkap kung saan sila ay nagdulot ng mga scintillation (flashes). Ang ideya ay kung tama ang modelo ng atom ni Thomson, ang pakikipag-ugnayan ay magaganap sa humigit-kumulang sa parehong paraan sa lahat ng mga anggulo sa daanan ng mga particle. Sa katunayan, ang karamihan sa mga particle ay tumama sa screen, mahinang nakikipag-ugnayan sa materyal ng foil. Ngunit, isang maliit na bahagi (mga 8 particle mula sa isang libo) sa kanila ang nakaranas ng malakas na BACK scattering, na parang bumabangga sa ilang uri ng singil na puro sa gitna ng atom. Pagkatapos ng maraming eksperimento, napagpasyahan ni Rutherford na ang modelo ni Thomson ay hindi tama. Iminungkahi niya ang isang modelo na tinawag na planetary. Sa gitna, sa isang maliit na dami, ang lahat ng positibong singil (nucleus) ay puro, ang mga electron ay matatagpuan sa paligid nito.

Maganda ang modelo ni Rutherford, ngunit hindi pa rin nito sinasagot ang ilang tanong. Halimbawa, paano nangyayari ang radiation ng mga atomo (luminescence)? Sa ilalim ng anong mga pangyayari ang mga atomo ay naglalabas ng iba't ibang mga photon ng liwanag? Ano ang nakasalalay dito? Ang paglabas ba ng mga atom ay nauugnay sa pag-uugali ng mga electron sa loob ng mga ito? Ang mga sagot sa mga tanong na ito makalipas ang dalawang taon ay ibinigay ng namumukod-tanging Danish physicist na si Niels Bohr (Niels Henrik David Bohr)

Larawan ng N. Bora sa Danish banknote ng 500 korona.

Binuo ni Bohr ang planetary model sa pamamagitan ng pag-aakalang ang bawat electron sa isang atom ay may ilang fixed energy state (na maaaring halos inilarawan bilang paghahanap ng electron sa ilang orbit). Hangga't ang isang atom ay nasa pinakamababang energy state nito, hindi ito maaaring mag-radiate. Kapag tumatanggap ng enerhiya mula sa labas, maaaring baguhin ng mga electron ang kanilang estado ng enerhiya (lumipat sa ibang orbit) o ​​kahit na umalis sa atom (ionization). Kapag bumalik sa lugar nito (o orbit nito), ang labis na enerhiya ay inilabas sa anyo ng katangian ng radiation (isang photon na may ilang enerhiya). Ang atom "ayon kay Bohr" ay sumagot sa lahat ng mga tanong na lumitaw pagkatapos ng paglikha ng mga unang atomic na modelo. Ang pang-eksperimentong pag-aaral ng mga atom ay matagumpay na nakumpirma ang modelo ng Bohr at, sa pamamagitan ng paraan, ang mga hula sa dami tungkol sa discreteness ng mga energies sa atom. Noong 1922, si Niels Bohr ay ginawaran ng Nobel Prize para sa kanyang trabaho sa istruktura ng mga atomo at ang kanilang radiation.
Nasa 20s na ng huling siglo, ang atom ay mahusay na pinag-aralan. Ang tagumpay ay pinadali din ng katotohanan na ang koneksyon ng mga bahagi ng atom - ang nucleus at mga electron, ay natupad dahil sa kilalang potensyal ng Coulomb. Sa pagtatapos ng 1920s, lumitaw ang quantum theory, na naglalarawan ng isang bilang ng mga atomo at ang mga batas ng kanilang pag-uugali.
Ang mga atom ay mga electrically neutral na quantum system na may mga katangiang sukat na 10 -10 m. Ang bawat atom ay naglalaman ng isang nucleus kung saan ang positibong singil ng atom ay puro at halos ang kabuuan (higit sa 99.9%) na masa ng atom ay puro. Ang negatibong singil ay ipinamamahagi sa mga electron, ang kanilang bilang ay katumbas ng bilang ng mga positibong sisingilin na mga nukleyar na particle (proton) sa nucleus. Kapag ang isang tiyak na enerhiya, na tinatawag na enerhiya ng ionization, ay inilapat sa isang atom, ang isa sa mga electron ay umalis sa atom. Ang natitirang bahagi na may positibong charge ay tinatawag ion, at ang prosesong ito ay tinatawag na ionization. Ang kabaligtaran na proseso ay tinatawag na recombination at sinamahan ng paglabas ng isang photon na may enerhiya na tumutugma sa pagkakaiba sa mga energies ng atom bago at pagkatapos ng recombination.

Ang ionization ay isang proseso na patuloy na nagaganap sa ating paligid. Ang mga pinagmumulan ng ionization ay cosmic radiation, iba't ibang instrumento at device, radioactive sources.
Batay sa mga katangian ng mga atom na inilarawan sa itaas, ang isang malaking bilang ng mga teknikal na aparato ay nagpapatakbo. Ang isang halimbawa na nakakaharap natin araw-araw ay mga fluorescent lamp. Ito ay ang glow ng gas bilang resulta ng recombination ng mga ions na siyang sanhi ng paglabas ng light radiation sa mga device na ito.
Noong 1950s, bilang isang resulta ng pag-aaral ng mga katangian ng stimulated na paglabas ng mga photon ng isang bilang ng mga atomo, ang mga amplifier ng optical radiation - mga laser - ay binuo. (mula sa abbreviation Light Amplification sa pamamagitan ng Stimulated Emission of Radiation − amplification ng liwanag sa pamamagitan ng stimulated emission). Ang laser ay hindi isang optical device, tulad ng maalamat na mirror shields ng Archimedes, ngunit isang quantum device na gumagamit ng istruktura ng atomic level upang optically palakasin ang radiation. Ang pangunahing bentahe ng isang laser ay ang mataas na monochromaticity (i.e., lahat ng emitted photon ay may halos parehong wavelength) ng radiation na nabubuo nito. Ito ay tiyak na dahil dito na ang mga laser ay kasalukuyang malawak na ginagamit sa pang-industriya at consumer electronics at teknolohiya, gamot at iba pang larangan.

NUCLEUS PHYSICS

Noong 1911, iminungkahi ni Ernest Rutherford ang kanyang modelo ng atom, sa gitna nito ay isang bagay na may sukat na humigit-kumulang 10 -15 - 10 -14 m, na naglalaman ng halos buong masa ng atom. Ang bagay na ito ay pinangalanan atomic nucleus. Gayunpaman, dahil hindi nakakagulat, ang pag-aaral ng atomic nucleus ay nagsimula nang mas maaga, sa pagtatapos ng ika-19 na siglo. Totoo, noong panahong iyon ang mga katangian ng atomic nuclei ay iniuugnay sa mga atomo, na ang istraktura nito ay hindi eksaktong kilala.

AT 1896 Si Antoine Becquerel, na nag-aaral ng radiation mula sa mga atomo ng ilang mabibigat na metal, ay dumating sa konklusyon na ang mga particle na ibinubuga ng mga ito, hindi tulad ng liwanag, ay may posibilidad na tumagos sa mga siksik na sangkap. Pagkatapos ng 3 taon, ang patuloy na mga eksperimento sa mga radioactive substance, inilagay ni Ernest Rutherford ang uranium ore sa isang magnetic field at natagpuan na ang pangunahing sinag ay nahati sa 3 bahagi, isang uri ng mga particle ay lumihis patungo sa north pole ng magnet, ang pangalawa - patungo sa timog, at ang pangatlo ay pumasa nang walang pagbabago. Hindi pa rin alam ang kalikasan ng mga radiation na ito, pinangalanan sila ni Rutherford pagkatapos ng unang tatlong titik ng alpabetong Griyego - α, β at γ. Ang mga katulad na pag-aaral, bilang karagdagan sa Becquerel at Rutherford, ay isinagawa din ng mag-asawang Curie - sina Pierre at Maria (Sklodowska-Curie). Si Marie Curie ay gumawa ng malaking kontribusyon sa pag-aaral ng radyaktibidad ng atomic nuclei, sa unang pagkakataon ay nakatanggap ng metallic radium at kabilang sa mga siyentipiko na lumikha ng eksperimentong nuclear physics. Siya ang tanging babaeng siyentipiko na nanalo ng dalawang Nobel Prize (sa kimika at pisika).
Gayunpaman, ang tunay na pag-unlad sa pag-unlad ng nuclear physics ay naganap pagkatapos ng paglikha ng quantum mechanics. Pagkatapos ng lahat, pagkatapos noong 1911−13. Natuklasan nina Rutherford at Bohr ang istraktura ng atom, ang tanong ay lumitaw - ano ang istraktura ng atomic nucleus? Sinubukan ni Rutherford na sagutin ito, na nagsagawa noong 1918−21. mga eksperimento sa pag-aaral ng light atomic nuclei. Siya ang unang nagsagawa noong 1919 reaksyong nukleyar at binuksan proton

14N + 4Siya → 17O + p

Ang nitrogen, na nakikipag-ugnayan sa helium nuclei (α-particles), ay naging oxygen at hydrogen. Sa katunayan, si Rutherford ang unang nakamit ang pinangarap ng mga medieval na alchemist - ang pagbabago ng isang sangkap sa isa pa.

Ang paglipad ng isang proton mula sa nucleus ay nakumpirma ang ideya ng pagkakaroon ng mga proton sa nucleus. Kasabay nito, naging malinaw na ang mga masa ng nuclei ay mas malaki kaysa sa kung sila ay binubuo ng kinakailangang bilang ng mga proton. Pagkatapos ay lumitaw ang ideya ng isang modelo ng proton-electron ng nucleus, ang mga electron sa nucleus ay nabayaran para sa singil ng isang bahagi ng mga proton na naroroon, tulad ng sinasabi nila, "para sa timbang".
Ang mga tagumpay ng quantum mechanics sa lalong madaling panahon ay humantong sa katotohanan na ang posibilidad ng pagkakaroon ng mga electron sa nuclei ay may pagdududa - alinsunod sa prinsipyo ng kawalan ng katiyakan, ang isang electron na inilagay sa isang nucleus ay dapat magkaroon ng labis na enerhiya at hindi ito maaaring panatilihin doon . Noong 1931, sina Heisenberg, Ivanenko at Majorana, nang nakapag-iisa sa isa't isa, ay nagmungkahi ng ideya ng isang "neutral na proton" - isang mabigat na butil na walang singil na matatagpuan sa isang atomic nucleus. Ang huling kalinawan ay dumating noong 1932 nang matuklasan ni James Chadwick neutron- isang neutral na butil na may mass na humigit-kumulang katumbas ng masa ng isang proton. Kaya, ang moderno modelo ng proton-neutron atomic nucleus.
Ang pangunahing pagkukulang sa ating kaalaman sa atomic nucleus ay ang kakulangan ng eksaktong anyo kakayahan ng nuklear, na nagbubuklod sa mga nucleon. Ang paglutas sa problema ng paglikha ng isang kumpletong teorya ng nucleus ay ang pinakamahalaga sa nuclear physics. Kasabay nito, marami tayong alam tungkol sa istruktura ng atomic nucleus.
Ang atomic nucleus ay isang bagay na may sukat na mga 10 -15 m, na binubuo ng dalawang uri ng mga particle - mga proton at neutron. Ang kanilang mga masa ay humigit-kumulang 1.7·10 -27 kg., at ang neutron ay 0.14% na mas mabigat kaysa sa proton. Dahil sa pagkakapareho sa mga katangian (maliban sa pagkakaroon ng isang singil), ang parehong mga particle ay madalas na tinatawag na salitang " nucleon».
Sa kasalukuyan ay may mga 3400 atomic nuclei na kilala. 330 sa mga ito ay matatag, ang iba ay maaaring kusang magbago sa ibang nuclei (radioactive) sa medyo maikling panahon. Nuclei na may parehong bilang ng mga proton ngunit magkaibang mga neutron ay tinatawag isotopes ang parehong elemento. Kaya, halimbawa, ang hydrogen ay may tatlong isotopes - hydrogen mismo, deuterium at radioactive tritium. Ngunit ang lata ay may higit sa 30 isotopes, karamihan sa kanila ay radioactive.
Ang atomic nucleus ay isang quantum system na sumusunod sa mga batas ng quantum physics. Ang atomic nucleus ay may discrete energy structure. Totoo, wala itong "planetary" na istraktura, tulad ng sa isang atom, ngunit mayroon ding iba't ibang mga posisyon ng enerhiya ng mga nucleon, na tinatawag na mga antas ng enerhiya. Sa pagtanggap ng isang bahagi ng enerhiya, ang mga nucleon sa nucleus ay pumasa sa isang mas mataas na estado ng enerhiya, at bumalik, naglalabas sila ng enerhiya sa anyo ng mga photon na may maliit na haba ng daluyong. Ang ganitong mga nuclear photon ay karaniwang tinatawag na γ -quanta. Nang maabot ang tinatawag na enerhiya enerhiya ng paghihiwalay ng nucleon, ang nucleus ay maaaring maglabas ng isang nucleon, na nagbabago sa komposisyon at mga katangian nito. Ang bilang ng iba't ibang uri ng mga nucleon sa isang nucleus at ang kanilang estado ng enerhiya ay tumutukoy sa mga katangian ng atomic nuclei at higit pang mga pangunahing katangian. Halimbawa, ang paglaganap ng mga elemento sa uniberso ay tiyak na ipinaliwanag sa pamamagitan ng quantum na katangian ng atomic nuclei.
Kapag pinagsama ang mga nucleon sa nuclei, ang isang kawili-wiling epekto ay sinusunod - ang masa ng nagresultang nucleus ay lumalabas na bahagyang (mga 1%) na mas mababa kaysa sa masa ng mga nasasakupan nitong mga nucleon. Ang pagkakaiba sa pagitan ng masa ng mga nucleon at ng masa ng nucleus ay napupunta sa bono ng mga nucleon sa nucleus at samakatuwid ay tinatawag na nagbubuklod na enerhiya

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

kung saan ang Z ay ang singil ng nucleus, ang A ay Pangkalahatang numero(bilang ng mga nucleon sa nucleus)

Ang nagbubuklod na enerhiya ay isang napakahalagang dami, na tumutukoy din sa maraming katangian ng nuclei. Ang isang pantay na mahalagang dami ay tiyak na nagbubuklod na enerhiya, ibig sabihin. ang ratio ng nagbubuklod na enerhiya sa bilang ng mga nucleon

Pag-asa ng tiyak na nagbubuklod na enerhiya sa bilang ng mga nucleon

Makikita na ang pag-asa na ito ay may malinaw na maximum sa rehiyon ng 56 Fe nucleus (kaya naman tinatawag din itong "iron maximum"). Ang pangyayaring ito, nang walang pagmamalabis, ay may malaking praktikal na kahalagahan.

Noong huling bahagi ng 1930s, kapag nag-aaral ng mabibigat na nuclei, isang pattern ang naitatag para sa unti-unting pagbaba sa partikular na nagbubuklod na enerhiya. Bilang kinahinatnan, habang bumababa ang halagang ito, nagiging mas hindi matatag ang core, "maluwag". Bilang karagdagan, sa isang tiyak na epekto, maaari itong magsimulang mag-eject ng mga nucleon o kahit na bumagsak. Noong 1939, natuklasan ng mga German physicist na sina Otto Hahn at Fritz Strassman, na nag-iilaw ng mga uranium salt na may mga thermal neutron, ang barium sa mga produkto ng reaksyon. Nangangahulugan ito na sa ilalim ng napakaliit na epekto (ang enerhiya ng mga thermal neutron ay tumutugma sa enerhiya ng mga molekula ng gas sa temperatura ng silid), ang isa sa mga isotopes ng uranium ay maaaring maghiwalay. Gayunpaman, hindi ito ang pangunahing bagay, ngunit ang katotohanan na, tulad ng sumusunod mula sa diagram sa itaas, ang resultang fragment nuclei ay magkakaroon ng mas mataas na tiyak na nagbubuklod na enerhiya, i.e. ay magiging mas mahigpit na konektado. Samakatuwid, sa panahon ng fission, magkakaroon ng pagkakaiba sa enerhiya, at ang pagkakaiba na ito ay ilalabas. Ang susunod na dekada at kalahati ay isinalin ang pagtuklas na ito sa isang praktikal na lugar. Noong 1942 ang una nuclear reactor(USA), noong 1945 ang una bombang nuklear(USA), noong 1954 - ang unang nuclear fuel power plant (USSR) ay inilunsad.

Paano isinasagawa ang praktikal na pagkuha ng enerhiya sa panahon ng fission? Isipin na mayroon tayong sapat na dami ng sample ng isang substance na nag-fissile na may maliit na epekto (thermal neutrons). Pagkatapos ng unang pagkilos ng fission, bilang karagdagan sa fragment nuclei, maraming mga neutron ang ilalabas din na may mas mataas na enerhiya kaysa sa mga thermal neutron. Hahatiin nila ang nuclei na nakasalubong nila sa daan, bilang resulta ng prosesong ito, sa bawat bagong split nucleus, mabubuo ang mga bagong neutron, na kung saan, maghahati ng bagong nuclei, atbp. Ang proseso ay magiging avalanche-like at para sa kadahilanang ito ay tinatawag chain reaction dibisyon.
Ang isang katulad na proseso ay naisasakatuparan sa isang nuclear charge at humahantong sa isang napakalaking paglabas ng enerhiya sa isang maikling (ilang millisecond) na oras. Ang pagsabog ng isang singil ng ilang kilo, halimbawa, 239 Pu, ay katulad ng pagsabog ng ilang daang kiloton (!) Ng isang maginoo na paputok.
Gayunpaman, mayroong isang paraan upang mabatak ang prosesong ito sa paglipas ng panahon. Kung titingnan mo ang scheme ng chain reaction, makikita mo na ang isang mahalagang kadahilanan ay ang bilang ng mga neutron na nag-fission nuclei. Samakatuwid, sa pamamagitan ng paglalagay ng isang substance na may kakayahang kumukuha ng mga neutron (absorber) sa isang fissile na materyal, ang prosesong ito ay maaaring mapabagal nang sapat upang maalis ang inilabas na enerhiya, na pinipilit, halimbawa, na magpainit ng tubig hanggang sa kumulo at gumamit ng singaw upang paikutin ang turbine ng isang power plant (NPP). Ang mga modernong nuclear power plant ay gumagamit ng carbon (graphite) bilang absorber.
Kung titingnan natin ngayon ang rehiyon ng nuclei na nakahiga sa kaliwa ng "maximum na bakal", mapapansin ng isang tao na ang kanilang tiyak na nagbubuklod na enerhiya, sa karaniwan, ay lumalabas na mas mababa pa kaysa sa nuclei sa pinakamataas na mismo. Kaya, para sa light nuclei, posible ang isang proseso na kabaligtaran ng fission - synthesis. Sa kasong ito, tulad ng sa kaso ng fission, ang enerhiya ay ilalabas. Kasama sa mga reaksyon ng pagsasanib, halimbawa, ang pagsasanib ng deuterium nuclei upang bumuo ng helium.

2 H + 2 H → 3 Siya + n

thermonuclear reaksyon

Ang problema, dahil ito ay madaling makita, ay na sa lahat ng mga kaso ang isa ay kailangang harapin ang pagsasanib ng mga bagay na may kaparehong sisingilin, ang tinatawag na Harang ng Coulomb, para malampasan kung saan kailangan mo pang gumastos ng enerhiya. Ito ay pinakamadaling makamit sa pamamagitan ng pag-init ng mga synthesized substance sa napakataas (milyong degree) na temperatura. Sa ilalim ng mga kondisyong panlupa, posible lamang ito sa isang pagsabog ng nuklear. Kaya, sa pamamagitan ng paglalagay ng nuclear charge sa isang shell ng light elements, ang isa ay maaaring makakuha ng isang hindi makontrol na fusion reaction o (dahil sa mataas na temperatura na nagaganap), thermonuclear reaksyon. Sa kauna-unahang pagkakataon ang gayong reaksyon (isang pagsabog ng isang thermonuclear bomb) ay isinagawa noong 1953 (USSR).
Sa likas na katangian, ang mga thermonuclear na reaksyon ay nagaganap sa mga bituin, kung saan ang lahat ng mga kondisyon ay umiiral para sa "paglusob" sa Coulomb barrier. Bilang karagdagan, ang pinakamalakas na gravitational compression ay nag-aambag din sa reaksyon ng pagsasanib sa pagbuo ng mas mabibigat na elemento, hanggang sa bakal.
Ang problema sa pagpapatupad ng kinokontrol na thermonuclear fusion ay patuloy na hindi nareresolba at isa sa mga pinaka-kaugnay para sa nuclear physics, dahil ginagawang posible na gumamit ng murang gasolina sa halos walang limitasyong dami nang walang anumang nakakapinsalang kahihinatnan para sa kapaligiran.
Tulad ng nabanggit na, ang komposisyon ng atomic nucleus ay higit na tinutukoy ang mga katangian nito. Ang isa sa mga pinakatanyag na katangiang nuklear na nakakaimpluwensya sa pag-uugali ng nuclei ay ang ratio sa pagitan ng mga neutron at proton sa atomic nuclei. Ito ay pinakamahusay na nakikita sa tinatawag na N-Z diagram.

N-Z diagram ng atomic nuclei.

Mayroong ilang mga kapansin-pansing lugar sa diagram. Ang isa sa kanila ay ang gitnang bahagi, isang makitid na strip ng nuclei na minarkahan ng itim. Ito ang tinatawag na "valley of stability", ang rehiyon ng stable nuclei na hindi napapailalim sa pagkabulok. Sa pagtaas ng bilang ng mga neutron (sa kanan ng stability valley), matatagpuan ang nuclei na minarkahan ng asul. Sa labis na mga neutron, ang enerhiya ng nucleus ay tumataas at nagiging posible na "bumalik" sa lambak ng katatagan sa pamamagitan ng pag-convert ng isa sa mga neutron sa isang proton

n → p + e - + e .

Ang prosesong ito ay tinatawag β-minus na pagkabulok. Ang neutron ay nagiging isang proton, isang elektron at elektroniko. Ang neutron ay maaari ding makaranas ng pagkabulok na ito sa labas ng nuclei. Bilang resulta ng naturang pagkabulok, pinapataas ng nucleus ang singil nito, lumilipat sa rehiyon ng katatagan.
Ang pulang rehiyon ay ang rehiyon ng nuclei na may labis na mga proton. Ginagawa nila ang baligtad na proseso:

p → n + e + + v e

tinawag pagkabulok ng β-plus. Ang proton ay nagiging isang neutron, isang positron at isang electron neutrino (ang huling dalawang particle ay ang "antipodes" ng isang electron at isang antineutrino). Dapat pansinin na dahil ang masa ng proton ay mas mababa kaysa sa masa ng neutron, ang naturang pagkabulok ay nangyayari lamang sa nuclei, sa malayang estado ang proton ay matatag.
Ang dilaw na lugar sa diagram ay ang lugar ng mabigat na hindi matatag na nuclei. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isa pang uri ng pagkabulok - ang paglabas ng α-particle (4 He nuclei) o α-pagkabulok, Ang ganitong uri ng pagkabulok ay humahantong sa pagbaba sa parehong numero ng singil at masa at ang "paggalaw" ng nucleus sa rehiyon ng mas magaan na nuclei. Minsan ito ay humahantong sa isang kadena ng pagkabulok. Halimbawa,

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

kung saan ang huli ay isa nang matatag na kernel.
Sa maraming mga kaso, ang nucleus na nagreresulta mula sa pagkabulok ay may labis na enerhiya at inilabas mula dito sa pamamagitan ng paglabas ng isang γ-quantum, γ paglipat sa nucleus (minsan ay hindi tama na tinatawag na γ-decay).
Ang lahat ng mga pagkabulok ng nuclei ay nailalarawan sa pamamagitan ng kanilang sariling mga tampok na nauugnay sa posibilidad ng mga pagkabulok, ang uri ng mga ibinubuga na particle at ang kanilang mga enerhiya. Gayunpaman, may mga pangkalahatang pattern ng pagkabulok na itinatag sa panahon ng gawain nina Becquerel at Curie. Ang pangunahing isa ay batas ng radioactive decay.

N(t) \u003d N 0 e -λt,

kung saan ang N ay ang bilang ng radioactive nuclei sa sample sa isang naibigay na sandali, ang N 0 ay ang bilang ng radioactive nuclei sa isang tiyak na unang oras, at ang λ ay ang tinatawag na decay constant na nagpapakilala sa posibilidad ng pagkabulok. Ang pare-parehong pagkabulok ay hindi masyadong maginhawa para sa praktikal na paggamit, samakatuwid, ang isa pang halaga ay madalas na ginagamit, T 1/2 - kalahating buhay, na nagpapakilala sa oras kung kailan ang bilang ng aktibong nuclei ay bumababa ng 2 beses. Ang pagkabulok na pare-pareho at kalahating buhay ay nauugnay sa pamamagitan ng

Ang iba't ibang radioactive source nuclei ay maaaring magkaroon ng kalahating buhay mula sa millisecond hanggang bilyun-bilyong taon. Bilang karagdagan, ang isang mahalagang katangian ay ang aktibidad ng pinagmulan (o ang masa nito), na nagpapakilala sa intensity ng pagkabulok sa isang naibigay na oras. Ang iba't ibang uri ng radioactive nuclei ay patuloy na naroroon sa paligid natin, at dalawang radioactive isotopes - 40 K at 14 C, ay patuloy na nasa katawan ng tao.

PISIKA NG MGA PARTIKULO

Ang particle physics ay marahil ang isa sa mga pinaka-dynamic na sangay ng physics. Hindi bababa sa, mahirap pangalanan ang anumang iba pang lugar ng natural na agham kung saan ang mga ideya tungkol sa nakapaligid na mundo 40-50 taon na ang nakalilipas ay magiging iba sa mga mayroon tayo ngayon. Ito ay dahil, una sa lahat, sa pagbabago sa mga ideyang iyon tungkol sa mga pangunahing partikulo at pakikipag-ugnayan na naganap sa panahong ito sa kurso ng eksperimental at teoretikal na pag-aaral ng bagay. Ano ang mga pangunahing probisyon ng particle physics ngayon?
pangunahing mga particle− isang hanay ng mga particle na kasalukuyang mga elementong elemento ng matter. Noong 20s ng huling siglo, mayroon lamang dalawang tulad na mga particle (at mga particle sa pangkalahatan) - isang proton at isang elektron. Nasa 1950s na, ang kabuuang bilang ng mga kilalang particle ay lumalapit sa dalawang dosena, at marami sa kanila ay itinuturing na walang istraktura. Ngayon ang kabuuang bilang ng mga particle ay napupunta sa daan-daan, ngunit iilan lamang ang tunay na pangunahing. Ang lahat ng mga pangunahing particle ay maaaring nahahati sa maraming malalaking grupo.
Quark. Ayon sa mga modernong konsepto, ito ang pangunahing bahagi ng bagay; sa pamamagitan ng masa, bumubuo sila ng higit sa 95% ng lahat ng nakikitang bagay. Ang mga quark ay nahahati sa 6 na uri (lasa), bawat isa ay may sariling katangian at pagkakaiba sa iba. Ito ay u(pataas), d(pababa), s(kakaiba) c(kaakit-akit), b(ibaba) at t(itaas). May mga Quark fractional charge, katumbas ng 1/3 o 2/3 ng electron (proton) charge. Ang bawat quark ay may kanya-kanyang sarili antiparticle- isang antiquark na tumutugma sa isang quark sa masa, ngunit kabaligtaran sa maraming iba pang mga katangian (halimbawa, pagkakaroon ng isang kabaligtaran na singil sa kuryente). Bilang karagdagan, ang mga quark ay may espesyal na katangian - Kulay, na ang lahat ng iba pang mga particle ay pinagkaitan (sila ay sinasabing walang kulay). Ang mga quark ay may tatlong kulay - pula, asul at berde.
Siyempre, hindi dapat isipin ng isa na ang kulay ng mga quark ay isang epekto na nakikita ng mata. Ang kulay ay tumutukoy sa isang espesyal na katangian na ipinahayag sa pag-uugali ng mga quark sa panahon ng iba't ibang pakikipag-ugnayan sa pagitan nila. Ang pangalan sa kasong ito ay may kondisyon, sa parehong paraan na maaaring tawagin ang katangiang ito, halimbawa, panlasa, o anumang iba pang termino ay maaaring gamitin.
Madaling kalkulahin na ang kabuuang bilang ng mga quark (kabilang ang mga antiquark at mga kulay) ay 36. Mula sa 36 na particle na ito, ang lahat ng kilalang structural heavy particle ay nabuo. Nabubuo ang kumbinasyon ng tatlong quark mga baryon, at ang kabuuan ng pares ng quark-antiquark, mesons. Ang kilalang proton at neutron ay kabilang din sa bilang ng mga baryon. Ang mga baryon at meson ay pinagsama sa ilalim ng pangkalahatang termino hadrons. Sa lahat ng mga hadron, ang proton lamang ang matatag, ang lahat ng iba pang mga hadron ay nabubulok, na nagiging iba pang mga particle.
Mga Lepton. Ito ay isa pang pangkat ng mga particle, ang pangunahing pagkakaiba kung saan mula sa mga hadron ay ang kanilang kawalan ng istraktura, i.e. Ang mga lepton ay hindi binubuo ng iba pang mga particle, ngunit elementarya. Ang mga lepton ay nahahati sa charge − elektron, muon at taon at neutral − elektroniko, muonic at taon neutrino. Kasama ang mga antiparticle, ang kabuuang bilang ng mga lepton ay 12. Ang mga lepton ay hindi bumubuo ng anumang kumbinasyon, maliban sa mga electron na bumubuo sa mga atomo. Ang electron ay ang tanging stable charged lepton. Ang katatagan ng lahat ng uri ng neutrino ay pinag-uusapan ngayon.
Mga carrier ng pakikipag-ugnayan. Ang kabuuang bilang ng mga pakikipag-ugnayan ay 4. Ito ay malakas(kumikilos sa pagitan ng mga quark at hadron), electromagnetic, mahina(kumikilos sa pagitan ng halos lahat ng mga particle, ngunit lalo na binibigkas sa pakikipag-ugnayan ng mga lepton) at gravitational. Ang bawat pakikipag-ugnayan ay dinadala ng isang field, na kinakatawan bilang isang stream ng mga particle ng carrier. Ang carrier ng malakas na pakikipag-ugnayan ay gluon, electromagnetic − gamma quantum, mahina - tatlong uri intermediate boson(W - , W + at Z) at gravitational - graviton(gayunpaman, ang huling butil ay mahuhulaan lamang mula sa mga teoretikal na pagsasaalang-alang). Ang lahat ng mga carrier ay may sariling mga katangian at bawat isa ay nakikibahagi sa kanilang pakikipag-ugnayan.
Tulad ng para sa natitirang mga particle, ang mga hadron at gluon lamang ang nakikilahok sa malakas na pakikipag-ugnayan; sa electromagnetic field, sisingilin ang mga particle at gamma quanta; sa mahina, lahat maliban sa mga carrier ng iba pang mga pakikipag-ugnayan; sa gravitational one, mga particle na may mass. Ang hitsura ng masa ng mga particle ay nauugnay sa isa pang espesyal na larangan, na tinatawag na Higgs field, at ang mga particle na nagdadala nito ay Higgs boson.

Hanggang sa unang bahagi ng 1960s, ang lahat ng mga particle na kilala sa oras na iyon ay itinuturing na walang istraktura. Gayunpaman, salamat sa pag-unlad sa pagbuo ng pangunahing eksperimentong instrumento - mga particle accelerators, na sa pagtatapos ng 50s, ang mga pagpapalagay tungkol sa istraktura ng mga nucleon ay lumitaw. Sa pagsasagawa ng mga eksperimento sa isang electron accelerator, natuklasan ng American physicist na si Robert Hofstadter na sa pamamagitan ng pagkalat ng mga electron sa mga neutron, makikita ng isa na ang mga electron ay nakikipag-ugnayan sa "loob" ng neutron na parang may nakatagong singil na ipinamahagi sa isang kumplikadong paraan sa loob. Iminungkahi ni Hofstadter na maaaring ito ay dahil sa pagkakaroon ng ilang mga carrier ng electric charge sa loob ng uncharged neutron. Pagkalipas ng ilang taon, ang mga katulad na eksperimento ay isinagawa sa iba pang mga laboratoryo.

Batay sa datos ng mga eksperimentong ito at pag-aaral ng sistematikong mga particle na natuklasan noong panahong iyon, isa pang Amerikanong pisiko, si Murray Gell-Mann (Murray Gell-Mann) noong 1963 ay naglagay ng hypothesis na ang proton at neutron ay binuo mula sa mas maliliit na particle, na kung saan tinawag niya si quark. Sa una, dalawang quark lang ang ipinakilala ni Gell-Mann − u at d, gayunpaman, pagkatapos ay ang isang mas malaking bilang ng mga natuklasang mga particle na may iba't ibang mga katangian ay pinilit na gumawa ng mga pagsasaayos sa modelo, pinataas muna ang kanilang bilang sa 3 at 4, at pagkatapos ay sa 6. Ang quark hypothesis ay nahaharap sa maraming problema sa pag-unlad nito. Una, mahirap sa sikolohikal na makita ang pagkakaroon ng mga particle na may singil na mas mababa kaysa sa singil ng isang electron. Pangalawa, ang mga particle na natuklasan noong huling bahagi ng dekada 60 ay binibigyang kahulugan sa modelong quark sa paraang maaaring sumalungat sa mga pangunahing prinsipyo. ng quantum mechanics. Upang malutas ang problemang ito, ipinakilala ang isang espesyal na katangian (quantum number) ng mga quark, kulay. Pangatlo, ang problema ng modelo ng quark ay ang lahat ng pagtatangka upang makita ang mga quark sa isang libreng estado ay hindi humantong sa tagumpay. Naging sanhi ito ng pagtanggi sa modelo ng maraming mga siyentipiko, dahil tanging ang pang-eksperimentong kumpirmasyon ng isang hypothesis ang naglilipat nito mula sa kategorya ng mga hypotheses patungo sa kategorya ng mga pisikal na katotohanan. Kaya, noong 1969, si M. Gell-Mann ay iginawad sa Nobel Prize, gayunpaman, sa mga salita ng parangal na "Para sa kontribusyon at pagtuklas sa pag-uuri ng mga elementarya na particle at ang kanilang mga pakikipag-ugnayan" ay walang salitang "quark".
Pagkatapos lamang ng mga eksperimento sa DESY (Germany), Fermilab (USA) at ang European Center for Nuclear Research (CERN) sa pagtatapos ng 80s ay posible na obserbahan ang mga epekto na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng mga particle na may fractional charge. Ang unang Nobel Prize, sa mga salita kung saan ang salitang "quark" ay naroroon, ay iginawad sa y, y, at y noong 1990. Sa parehong oras, isang paliwanag ang ibinigay para sa problema ng pagmamasid sa mga quark sa isang malayang estado. Ang pagiging tiyak ng pakikipag-ugnayan ng mga quark sa bawat isa ay ginagawang imposible ang pamamaraang ito sa panimula (ang tinatawag na pagkakulong), tanging hindi direktang pagmamasid sa mga epekto ng quark ang posible.
Sa ngayon, mayroong isang mahusay na binuo na hiwalay na seksyon ng teoretikal na pisika na nag-aaral ng mga gluon at quark - quantum chromodynamics. Binubuod ng seksyong ito ang progreso ng quantum theory sa paglalapat nito sa partikular na "color space" ng mga quark at gluon.
Hadron - ang mga particle na binuo mula sa quark ay kasalukuyang may kasamang higit sa 400 mga particle (at antiparticle). Ang lahat ng mga ito, maliban sa proton at neutron (na kung saan ay matatag sa nuclei) ay may mga buhay na hindi hihigit sa isang microsecond at nabubulok sa iba pang mga particle (matatag sa dulo). Ang isang bilang ng mga particle ay may mga masa ng ilang beses na mas malaki kaysa sa mga masa ng mga nucleon. Kabilang sa mga hadron ay may mga electrically neutral na particle, may mga sinisingil, kabilang ang mga may singil na +2 at -2 (sa mga yunit ng electron charge). Ang iba't ibang mga mabibigat na particle ay ginagawang posible na pag-aralan ang mga pattern ng kanilang pakikipag-ugnayan sa iba't ibang larangan at, sa huli, upang makakuha ng tamang ideya ng mga pattern ng pagtatayo ng ating mundo.
Hindi maaaring ipagmalaki ng mga Lepton ang pagkakaiba-iba gaya ng mga hadron. Ang kanilang kabuuang bilang (na may mga antiparticle) ay 12 lamang. Ang pinakamagaan na sisingilin na lepton, ang electron, ay natuklasan noong 1895, ang antiparticle nito (positron) noong 1934, ang mas mabigat na muon noong 1962, at ang huli, isang taon na may mass na higit sa 3,000 beses na mas malaki kaysa sa isang electron, noong 1975. Gayunpaman, ang pinaka-kawili-wili hanggang ngayon ay ang mga uncharged lepton - neutrino.

Sa pagtatapos ng 20s ng huling siglo, nagkaroon ng mabilis na pag-aaral ng iba't ibang uri ng radioactive decay. Kapag nag-aaral ng β-decay, ang mga siyentipiko ay nahaharap sa isang kabalintunaan na sitwasyon - ang mga electron sa bawat oras ay may iba't ibang enerhiya, bagaman sa pagkabulok, na nagreresulta sa pagbuo ng dalawang particle.

ang buong enerhiya ng pagkabulok ay dapat na proporsyonal na nahahati sa pagitan ng electron at ng atomic nucleus, i.e. Ang mga electron ay dapat magkaroon ng isang nakapirming enerhiya. Ang mga bagay ay umabot sa punto na maging si Niels Bohr ay handa na umamin na ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay nilalabag sa panahon ng β-decay! Ang daan palabas ay natagpuan ng namumukod-tanging German physicist na si Wolfgang Pauli. Iminungkahi niya na kasama ng electron, isa pang uncharged particle (isang maliit na neutron) ang bumangon, na lumilipad palabas sa panahon ng pagkabulok nang walang rehistrasyon, sa bawat oras na nagdadala ng ibang bahagi ng enerhiya. Ang ideya na iminungkahi ni Pauli ay mahusay na nalutas ang sitwasyon, ang batas ng pag-iingat ng enerhiya ay nanatiling hindi natitinag, at ang paglitaw ng isang bagong butil ay ipinaliwanag ang sitwasyon na may "pagkawala ng enerhiya". Gayunpaman, sa loob ng mahabang panahon, ang neutrino (ang pangalan na iminungkahi ni Enrico Fermi) ay nanatiling isang "partikulo ng papel".

Ang pag-unlad sa eksperimentong pag-aaral ng mga neutrino ay pangunahing nauugnay sa pangalan ng natitirang pisiko (isang Italyano sa pamamagitan ng kapanganakan na lumipat sa USSR noong 1950) na si Bruno Pontecorvo. Noong 1944, ang Pontecorvo, na nagsasagawa ng isang teoretikal na pag-aaral ng mga posibleng katangian ng neutrino, ay nagmungkahi ng isang epektibong pamamaraan para sa pag-detect ng particle na ito. Ang pinagmulan, ayon kay Pontecorvo, ay maaaring isang proseso kung saan ang pagkabulok ng radioactive nuclei ay masinsinang magaganap. Maya-maya, iminungkahi ni Pontecorvo ang paggamit ng nuclear reactor bilang isang artipisyal na pinagmumulan ng mga neutrino. Nasa unang bahagi ng 1950s, nagsimula ang trabaho sa pagpaparehistro ng mga neutrino (pagkatapos ay ipinapalagay na ang mga neutrino ay walang antiparticle). Ang unang eksperimento sa pagpaparehistro ng (anti) neutrino ay ang eksperimento nina Frederick Reines (Frederick Reines)) at Clyde Cowan (Clyde L. Cowan, Jr.), na noong 1957 ay nakapagparehistro ng mga reactor antineutrino. Ang susunod na hakbang sa pag-aaral ng particle na ito ay ang pagpaparehistro ng solar neutrino, na isinagawa ni Raymond Davis Jr. noong 1967 sa Homestake mine (USA). Kahit na noon ay naging malinaw na ang pakikipag-ugnayan ng mga neutrino sa bagay ay bihirang nangyayari na ang epektibong pagpaparehistro nito ay nangangailangan ng malalaking volume ng sangkap ng pag-record at isang mahabang oras ng pagsukat. Ang isa sa pinakamatagumpay na mga eksperimento sa neutrino sa pasilidad ng Kamiokande (Japan) sa loob ng ilang taon ng pagtatrabaho kasama ang isang malaking tangke na may kapasidad na ilang sampu-sampung libong toneladang tubig ay nagbigay ng resulta sa anyo ng ilang mga neutrino bawat taon! Bukod dito, bilang karagdagan sa oras, ang mga naturang eksperimento ay nangangailangan din ng malalaking gastos sa pananalapi. Ayon sa angkop na pagpapahayag ng B. Pontecorvo, "Ang pisika ng elementarya ay isang mamahaling agham..".
Ano ang kasalukuyang interes sa mga neutrino na konektado sa? Ang pinakamataas na lakas ng pagtagos ng mga particle na ito ay ginagawang posible upang makakuha ng impormasyon tungkol sa mga bagay na hindi naa-access sa pag-aaral sa anumang iba pang paraan. Napakalaki ng saklaw ng aplikasyon dito - mula sa impormasyon tungkol sa mga proseso sa malalayong galaxy at mga kumpol ng kalawakan, hanggang sa neutrino geolocation ng Earth. Sa kasalukuyan, ang mga malalaking proyekto ay inilalagay sa operasyon upang makita ang mga astrophysical neutrino - malalaking volume na neutrino teleskopyo, kung saan ang tubig sa dagat o yelo ay ginagamit bilang isang recording substance. Ito ay binalak na bumuo ng dalawang teleskopyo na may volume na 1 km 3 bawat isa sa Northern (Mediterranean) at Southern (Antarctic) hemispheres.

Neutrino teleskopyo ANTARES

Ang problema ng neutrino mass ay nananatiling hindi nalutas hanggang ngayon. Nakapagtataka, ito marahil ang tanging butil na hindi masasabi kung ito ay may masa o wala! Sa mga nakaraang taon, malaking pag-asa sa paglutas ng problemang ito ay inilagay sa pagmamasid sa tinatawag na neutrino oscillations, kusang paglipat ng mga neutrino ng isang uri patungo sa isa pa.
Sa kabila ng pagkakaroon ng iba't ibang mga pamamaraan ng modernong pananaliksik, ang pangunahing tool mula noong 40s ng huling siglo ay nananatili mga accelerator ng butil. Anumang accelerator ay, sa totoong kahulugan ng salita, isang mikroskopyo na nagbibigay-daan sa iyo upang tumingin nang malalim sa bagay. Pagkatapos ng lahat, upang obserbahan ang isang bagay sa microcosm, kinakailangan na gumamit ng radiation na may wavelength na katumbas ng laki nito. At dahil, batay sa mga katangian ng alon ng mga particle, maaari nating makuha

kung saan ang λ ay ang wavelength, ang ћ ay ang pare-pareho ng Planck, ang c ay ang bilis ng liwanag, at ang E ay ang enerhiya, pagkatapos ay para sa isang mas malaking "pagtaas" sa aming "microscope" ito ay kinakailangan upang taasan ang enerhiya ng mga particle. Sa kasalukuyan, mayroong iba't ibang uri ng mga accelerator, pangunahin ang pagpapabilis ng mga proton at electron. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang karaniwang linear accelerator, halimbawa, ay napaka-simple at binubuo sa katotohanan na kapag dumadaan sa isang potensyal na pagkakaiba, ang isang elektron (o proton) ay nakakakuha ng enerhiya.

Iyon ang dahilan kung bakit ang yunit ng enerhiya na ginagamit sa nuclear at particle physics ay tinatawag na "electron volt", ito ang enerhiya na nakukuha ng isang electron kapag dumadaan sa isang potensyal na pagkakaiba ng 1 volt. Siyempre, sa mga modernong accelerator, ang acceleration ay isinasagawa sa tulong ng isang alternating electromagnetic field, na "nag-iiba" ng mga particle sa iba't ibang lugar. Ang pinakamataas na enerhiya ng elektron na nakamit sa mga electron accelerators ngayon ay 100 GeV (10 11 eV), at sa mga proton accelerators - 3.5 TeV (3.5 10 12 eV). Ang huling halaga ay tumutugma sa enerhiya ng proton na nakamit sa pinakamalaking modernong proton accelerator − Large Hadron Collider(LHC) sa CERN.

Schematic na representasyon ng accelerator complex sa CERN sa isang heograpikal na mapa.

Ang pinakamalaking accelerator complex na ito ay isang superconducting ring na higit sa 27 kilometro ang haba, na ginagawang posible na "mag-unwind" ng mga proton hanggang sa mga enerhiya na 7 TeV. Sa gayong enerhiya ng nagbabanggaan na mga proton (at ang banggaan, siyempre, ay nagpapataas ng output ng enerhiya nang higit pa), nagiging posible na obserbahan ang lahat ng uri ng mga reaksyon sa pagbuo ng iba't ibang mga particle, kabilang ang mga may malalaking masa. Karamihan sa mga eksperimento na binalak sa collider ay nauugnay sa mga hula sa pagsubok. karaniwang modelo− isang hanay ng mga teoretikal na pagpapalagay na naglalarawan sa istruktura ng bagay. Ang pagkumpirma o pagtanggi sa mga hypotheses na ito ay magbibigay ng pagkakataon sa agham na sumulong, na lutasin ang mga problemang kinakaharap ng sangkatauhan ngayon.

Mga tanong para sa pagsusuri sa sarili

1. Ano ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga pamamaraan ng pag-aaral ng microcosm at macrocosm?
2. Ano ang pisikal na kahulugan ng pare-pareho ni Planck?
3. Posible bang sabay na tumpak na sukatin ang posisyon at momentum ng isang particle sa microcosm?
4. Magbigay ng halimbawa ng discreteness ng enerhiya sa isang quantum system.
5. Ano ang pangunahing katangian ng isang quantum system?
6. Pangalanan ang eksperimento na nagpasimula ng modernong konsepto ng istruktura ng atom.
7. Ano ang tinatayang sukat ng isang atom?
8. Ano ang dahilan ng paglabas ng mga photon ng mga atomo?
9. Ano ang ionization?
10. Ano ang tinatayang sukat ng isang atomic nucleus?
11. Anong mga particle ang bumubuo sa atomic nucleus?
12. Ano ang nuclear binding energy?
13. Bakit nagkakaroon ng heavy nuclei fission?
14. Bakit tinatawag na thermonuclear ang nuclear fusion reactions?
15. Ano ang alpha decay?
16. Pangalanan ang tatlong pangkat ng mga pangunahing particle.
17. Ilista ang mga uri ng quark.
18. Ilang quark ang bumubuo sa isang proton at isang neutron?
19. Ano ang isang neutrino?
20. Ilista ang mga uri ng pangunahing pakikipag-ugnayan.

· Daan ng Microscopy 3

· Limitasyon sa mikroskopyo 5

· Invisible radiation 7

· Mga electron at elektronikong optika 9

· Ang mga electron ay mga alon!? 12

· Electron microscope device 13

· Mga bagay ng electron microscopy 15

· Mga uri ng electron microscope 17

· Mga tampok ng pagtatrabaho sa isang electron microscope 21

· Mga paraan upang malampasan ang limitasyon ng diffraction ng electron microscopy 23

· Mga Sanggunian 27

· Mga guhit 28

Mga Tala:

1. Simbolo ibig sabihin ay exponentiation. Halimbawa, 2 3 ay nangangahulugang "2 sa kapangyarihan ng 3".

2. Simbolo Ang ibig sabihin ng e ay notation ng numero sa exponential form. Halimbawa, 2 Ang ibig sabihin ng e3 ay "2 beses 10 sa kapangyarihan ng 3".

3. Ang lahat ng mga guhit ay nasa huling pahina.

4. Dahil sa paggamit ng hindi masyadong "sariwang" panitikan, ang data sa abstract na ito ay hindi partikular na "sariwa".

Hindi makikita ng mata ang araw,

kung hindi siya katulad

Araw.

Goethe.

Ang landas ng mikroskopya.

Nang ang unang mikroskopyo ay nilikha sa threshold ng ika-17 siglo, halos walang sinuman (at maging ang imbentor nito) ang makakaisip ng mga tagumpay sa hinaharap at maraming aplikasyon ng mikroskopya. Sa pagbabalik-tanaw, kumbinsido kami na ang imbensyon na ito ay minarkahan ang isang bagay na higit pa sa paglikha ng isang bagong aparato: sa unang pagkakataon, nakita ng isang tao ang dating hindi nakikita.

Sa parehong oras, ang isa pang kaganapan ay nagsimula sa pag-imbento ng teleskopyo, na naging posible upang makita ang hindi nakikita sa mundo ng mga planeta at bituin. Ang pag-imbento ng mikroskopyo at teleskopyo ay kumakatawan sa isang rebolusyon hindi lamang sa paraan ng pag-aaral natin sa kalikasan, kundi pati na rin sa pamamaraan ng pananaliksik mismo.

Sa katunayan, ang mga likas na pilosopo noong unang panahon ay nagmamasid sa kalikasan, na natututo lamang tungkol dito kung ano ang nakita ng mata, naramdaman ng balat, at narinig ng tainga. Ang isa ay maaari lamang mabigla sa kung gaano karaming tamang impormasyon tungkol sa mundo sa kanilang paligid ang kanilang natanggap gamit ang "hubad" na mga organo ng pandama at nang hindi gumagawa ng mga espesyal na eksperimento, tulad ng ginagawa nila ngayon. Kasabay nito, kasama ang eksaktong mga katotohanan at makikinang na haka-haka, gaano karaming mga maling "obserbasyon", mga pahayag at konklusyon ang naiwan sa atin ng mga siyentipiko ng sinaunang panahon at Middle Ages!

Nang maglaon ay natagpuan ang isang paraan ng pag-aaral ng kalikasan, na binubuo sa pag-set up ng sinasadyang binalak na mga eksperimento, na ang layunin ay subukan ang mga pagpapalagay at malinaw na nabuong mga hypotheses. Si Francis Bacon, isa sa mga tagalikha nito, ay nagpahayag ng mga tampok ng pamamaraang ito ng pananaliksik sa mga sumusunod na salita, na naging tanyag: "Ang pag-set up ng isang eksperimento ay ang pagtatanong sa kalikasan." nang walang anumang mga aparato na "nagpapahusay" sa mga pandama. Ang pag-imbento ng mikroskopyo at teleskopyo ay kumakatawan sa isang napakalaking pagpapalawak ng mga posibilidad ng pagmamasid at eksperimento.

Na ang mga unang obserbasyon, na isinasagawa sa tulong ng pinakasimpleng at pinaka-hindi perpektong teknolohiya ayon sa mga modernong konsepto, ay natuklasan ang "isang buong mundo sa isang patak ng tubig." Lumilitaw na ang mga pamilyar na bagay ay ganap na naiiba kapag tiningnan sa pamamagitan ng mikroskopyo: ang mga ibabaw na makinis sa mata at hawakan ay talagang magaspang, libu-libong pinakamaliit na organismo ang gumagalaw sa "malinis" na tubig. Sa parehong paraan, ang mga unang astronomical na obserbasyon sa tulong ng mga teleskopyo ay naging posible para sa isang tao na makita ang pamilyar na mundo ng mga planeta at mga bituin sa isang bagong paraan: halimbawa, ang ibabaw ng Buwan, na kinanta ng mga makata ng lahat ng henerasyon, naging bulubundukin at may tuldok na maraming bunganga, at natuklasan ang pagbabago ng bahagi sa Venus, tulad ng Buwan.

Sa hinaharap, ang mga simpleng obserbasyon na ito ay magbibigay-buhay sa mga independiyenteng lugar ng agham - mikroskopya at obserbasyonal na astronomiya. Lilipas ang mga taon, at ang bawat isa sa mga lugar na ito ay bubuo sa maraming sangay, na ipinahayag sa maraming iba't ibang aplikasyon sa biology, medisina, teknolohiya, kimika, pisika, at nabigasyon.

Ang mga modernong mikroskopyo, na, hindi tulad ng mga elektroniko, tatawagin nating optical, ay perpektong mga instrumento na nagpapahintulot sa pagkuha ng mataas na mga magnification na may mataas na resolution. Natutukoy ang resolution sa pamamagitan ng distansya kung saan makikita pa rin nang magkahiwalay ang dalawang katabing elemento ng istraktura. Gayunpaman, tulad ng ipinakita ng mga pag-aaral, ang optical microscopy ay halos umabot sa pangunahing limitasyon ng mga kakayahan nito dahil sa diffraction at interference ¾ ng mga phenomena na dulot ng wave nature ng liwanag.

Ang antas ng monochromaticity at pagkakaugnay ay isang mahalagang katangian ng mga alon ng anumang kalikasan (electromagnetic, tunog, atbp.). Ang mga monochromatic oscillations ¾ ay mga oscillations na binubuo ng sinusoidal waves ng isang partikular na frequency. Kapag kinakatawan natin ang mga oscillations sa anyo ng isang simpleng sinusoid na may pare-pareho ang amplitude, frequency at phase, ayon sa pagkakabanggit, kung gayon ito ay isang tiyak na idealization, dahil, mahigpit na nagsasalita, walang mga oscillations at waves sa kalikasan na ganap na tumpak na inilarawan ng isang sinusoid. Gayunpaman, ipinakita ng mga pag-aaral na ang mga tunay na oscillations at wave ay maaaring lumapit sa perpektong sinusoid na may mas malaki o mas mababang antas ng katumpakan (may mas malaki o mas mababang antas ng monochromaticity). Ang mga oscillations at wave ng kumplikadong hugis ay maaaring kinakatawan bilang isang set ng sinusoidal oscillations at waves. Sa katunayan, ang mathematical operation na ito ay isinasagawa ng isang prisma, na nagde-decompose ng sikat ng araw sa isang color spectrum.

Ang mga monochromatic wave, kabilang ang mga light wave, ng parehong dalas (sa ilalim ng ilang mga kundisyon!) Maaaring makipag-ugnayan sa isa't isa sa paraang bilang resulta "ang liwanag ay nagiging kadiliman" o, gaya ng sinasabi nila, ang mga alon ay maaaring makagambala. Sa pamamagitan ng interference, nangyayari ang lokal na "pagpapalakas at pagsugpo" ng mga alon ng bawat isa. Upang ang pattern ng interference ng alon ay manatiling hindi nagbabago sa paglipas ng panahon (halimbawa, kapag tiningnan ng mata o nakuhanan ng larawan), kinakailangan na ang mga alon ay magkakaugnay sa isa't isa (dalawang alon ay magkakaugnay sa isa't isa kung nagbibigay sila ng isang matatag na interference pattern, na tumutugma sa pagkakapantay-pantay ng kanilang mga frequency at pare-pareho ang pagbabago ng phase).

Kung ang mga hadlang ay inilalagay sa landas ng pagpapalaganap ng alon, malaki ang epekto nito sa direksyon ng pagpapalaganap ng mga alon na ito. Ang ganitong mga hadlang ay maaaring ang mga gilid ng mga butas sa mga screen, mga opaque na bagay, pati na rin ang anumang iba pang mga uri ng inhomogeneities sa landas ng pagpapalaganap ng alon. Sa partikular, ang mga inhomogeneities ay maaari ding maging transparent (para sa isang naibigay na radiation) na mga bagay, ngunit naiiba sa refractive index, at samakatuwid ay sa bilis ng mga alon sa loob ng mga ito. Ang kababalaghan ng pagbabago ng direksyon ng pagpapalaganap ng alon kapag pumasa sa kanila malapit sa mga hadlang ay tinatawag na diffraction. Karaniwan ang diffraction ay sinamahan ng interference phenomena.

Ang limitasyon ng mikroskopya.

Ang imahe na nakuha sa anumang optical system ay ang resulta ng interference ng iba't ibang bahagi ng light wave na dumaan sa sistemang ito. Sa partikular, alam na ang limitasyon ng light wave ng entrance pupil ng system (ang mga gilid ng mga lente, salamin at diaphragms na bumubuo sa optical system) at ang nauugnay na diffraction phenomenon ay humahantong sa katotohanan na ang maliwanag na punto ay ipapakita bilang isang diffractive na bilog. Nililimitahan ng sitwasyong ito ang kakayahang makilala ang mga pinong detalye ng imahe na nabuo ng optical system. Ang imahe, halimbawa, ng isang walang katapusan na malayong pinagmumulan ng liwanag (bituin) bilang resulta ng diffraction sa isang bilog na pupil (rim ng isang teleskopyo) ay medyo kumplikadong larawan (tingnan ang Fig. 1). Sa larawang ito, makikita mo ang isang set ng concentric light at dark rings. Ang pamamahagi ng pag-iilaw, na maaaring maayos kung lumipat ka mula sa gitna ng larawan hanggang sa mga gilid nito, ay inilarawan ng medyo kumplikadong mga formula na ibinibigay sa mga kurso sa optika. Gayunpaman, ang mga pattern na likas sa posisyon ng una (mula sa gitna ng larawan) madilim na singsing ay mukhang simple. Ipahiwatig natin sa pamamagitan ng D ang diameter ng entrance pupil ng optical system at sa pamamagitan ng l ang wavelength ng liwanag na ipinadala ng isang walang katapusan na malayong pinagmulan.

kanin. 1. Diffraction na imahe ng isang maliwanag na punto (ang tinatawag na Airy disk).

Kung tinutukoy natin sa pamamagitan ng j ang anggulo kung saan makikita ang radius ng unang madilim na singsing, kung gayon, tulad ng pinatunayan sa optika,

kasalanan j » 1,22 * ( l /D) .

Kaya, bilang isang resulta ng limitasyon ng harap ng alon sa pamamagitan ng mga gilid ng optical system (ang entrance pupil), sa halip na ang imahe ng isang maliwanag na punto na naaayon sa isang walang katapusan na malayong bagay, nakakakuha kami ng isang hanay ng mga singsing ng diffraction. Naturally, nililimitahan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ang posibilidad na makilala sa pagitan ng dalawang malapit na pagitan ng mga pinagmumulan ng liwanag ng punto. Sa katunayan, sa kaso ng dalawang malalayong mapagkukunan, halimbawa, dalawang bituin na matatagpuan malapit sa isa't isa sa kalawakan, dalawang sistema ng mga concentric na singsing ang nabuo sa eroplano ng pagmamasid. Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, maaari silang mag-overlap, at nagiging imposibleng makilala ang mga pinagmumulan. Ito ay hindi nagkataon na, alinsunod sa "rekomendasyon" ng formula na ibinigay sa itaas, nagsusumikap silang bumuo ng mga astronomical na teleskopyo na may malalaking sukat ng entrance pupil. Ang limitasyon ng resolusyon kung saan maaaring maobserbahan ang dalawang malapit na pinagmumulan ng liwanag ay tinutukoy bilang mga sumusunod: para sa katiyakan, ang limitasyon ng resolusyon ay itinuturing na isang posisyon ng mga larawan ng diffraction ng dalawang puntong pinagmumulan ng liwanag kung saan ang unang madilim na singsing na nilikha ng isa sa ang mga mapagkukunan ay tumutugma sa gitna ng maliwanag na lugar, na nilikha ng isa pang mapagkukunan.

Ipadala ang iyong mabuting gawa sa base ng kaalaman ay simple. Gamitin ang form sa ibaba

Ang mga mag-aaral, nagtapos na mga estudyante, mga batang siyentipiko na gumagamit ng base ng kaalaman sa kanilang pag-aaral at trabaho ay lubos na magpapasalamat sa iyo.

Naka-host sa http://www.allbest.ru/

Pagsusulit

Microworld: mga konsepto ng modernong pisika

Panimula

Ang microworld ay ang mundo ng napakaliit, hindi direktang nakikitang micro-object. (Ang spatial na sukat, na kinakalkula mula 10-8 hanggang 10-16 cm, at ang habambuhay - mula sa infinity hanggang 10-24 s.)

Ang quantum mechanics (wave mechanics) ay isang teorya na nagtatatag ng paraan ng paglalarawan at mga batas ng paggalaw sa micro level.

Ang pag-aaral ng mga phenomena ng microworld ay humantong sa mga resulta na lubhang salungat sa mga karaniwang tinatanggap sa klasikal na pisika at maging ang teorya ng relativity. Nakita ng klasikal na pisika ang layunin nito sa paglalarawan ng mga bagay na umiiral sa kalawakan at sa pagbabalangkas ng mga batas na namamahala sa kanilang mga pagbabago sa panahon. Ngunit para sa mga phenomena tulad ng radioactive decay, diffraction, paglabas ng mga parang multo na linya, maaari lamang igiit ng isa na mayroong ilang posibilidad na ang isang indibidwal na bagay ay ganoon at mayroon itong ganoon at ganoong katangian. Walang lugar sa quantum mechanics para sa mga batas na namamahala sa mga pagbabago sa isang bagay sa paglipas ng panahon.

Ang mga klasikal na mekanika ay nailalarawan sa pamamagitan ng paglalarawan ng mga particle sa pamamagitan ng pagtukoy sa kanilang posisyon at bilis at ang pag-asa ng mga dami na ito sa oras. Sa quantum mechanics, ang parehong mga particle sa ilalim ng parehong mga kondisyon ay maaaring kumilos nang iba.

1. Microworld: mga konsepto ng modernong pisika na naglalarawan sa microworld

Sa panahon ng paglipat sa pag-aaral ng microworld, natagpuan na ang pisikal na katotohanan ay iisa at walang agwat sa pagitan ng bagay at larangan.

Habang nag-aaral ng mga microparticle, nakatagpo ang mga siyentipiko ng isang sitwasyon na kabalintunaan mula sa punto ng view ng klasikal na agham: ang parehong mga bagay ay nagpakita ng parehong wave at corpuscular properties.

Ang unang hakbang sa direksyong ito ay ginawa ng German physicist na si M. Planck. Tulad ng alam mo, sa pagtatapos ng XIX na siglo. sa pisika, nagkaroon ng kahirapan, na tinawag na "ultraviolet catastrophe." Alinsunod sa mga kalkulasyon ayon sa formula ng classical electrodynamics, ang intensity ng thermal radiation ng isang itim na katawan ay dapat na tumaas nang walang katiyakan, na malinaw na sumasalungat sa eksperimento. Sa kurso ng kanyang trabaho sa pag-aaral ng thermal radiation, na tinawag ni M. Planck na pinakamahirap sa kanyang buhay, dumating siya sa nakamamanghang konklusyon na sa mga proseso ng radiation, ang enerhiya ay maaaring ibigay o masisipsip nang hindi tuloy-tuloy at hindi sa anumang dami, ngunit sa mga kilalang hindi mahahati na bahagi lamang - quanta. Ang enerhiya ng quanta ay natutukoy sa pamamagitan ng bilang ng mga oscillations ng kaukulang uri ng radiation at ang unibersal na natural na pare-pareho, na ipinakilala ni M. Planck sa agham sa ilalim ng simbolo h: E \u003d h y.

Kung ang pagpapakilala ng quantum ay hindi pa nakalikha ng isang tunay na teorya ng quantum, tulad ng paulit-ulit na idiniin ni M. Planck, pagkatapos noong Disyembre 14, 1900, ang araw na nai-publish ang formula, ang pundasyon nito ay inilatag. Samakatuwid, sa kasaysayan ng pisika, ang araw na ito ay itinuturing na kaarawan ng quantum physics. At dahil ang konsepto ng elementarya na quantum of action ay nagsilbing batayan sa pag-unawa sa lahat ng mga katangian ng atomic shell at atomic nucleus, ang Disyembre 14, 1900 ay dapat ituring na parehong kaarawan ng lahat ng atomic physics at ang simula ng isang bagong panahon. ng natural na agham.

Ang unang physicist na masigasig na tumanggap sa pagtuklas ng elementarya na quantum of action at malikhaing binuo ito ay si A. Einstein. Noong 1905, inilipat niya ang mapanlikhang ideya ng quantized absorption at release ng enerhiya sa panahon ng thermal radiation sa radiation sa pangkalahatan, at sa gayon ay pinatunayan ang bagong teorya ng liwanag.

Ang paniwala ng liwanag bilang isang stream ng mabilis na gumagalaw na quanta ay napaka-bold, halos matapang, sa kawastuhan kung saan kakaunti ang naniniwala sa una. Una sa lahat, si M. Planck mismo ay hindi sumang-ayon sa pagpapalawig ng quantum hypothesis sa quantum theory of light, na tinutukoy ang kanyang quantum formula lamang sa mga batas ng thermal radiation ng isang itim na katawan na isinasaalang-alang niya.

Iminungkahi ni A. Einstein na pinag-uusapan natin ang isang natural na pattern ng isang unibersal na kalikasan. Nang hindi lumilingon sa mga umiiral na pananaw sa optika, inilapat niya ang hypothesis ni Planck sa liwanag at dumating sa konklusyon na ang corpuscular structure ng liwanag ay dapat kilalanin.

Ang quantum theory of light, o ang photon theory A ni Einstein, ay nagsabi na ang liwanag ay isang wave phenomenon na patuloy na nagpapalaganap sa kalawakan ng mundo. At sa parehong oras, ang liwanag na enerhiya, upang maging epektibo sa pisikal, ay puro lamang sa ilang mga lugar, samakatuwid ang liwanag ay may isang hindi tuluy-tuloy na istraktura. Ang liwanag ay maaaring tingnan bilang isang stream ng hindi mahahati na mga butil ng enerhiya, light quanta, o mga photon. Ang kanilang enerhiya ay tinutukoy ng elementarya na dami ng pagkilos ni Planck at ang katumbas na bilang ng mga oscillations. Ang liwanag ng iba't ibang kulay ay binubuo ng light quanta ng iba't ibang enerhiya.

Ang ideya ni Einstein ng light quanta ay nakatulong upang maunawaan at mailarawan ang kababalaghan ng photoelectric effect, ang kakanyahan nito ay upang patumbahin ang mga electron mula sa bagay sa ilalim ng impluwensya ng mga electromagnetic wave. Ipinakita ng mga eksperimento na ang presensya o kawalan ng photoelectric na epekto ay tinutukoy hindi ng intensity ng wave ng insidente, ngunit sa pamamagitan ng dalas nito. Kung ipagpalagay natin na ang bawat electron ay na-ejected ng isang photon, kung gayon ang mga sumusunod ay magiging malinaw: ang epekto ay nangyayari lamang kung ang enerhiya ng photon, at samakatuwid ang dalas nito, ay sapat na malaki upang madaig ang mga nagbubuklod na puwersa ng elektron sa bagay.

Ang kawastuhan ng interpretasyong ito ng photoelectric effect (para sa gawaing ito, natanggap ni Einstein ang Nobel Prize sa Physics noong 1922) pagkalipas ng 10 taon ay nakumpirma sa mga eksperimento ng American physicist na si R.E. Millikan. Natuklasan noong 1923 ng American physicist na si A.Kh. Compton, ang phenomenon (Compton effect), na sinusunod kapag ang mga atomo na may mga libreng electron ay nalantad sa napakahirap na X-ray, muli at sa wakas ay nakumpirma na ang quantum theory ng liwanag. Ang teoryang ito ay isa sa pinakapang-eksperimentong nakumpirmang pisikal na teorya. Ngunit ang likas na alon ng liwanag ay matatag na naitatag ng mga eksperimento sa interference at diffraction.

Ang isang kabalintunaan na sitwasyon ay lumitaw: natuklasan na ang liwanag ay kumikilos hindi lamang tulad ng isang alon, kundi pati na rin tulad ng isang stream ng mga corpuscles. Sa mga eksperimento sa diffraction at interference, ang mga katangian ng alon nito ay ipinakita, at sa photoelectric effect, mga corpuscular. Sa kasong ito, ang photon ay naging isang corpuscle ng isang napaka-espesyal na uri. Ang pangunahing katangian ng discreteness nito - ang bahagi ng enerhiya na likas dito - ay kinakalkula sa pamamagitan ng isang purong katangian ng alon - ang dalas ng y (E=Hy).

Tulad ng lahat ng mahusay na natural na siyentipikong pagtuklas, ang bagong doktrina ng liwanag ay may pangunahing teoretikal at epistemological na kahalagahan. Ang lumang posisyon sa pagpapatuloy ng mga natural na proseso, na lubusang inalog ni M. Planck, hindi kasama si Einstein mula sa isang mas malawak na lugar ng mga pisikal na phenomena.

Ang pagbuo ng mga ideya nina M. Planck at A. Einstein, ang Pranses na pisiko na si Louis de Broche noong 1924 ay naglagay ng ideya ng mga katangian ng alon ng bagay. Sa kanyang akda na "Light and Matter", isinulat niya ang tungkol sa pangangailangang gumamit ng wave at corpuscular representations hindi lamang alinsunod sa mga turo ni A. Einstein sa teorya ng liwanag, kundi pati na rin sa teorya ng bagay.

Nagtalo si L. de Broglie na ang mga katangian ng alon, kasama ang mga katangian ng corpuscular, ay likas sa lahat ng uri ng bagay: mga electron, proton, atomo, molekula, at maging ang mga macroscopic na katawan.

Ayon kay de Broglie, anumang katawan na may mass m na gumagalaw sa bilis na V ay tumutugma sa isang alon:

Sa katunayan, ang isang katulad na formula ay kilala nang mas maaga, ngunit may kaugnayan lamang sa light quanta - mga photon.

microworld quantum mechanical genetics physics

2. Mga Pananaw ni M. Planck, Louis De Broglie, E. Schrödinger, W. Heisenberg, N. Bohr at iba pa sa kalikasan ng microworld

Noong 1926, natagpuan ng Austrian physicist na si E. Schrödinger ang isang mathematical equation na tumutukoy sa gawi ng matter waves, ang tinatawag na Schrödinger equation. Ang Ingles na physicist na si P. Dirac ay nag-generalize nito.

Ang matapang na pag-iisip ni L. de Broglie tungkol sa unibersal na "dualismo" ng isang particle at isang alon ay naging posible upang makabuo ng isang teorya sa tulong kung saan posible na masakop ang mga katangian ng bagay at liwanag sa kanilang pagkakaisa. Kasabay nito, ang light quanta ay naging isang espesyal na sandali sa pangkalahatang istraktura ng microworld.

Ang mga alon ng bagay, na orihinal na ipinakita bilang mga proseso ng visual-real wave ng uri ng mga acoustic wave, ay kinuha sa isang abstract mathematical form at, salamat sa German physicist na si M. Born, nakatanggap ng simbolikong kahulugan bilang "probability waves".

Gayunpaman, ang hypothesis ni de Broglie ay nangangailangan ng pang-eksperimentong kumpirmasyon. Ang pinakanakakumbinsi na ebidensya ng pagkakaroon ng wave properties ng matter ay ang pagtuklas noong 1927 ng electron diffraction ng mga American physicist na sina C. Davisson at L. Germer. Kasunod nito, isinagawa ang mga eksperimento upang makita ang diffraction ng mga neutron, atoms, at kahit na mga molekula. Sa lahat ng kaso, ganap na sinuportahan ng mga resulta ang hypothesis ni de Broglie. Ang mas mahalaga ay ang pagtuklas ng mga bagong elementarya na particle na hinulaang batay sa isang sistema ng mga formula na binuo ng wave mechanics.

Ang pagkilala sa wave-particle duality sa modernong pisika ay naging unibersal. Ang anumang materyal na bagay ay nailalarawan sa pagkakaroon ng parehong corpuscular at wave properties.

Ang katotohanan na ang parehong bagay ay lumilitaw bilang isang butil at bilang isang alon ay sumisira sa mga tradisyonal na ideya.

Ang hugis ng isang particle ay nagpapahiwatig ng isang entity na nakapaloob sa isang maliit na volume o isang may hangganang rehiyon ng espasyo, habang ang isang alon ay kumakalat sa malalawak na mga rehiyon nito. Sa quantum physics, ang dalawang paglalarawang ito ng realidad ay kapwa eksklusibo, ngunit pantay na kinakailangan upang ganap na mailarawan ang mga phenomena na pinag-uusapan.

Ang huling pagbuo ng quantum mechanics bilang pare-parehong teorya ay dahil sa gawain ng German physicist na si W. Heisenberg, na nagtatag ng uncertainty principle? at ang Danish physicist na si N. Bohr, na nagbalangkas ng prinsipyo ng complementarity, sa batayan kung saan inilarawan ang pag-uugali ng mga micro-object.

Ang diwa ng walang katiyakang kaugnayan ni W. Heisenberg ay ang mga sumusunod. Ipagpalagay na ang gawain ay upang matukoy ang estado ng isang gumagalaw na butil. Kung posible na gamitin ang mga batas ng klasikal na mekanika, kung gayon ang sitwasyon ay magiging simple: kinakailangan lamang upang matukoy ang mga coordinate ng particle at ang momentum nito (momentum). Ngunit ang mga batas ng klasikal na mekanika ay hindi maaaring ilapat sa mga microparticle: imposible, hindi lamang praktikal, ngunit sa pangkalahatan, upang maitatag nang may pantay na katumpakan ang lugar at laki ng paggalaw ng isang microparticle. Isa lamang sa dalawang katangiang ito ang eksaktong matukoy. Sa kanyang aklat na "Physics of the Atomic Nucleus", inihayag ni W. Heisenberg ang nilalaman ng uncertainty relation. Isinulat niya na hindi posible na malaman nang eksakto ang parehong mga parameter sa parehong oras - ang coordinate at ang bilis. Hindi mo malalaman sa parehong oras kung nasaan ang isang butil, kung gaano kabilis at sa anong direksyon ito gumagalaw. Kung ang isang eksperimento ay naka-set up na nagpapakita kung nasaan ang particle sa sandaling ito, kung gayon ang paggalaw ay naaabala sa isang lawak na ang particle ay hindi na matagpuan pagkatapos noon. Sa kabaligtaran, sa isang tumpak na pagsukat ng bilis, imposibleng matukoy ang lokasyon ng butil.

Mula sa punto ng view ng klasikal na mekanika, ang kawalan ng katiyakan na relasyon ay tila walang katotohanan. Upang mas mahusay na masuri ang kasalukuyang sitwasyon, dapat nating isaisip na tayo, mga tao, ay nabubuhay sa macrocosm at, sa prinsipyo, ay hindi maaaring bumuo ng isang visual na modelo na magiging sapat sa microcosm. Ang kaugnayan ng kawalan ng katiyakan ay isang pagpapahayag ng imposibilidad ng pagmamasid sa microworld nang hindi nilalabag ito. Anumang pagtatangka na magbigay ng malinaw na larawan ng mga microphysical na proseso ay dapat umasa sa alinman sa corpuscular o wave interpretation. Sa paglalarawan ng corpuscular, ang pagsukat ay isinasagawa upang makuha ang eksaktong halaga ng enerhiya at ang dami ng paggalaw ng isang microparticle, halimbawa, sa panahon ng pagkalat ng elektron. Sa kabilang banda, sa mga eksperimento na naglalayong matukoy ang eksaktong lokasyon, ang paliwanag ng alon ay ginagamit, lalo na, kapag ang mga electron ay dumaan sa manipis na mga plato o kapag pinagmamasdan ang pagpapalihis ng mga sinag.

Ang pagkakaroon ng elementary quantum of action ay nagsisilbing hadlang sa pagtatatag nang sabay-sabay at may parehong katumpakan ng mga dami na "canonically related", i.e. ang posisyon at magnitude ng paggalaw ng butil.

Ang pangunahing prinsipyo ng quantum mechanics, kasama ang uncertainty relation, ay ang prinsipyo ng complementarity, kung saan ibinigay ni N. Bohr ang sumusunod na pormulasyon: "Ang mga konsepto ng mga particle at alon ay nagpupuno sa isa't isa at sa parehong oras ay sumasalungat sa isa't isa, sila ay komplementaryong larawan ng mga nangyayari”1.

Ang mga kontradiksyon ng mga katangian ng corpuscular-wave ng mga micro-object ay resulta ng hindi nakokontrol na interaksyon ng mga micro-object at macro-device. Mayroong dalawang klase ng mga aparato: sa ilang mga bagay na quantum ay kumikilos tulad ng mga alon, sa iba naman ay kumikilos sila tulad ng mga particle. Sa mga eksperimento, hindi namin napapansin ang katotohanan, ngunit isang quantum phenomenon lamang, kabilang ang resulta ng pakikipag-ugnayan ng isang device sa isang micro-object. M. Born figuratively noted that waves and particles are "projections" of physical reality on the experimental situation.

Ang isang scientist na nag-iimbestiga sa microcosm ay nagiging isang aktor mula sa isang observer, dahil ang pisikal na katotohanan ay nakasalalay sa aparato, i.e. sa huli ay mula sa pagpapasya ng nagmamasid. Samakatuwid, naniniwala si N. Bohr na ang pisisista ay hindi nakikilala ang katotohanan mismo, ngunit ang kanyang sariling pakikipag-ugnay lamang dito.

Ang isang mahalagang katangian ng quantum mechanics ay ang probabilistikong katangian ng mga hula ng pag-uugali ng mga microobject, na inilalarawan gamit ang wave function ng E. Schrödinger. Tinutukoy ng wave function ang mga parameter ng hinaharap na estado ng micro-object na may iba't ibang antas ng posibilidad. Nangangahulugan ito na kapag nagsasagawa ng parehong mga eksperimento sa parehong mga bagay, magkakaibang mga resulta ang makukuha sa bawat pagkakataon. Gayunpaman, ang ilang mga halaga ay magiging mas malamang kaysa sa iba, i.e. tanging ang pamamahagi ng posibilidad ng mga halaga ang malalaman.

Isinasaalang-alang ang mga kadahilanan ng kawalan ng katiyakan, komplementaridad at posibilidad, ibinigay ni N. Bohr ang tinatawag na "Copenhagen" na interpretasyon ng kakanyahan ng quantum theory: "Dati ay itinuturing na ang pisika ay naglalarawan sa Uniberso. Alam na natin ngayon na inilalarawan lamang ng pisika ang masasabi natin tungkol sa uniberso.

Ang posisyon ni N. Bohr ay ibinahagi ni W. Heisenberg, M. Born, W. Pauli at ng ilang iba pang hindi gaanong kilalang physicist. Ang mga tagapagtaguyod ng interpretasyon ng Copenhagen ng quantum mechanics ay hindi nakilala ang sanhi o determinismo sa microcosm at naniniwala na ang pangunahing kawalan ng katiyakan, indeterminism, ay sumasailalim sa pisikal na katotohanan.

Ang mga kinatawan ng paaralan ng Copenhagen ay mahigpit na tinutulan ni G.A. Lorentz, M. Planck, M. Laue, A. Einstein, P. Langevin at iba pa. Isinulat ito ni A. Einstein kay M. Born: “Sa aming siyentipikong pananaw, kami ay naging mga antipode. Naniniwala ka sa Diyos na naglalaro ng dice, at ako - sa kumpletong regularidad ng obhetibong umiiral ... Ang lubos kong pinaniniwalaan ay sa huli ay titigil sila sa isang teorya kung saan hindi ang mga probabilidad, ngunit ang mga katotohanan ay natural na magkakaugnay. Nagsalita siya laban sa prinsipyo ng kawalan ng katiyakan, para sa determinismo, laban sa papel na itinalaga sa pagkilos ng pagmamasid sa quantum mechanics. Ang karagdagang pag-unlad ng pisika ay nagpakita ng kawastuhan ni Einstein, na naniniwala na ang quantum theory sa kasalukuyang anyo nito ay hindi kumpleto: ang katotohanan na ang mga physicist ay hindi pa maaaring maalis ang kawalan ng katiyakan ay hindi nagpapahiwatig ng mga limitasyon ng siyentipikong pamamaraan, gaya ng sinabi ni N. Bohr, ngunit ang hindi kumpleto lamang ng quantum mechanics. Nagdala si Einstein ng mas maraming argumento upang suportahan ang kanyang pananaw.

Ang pinakasikat ay ang tinatawag na Einstein-Podolsky-Rosen paradox, o ang EPR na kabalintunaan, kung saan nais nilang patunayan ang hindi pagkakumpleto ng quantum mechanics. Ang kabalintunaan ay isang eksperimento sa pag-iisip: ano ang mangyayari kung ang isang particle na binubuo ng dalawang proton ay nabubulok upang ang mga proton ay lumipad sa magkasalungat na direksyon? Dahil sa kanilang karaniwang pinagmulan, ang kanilang mga pag-aari ay magkakaugnay o, gaya ng sinasabi ng mga physicist, nauugnay sa isa't isa. Ayon sa batas ng konserbasyon ng momentum, kung ang isang proton ay lumipad pataas, kung gayon ang pangalawa ay dapat bumaba. Sa pamamagitan ng pagsukat ng momentum ng isang proton, tiyak na malalaman natin ang momentum ng isa, kahit na lumipad ito sa kabilang dulo ng uniberso. Mayroong hindi lokal na koneksyon sa pagitan ng mga particle, na tinawag ni Einstein na "ang pagkilos ng mga multo sa malayo", kung saan ang bawat particle sa anumang oras ay alam kung nasaan ang isa at kung ano ang nangyayari dito.

Ang kabalintunaan ng EPR ay hindi tugma sa kawalan ng katiyakan na nai-postulate sa quantum mechanics. Naniniwala si Einstein na mayroong ilang mga nakatagong parameter na hindi isinasaalang-alang. Mga Tanong: mayroon bang determinismo at sanhi sa larangan ng microworld; kumpleto na ba ang quantum mechanics; kung mayroong mga nakatagong parameter na hindi nito isinasaalang-alang, ay naging paksa ng mga talakayan ng mga physicist sa loob ng higit sa kalahating siglo at natagpuan ang kanilang solusyon sa antas ng teoretikal lamang sa pagtatapos ng ika-20 siglo.

Noong 1964 J.S. Pinatunayan ni Bela ang posisyon ayon sa kung saan hinuhulaan ng quantum mechanics ang isang mas malakas na ugnayan sa pagitan ng magkatalinong mga particle kaysa sa binanggit ni Einstein.

Ang teorem ni Bell ay nagsasaad na kung mayroong ilang layunin na uniberso, at kung ang mga equation ng quantum mechanics ay may istrukturang katulad sa uniberso na iyon, kung gayon mayroong ilang uri ng di-lokal na koneksyon sa pagitan ng dalawang partikulo na kailanman nakipag-ugnay. Ang kakanyahan ng teorama ni Bell ay walang mga nakahiwalay na sistema: ang bawat particle ng Uniberso ay nasa isang "madalian" na koneksyon sa lahat ng iba pang mga particle. Ang buong sistema, kahit na ang mga bahagi nito ay pinaghihiwalay ng malalaking distansya at walang mga signal, mga patlang, mga puwersang mekanikal, enerhiya, atbp. sa pagitan nila, ay gumagana bilang isang solong sistema.

Noong kalagitnaan ng dekada 1980, napatunayan ng A. Aspect (University of Paris) ang koneksyong ito sa pamamagitan ng pag-eksperimento sa pamamagitan ng pag-aaral ng polarization ng mga pares ng photon na ibinubuga ng isang source sa direksyon ng mga nakahiwalay na detector. Ang paghahambing ng mga resulta ng dalawang serye ng mga sukat ay nagpakita ng kasunduan sa pagitan nila. Mula sa pananaw ng sikat na pisiko na si D. Bohm, kinumpirma ng mga eksperimento ng A. Aspect ang teorama ni Bell at suportado ang mga posisyon ng mga di-lokal na nakatagong mga variable, ang pagkakaroon nito ay ipinapalagay ni A. Einstein. Sa interpretasyon ng quantum mechanics ni D. Bohm, walang katiyakan tungkol sa mga coordinate ng isang particle at momentum nito.

Iminungkahi ng mga siyentipiko na ang komunikasyon ay isinasagawa sa pamamagitan ng paghahatid ng impormasyon, ang mga carrier na kung saan ay mga espesyal na larangan.

3. Wave genetics

Ang mga pagtuklas na ginawa sa quantum mechanics ay nagkaroon ng mabungang epekto hindi lamang sa pag-unlad ng physics, kundi pati na rin sa iba pang mga lugar ng natural na agham, lalo na sa biology, kung saan nabuo ang konsepto ng wave, o quantum, genetics.

Noong 1962 sina J. Watson, A. Wilson at F. Crick ay tumanggap ng Nobel Prize para sa pagtuklas ng DNA double helix na nagdadala ng namamana na impormasyon, tila sa mga geneticist na ang mga pangunahing problema ng paghahatid ng genetic na impormasyon ay malapit nang malutas. Ang lahat ng impormasyon ay naitala sa mga gene, ang kabuuan nito sa mga chromosome ng cell ay tumutukoy sa programa para sa pag-unlad ng organismo. Ang gawain ay upang maunawaan ang genetic code, na nangangahulugang ang buong pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides sa DNA.

Gayunpaman, ang katotohanan ay hindi naabot ang mga inaasahan ng mga siyentipiko. Matapos ang pagtuklas ng istraktura ng DNA at isang detalyadong pagsasaalang-alang ng pakikilahok ng molekula na ito sa mga proseso ng genetic, ang pangunahing problema ng kababalaghan ng buhay - ang mga mekanismo ng pagpaparami nito - ay nanatili, sa katunayan, hindi isiniwalat. Ang pag-decipher sa genetic code ay naging posible upang ipaliwanag ang synthesis ng mga protina. Ang mga klasikal na geneticist ay nagmula sa katotohanan na ang mga genetic molecule, DNA, ay may likas na materyal at gumagana tulad ng isang substansiya, na kumakatawan sa isang materyal na matrix kung saan nakasulat ang isang materyal na genetic code. Alinsunod dito, ang isang karnal, materyal at materyal na organismo ay binuo. Ngunit ang tanong kung paano naka-encode ang spatio-temporal na istraktura ng isang organismo sa mga chromosome ay hindi malulutas sa batayan ng kaalaman sa pagkakasunud-sunod ng nucleotide. Ang mga siyentipikong Sobyet na si A.A. Lyubishchev at A.G. Si Gurvich, noong 1920s at 1930s, ay nagpahayag ng ideya na ang pagsasaalang-alang ng mga gene bilang puro materyal na istruktura ay malinaw na hindi sapat para sa isang teoretikal na paglalarawan ng kababalaghan ng buhay.

A.A. Si Lyubishchev, sa kanyang akdang "On the Nature of Hereditary Factors", na inilathala noong 1925, ay sumulat na ang mga gene ay hindi mga piraso ng chromosome, o mga molekula ng autocatalytic enzymes, o mga radical, o isang pisikal na istraktura. Naniniwala siya na ang gene ay dapat kilalanin bilang isang potensyal na sangkap. Ang isang mas mahusay na pag-unawa sa mga ideya ng A.A. Ang Lyubishchev ay pinadali ng pagkakatulad ng isang genetic molecule na may musical notation. Ang musikal na notasyon mismo ay materyal at kumakatawan sa mga icon sa papel, ngunit ang mga icon na ito ay natanto hindi sa isang materyal na anyo, ngunit sa mga tunog, na mga acoustic wave.

Pagbuo ng mga ideyang ito, A.G. Nagtalo si Gurvich na sa genetika "kinakailangang ipakilala ang konsepto ng isang biyolohikal na larangan, ang mga katangian nito ay pormal na hiniram mula sa mga pisikal na representasyon"1. Ang pangunahing ideya ng A.G. Gurvich ay ang pag-unlad ng embryo ay nangyayari ayon sa isang paunang natukoy na programa at kumukuha ng mga anyo na nasa larangan na nito. Siya ang unang nagpaliwanag ng pag-uugali ng mga bahagi ng isang umuunlad na organismo sa kabuuan batay sa mga konsepto sa larangan. Nasa larangan na ang mga anyo na kinuha ng embryo sa proseso ng pag-unlad ay nakapaloob. Tinawag ni Gurvich ang virtual form, na tumutukoy sa resulta ng proseso ng pag-unlad sa anumang sandali, isang dynamic na preformed form, at sa gayon ay ipinakilala ang isang elemento ng teleology sa paunang pagbabalangkas ng larangan. Ang pagkakaroon ng pagbuo ng teorya ng cell field, pinalawak niya ang ideya ng field bilang isang prinsipyo na kumokontrol at nag-uugnay sa proseso ng embryonic sa paggana din ng mga organismo. Ang pagkakaroon ng pagpapatunay sa pangkalahatang ideya ng larangan, binuo ito ni Gurvich bilang isang unibersal na prinsipyo ng biology. Natuklasan nila ang biophoton radiation ng cell.

Ang mga ideya ng mga biologist ng Russia na si A.A. Lyubishchev at A.G. Ang Gurvich ay isang napakalaking intelektwal na tagumpay na maaga sa panahon nito. Ang kakanyahan ng kanilang mga iniisip ay nasa triad:

Ang mga gene ay dualistic - sila ay bagay at larangan sa parehong oras.

Ang mga elemento ng field ng chromosome ay minarkahan ang espasyo - ang oras ng organismo - at sa gayon ay kinokontrol ang pag-unlad ng mga biosystem.

Ang mga gene ay may aesthetic-figurative at speech regulatory functions.

Ang mga ideyang ito ay nanatiling minamaliit hanggang sa paglitaw ng mga gawa ni V.P. Kaznacheev noong 60s ng XX siglo, kung saan ang mga hula ng mga siyentipiko tungkol sa pagkakaroon ng mga field form ng paghahatid ng impormasyon sa mga buhay na organismo ay nakumpirma sa eksperimento. Ang pang-agham na direksyon sa biology, na kinakatawan ng paaralan ng V.P. Kaznacheev, ay nabuo bilang isang resulta ng maraming pangunahing pag-aaral sa tinatawag na mirror cytopathic effect, na ipinahayag sa katotohanan na ang mga buhay na selula, na pinaghihiwalay ng quartz glass, na hindi pinapayagan ang isang solong molekula ng isang sangkap na dumaan, gayunpaman makipagpalitan ng impormasyon. Matapos ang gawain ng V.P. Kaznacheev, ang pagkakaroon ng wave sign channel sa pagitan ng mga cell ng biosystems ay wala nang pagdududa.

Kasabay ng mga eksperimento ng V.P. Kaznacheev, ang Chinese researcher na si Jiang Kanzheng ay nagsagawa ng isang serye ng mga supergenetic na eksperimento na sumasalamin sa foresight ng A.L. Lyubishchev at A.G. Gurvich. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga gawa ni Jiang Kanzheng ay nagsagawa siya ng mga eksperimento hindi sa antas ng cellular, ngunit sa antas ng katawan. Siya ay nagpatuloy mula sa katotohanan na ang DNA - ang genetic na materyal - ay umiiral sa dalawang anyo: passive (sa anyo ng DNA) at aktibo (sa anyo ng isang electromagnetic field). Ang unang anyo ay nagpapanatili ng genetic code at tinitiyak ang katatagan ng katawan, at ang pangalawa ay magagawang baguhin ito sa pamamagitan ng paglalantad nito sa mga bioelectric na signal. Isang Chinese scientist ang nagdisenyo ng kagamitan na may kakayahang magbasa, magpadala sa malayo at mag-inject ng mga wave supergenetic signal mula sa isang donor biosystem sa isang acceptor organism. Bilang isang resulta, naglabas siya ng hindi maiisip na mga hybrid, "ipinagbabawal" ng opisyal na genetika, na nagpapatakbo sa mga tuntunin ng mga materyal na gene lamang. Ito ay kung paano ipinanganak ang mga chimera ng hayop at halaman: manok-itik; mais, mula sa mga cobs kung saan tumubo ang mga uhay ng trigo, atbp.

Ang natitirang eksperimento na si Jiang Kanzheng ay intuitive na naunawaan ang ilang aspeto ng experimental wave genetics na aktwal na nilikha niya at naniniwala na ang mga carrier ng field gene information ay microwave electromagnetic radiation na ginamit sa kanyang kagamitan, ngunit hindi siya makapagbigay ng theoretical justification.

Matapos ang eksperimentong gawain ng V.P. Kaznacheev at Jiang Kanzheng, na hindi maipaliwanag sa mga tuntunin ng tradisyonal na genetika, mayroong isang kagyat na pangangailangan para sa teoretikal na pag-unlad ng modelo ng wave genome, sa pisikal-matematika at teoretikal-biological na pag-unawa sa gawain ng DNA chromosome sa larangan at tunay na sukat.

Ang mga unang pagtatangka upang malutas ang problemang ito ay ginawa ng mga siyentipikong Ruso na si P.P. Garyaev, A.A. Berezin at A.A. Vasiliev, na nagtakda ng mga sumusunod na gawain:

ipakita ang posibilidad ng isang dualistic na interpretasyon ng gawain ng cell genome sa mga antas ng bagay at larangan sa loob ng balangkas ng pisikal at matematikal na mga modelo;

upang ipakita ang posibilidad ng normal at "abnormal" na mga mode ng pagpapatakbo ng cell genome gamit ang phantom-wave figurative-sign matrice;

* makahanap ng pang-eksperimentong patunay ng kawastuhan ng iminungkahing teorya.

Sa loob ng balangkas ng teorya na binuo nila, na tinatawag na wave genetics, ilang mga pangunahing probisyon ang iniharap, pinatunayan at nakumpirma sa eksperimento, na makabuluhang pinalawak ang pag-unawa sa kababalaghan ng buhay at ang mga prosesong nagaganap sa buhay na bagay.

* Ang mga gene ay hindi lamang mga materyal na istruktura, kundi pati na rin ang alon
matrices, ayon sa kung saan, na parang sa pamamagitan ng mga template, ang isang organismo ay binuo.

Ang mutual na paglipat ng impormasyon sa pagitan ng mga selula, na tumutulong upang mabuo ang katawan bilang isang mahalagang sistema at iwasto ang coordinated na gawain ng lahat ng mga sistema ng katawan, ay nangyayari hindi lamang sa pamamagitan ng kemikal na paraan - sa pamamagitan ng synthesis ng iba't ibang mga enzyme at iba pang mga "signal" na sangkap. P.P. Iminungkahi ni Garyaev at pagkatapos ay pinatunayan ng eksperimento na ang mga cell, ang kanilang mga chromosome, DNA, mga protina ay nagpapadala ng impormasyon gamit ang mga pisikal na larangan - mga electromagnetic at acoustic wave at tatlong-dimensional na hologram na binabasa ng laser chromosome light at nagpapalabas ng liwanag na ito, na nagbabago sa mga radio wave at nagpapadala ng namamana na impormasyon sa espasyo ng katawan. Ang genome ng mas matataas na organismo ay itinuturing bilang isang bioholographic na computer na bumubuo sa space-time na istraktura ng mga biosystem. Ang mga carrier ng field matrice kung saan itinayo ang katawan ay mga wave front na itinakda ng genoholograms, at ang tinatawag na mga soliton sa DNA - isang espesyal na uri ng acoustic at electromagnetic field na ginawa ng genetic apparatus ng organismo mismo at may kakayahang intermediary function. para sa pagpapalitan ng estratehikong impormasyon sa regulasyon sa pagitan ng mga selula, tisyu at organo ng biosystem.

Sa wave genetics, ang mga ideya ni Gurvich - Lyubishchev - Kaznacheev - Jiang Kanzhen tungkol sa field level ng gene information ay nakumpirma. Sa madaling salita, ang dualism ng pagsasama-sama ng "alon - particle" o "substance - field", na tinanggap sa quantum electrodynamics, ay naging applicable sa biology, na hinulaang noong panahong iyon ni AG. Gurvich at AA. Lyubishchev. Ang gene-substance at gene-field ay hindi kapwa eksklusibo, ngunit kapwa komplementaryo.

Ang buhay na bagay ay binubuo ng mga inanimate atoms at elementarya na mga particle, na pinagsasama ang mga pangunahing katangian ng mga wave at particle, ngunit ang parehong mga katangian ay ginagamit ng mga biosystem bilang batayan para sa wave energy-information exchange. Sa madaling salita, ang mga genetic molecule ay nagpapalabas ng isang information-energetic field kung saan ang buong organismo, ang pisikal na katawan at kaluluwa nito ay naka-encode.

*Ang mga gene ay hindi lamang ang bumubuo sa tinatawag na geneti
lohikal na code, ngunit pati na rin ang lahat ng iba pa, karamihan sa DNA na dati
ay itinuturing na walang kabuluhan.

Ngunit ito ang malaking bahagi ng mga chromosome na sinusuri sa loob ng balangkas ng wave genetics bilang pangunahing "intelektuwal" na istraktura ng lahat ng mga selula ng katawan: "Ang mga non-coding na rehiyon ng DNA ay hindi lamang basura (basura), ngunit mga istrukturang dinisenyo. para sa ilang layunin na may hindi malinaw na layunin sa ngayon .. non-coding DNA sequence (at ito ay 95--99% ng genome) ay ang madiskarteng nilalaman ng impormasyon ng mga chromosome ... Ang ebolusyon ng mga biosystem ay lumikha ng mga genetic na teksto at ang genome - isang biocomputer - isang biocomputer bilang isang quasi-intelligent na "paksa", sa antas nito "pagbabasa at pag-unawa sa "mga" tekstong ito "1. Ang bahaging ito ng genome, na tinatawag na supergeno-continuum, i.e. supergene, tinitiyak ang pag-unlad at buhay ng mga tao, hayop, halaman, at pati na rin ang mga programa ng natural na pagkamatay. Walang matalim at hindi malulutas na hangganan sa pagitan ng mga gene at supergenes; kumikilos sila sa kabuuan. Ang mga gene ay nagbibigay ng materyal na "mga replika" sa anyo ng RNA at mga protina, at ang mga supergene ay nagbabago sa panloob at panlabas na mga patlang, na bumubuo ng mga istruktura ng alon mula sa kanila, kung saan ang impormasyon ay naka-encode. Ang genetic commonality ng mga tao, hayop, halaman, at protozoa ay nakasalalay sa katotohanan na sa antas ng protina, ang mga variant na ito ay halos hindi naiiba o bahagyang naiiba sa lahat ng mga organismo at na-encode ng mga gene na bumubuo lamang ng ilang porsyento ng kabuuang haba. ng chromosome. Ngunit naiiba sila sa antas ng "junk part" ng mga chromosome, na bumubuo sa halos buong haba ng mga ito.

*Ang sariling impormasyon ng mga chromosome ay hindi sapat para sa pag-unlad
organismo. Ang mga chromosome sa ilang dimensyon ay nababaligtad sa pisikal
sky vacuum, na nagbibigay ng pangunahing bahagi ng impormasyon para sa pagbuo ng em
bryon. Ang genetic apparatus ay may kakayahan sa sarili nito at sa tulong ng vacuum
bumuo ng mga istruktura ng command wave tulad ng mga hologram, pagbibigay
chivayuschie pag-unlad ng organismo.

Ang pang-eksperimentong datos na nakuha ng P.P. Garyaev, na nagpatunay ng kakulangan ng cell genome para sa buong pagpaparami ng programa ng pag-unlad ng katawan sa mga kondisyon ng biofield informational isolation. Ang eksperimento ay binubuo sa katotohanan na ang dalawang silid ay itinayo, sa bawat isa kung saan ang lahat ng mga natural na kondisyon ay nilikha para sa pagbuo ng mga tadpoles mula sa palaka spawn - ang kinakailangang komposisyon ng hangin at tubig, temperatura, mga kondisyon ng pag-iilaw, pond silt, atbp. Ang pagkakaiba lamang ay ang isang silid ay gawa sa perma-loy, isang materyal na hindi nagpapadala ng mga electromagnetic wave, at ang pangalawa ay gawa sa ordinaryong metal, na hindi isang hadlang sa mga alon. Ang isang pantay na dami ng fertilized frog egg ay inilagay sa bawat silid. Bilang resulta ng eksperimento, sa unang silid, ang mga ganap na freak ay lumitaw, na namatay pagkatapos ng ilang araw, sa pangalawang silid, ang mga tadpoles ay napisa at nabuo nang normal, na kalaunan ay naging mga palaka.

Malinaw na para sa normal na pag-unlad ng mga tadpoles sa unang silid, kulang sila ng ilang kadahilanan na nagdadala ng nawawalang bahagi ng namamana na impormasyon, kung wala ang organismo ay hindi maaaring "magtipon" sa kabuuan nito. At dahil ang mga dingding ng unang silid ay pinutol lamang ang mga tadpoles mula sa radiation na malayang tumagos sa pangalawang silid, natural na ipagpalagay na ang pagsala o pagbaluktot sa background ng natural na impormasyon ay nagdudulot ng deformity at pagkamatay ng mga embryo. Nangangahulugan ito na ang mga komunikasyon ng mga istrukturang genetic na may panlabas na larangan ng impormasyon ay, siyempre, kinakailangan para sa maayos na pag-unlad ng isang organismo. Ang mga panlabas (exobiological) na signal ng field ay nagdadala ng karagdagang, at marahil ang pangunahing impormasyon sa gene-continuum ng Earth.

* Ang mga teksto ng DNA at hologram ng chromosome continuum ay mababasa sa mga multidimensional na spatio-temporal at semantic na bersyon. Mayroong mga wave language ng cell genome, katulad ng mga tao.

Sa wave genetics, ang pagpapatibay ng pagkakaisa ng fractal (uulit ang sarili sa iba't ibang mga antas) na istraktura ng mga pagkakasunud-sunod ng DNA at pagsasalita ng tao ay nararapat na espesyal na pansin. Ang katotohanan na ang apat na letra ng genetic alphabet (adenine, guanine, cytosine, thymine) ay bumubuo ng mga fractal na istruktura sa mga teksto ng DNA ay natuklasan noong 1990 at hindi naging sanhi ng isang espesyal na reaksyon. Gayunpaman, ang pagtuklas ng mga gene-like fractal na istruktura sa pagsasalita ng tao ay naging sorpresa sa parehong mga geneticist at linguist. Ito ay naging malinaw na ang tinatanggap at nakagawiang paghahambing ng DNA sa mga teksto, na may metaporikal na karakter pagkatapos ng pagtuklas ng pagkakaisa ng fractal na istraktura at pagsasalita ng tao, ay ganap na nabigyang-katwiran.

Kasama ang mga kawani ng Mathematical Institute ng Russian Academy of Sciences, ang pangkat ng P.P. Binuo ni Garyaeva ang teorya ng fractal na representasyon ng natural (tao) at genetic na mga wika. Ang isang praktikal na pagsubok ng teoryang ito sa larangan ng "pagsasalita" na mga katangian ng DNA ay nagpakita ng madiskarteng tamang oryentasyon ng pananaliksik.

Tulad ng sa mga eksperimento ni Jiang Kanzheng, ang grupo ng P.P. Garyaev, ang epekto ng pagsasalin at pagpapakilala ng wave supergenetic na impormasyon mula sa donor hanggang sa acceptor ay nakuha. Ang mga aparato ay nilikha - mga generator ng mga patlang ng soliton, kung saan posible na magpasok ng mga algorithm ng pagsasalita, halimbawa, sa Russian o Ingles. Ang nasabing mga istruktura ng pagsasalita ay naging mga soliton modulated field - mga analogue ng mga cell na nagpapatakbo sa proseso ng mga komunikasyon sa alon. Ang organismo at ang genetic apparatus nito ay "kinikilala" ang gayong "mga pariralang alon" bilang kanilang sarili at kumikilos alinsunod sa mga rekomendasyon sa pagsasalita na ipinakilala ng tao mula sa labas. Posible, halimbawa, sa pamamagitan ng paglikha ng ilang partikular na pananalita, mga pandiwang algorithm, upang maibalik ang mga buto ng trigo at barley na nasira ng radiation. Bukod dito, ang mga buto ng halaman ay "naunawaan" ang pagsasalita na ito, anuman ang wika kung saan ito binibigkas - Ruso, Aleman o Ingles. Ang mga eksperimento ay isinagawa sa libu-libong mga cell.

Upang subukan ang pagiging epektibo ng mga programang nagpapasigla sa paglaki ng alon sa mga eksperimento sa pagkontrol, ang mga walang kahulugan na speech pseudocode ay ipinakilala sa genome ng halaman sa pamamagitan ng mga generator, na hindi nakakaapekto sa metabolismo ng halaman sa anumang paraan, habang ang semantic na pagpasok sa biofield semantic layer ng genome ng halaman ay nagbigay. ang epekto ng isang matalim, ngunit panandaliang pagbilis ng paglago.

Ang pagkilala sa pagsasalita ng tao sa pamamagitan ng mga genome ng halaman (anuman ang wika) ay ganap na naaayon sa posisyon ng linguistic genetics tungkol sa pagkakaroon ng proto-language ng genome ng mga biosystem sa mga unang yugto ng kanilang ebolusyon, karaniwan sa lahat ng mga organismo at napanatili sa ang pangkalahatang istraktura ng gene pool ng Earth. Dito makikita ng isang tao ang pagsusulatan sa mga ideya ng klasiko ng structural linguistics na si N. Chomsky, na naniniwala na ang lahat ng mga natural na wika ay may malalim na likas na unibersal na gramatika na hindi nagbabago para sa lahat ng mga tao at, marahil, para sa kanilang sariling mga supergenetic na istruktura.

Konklusyon

Ang pangunahing mga bagong punto sa pag-aaral ng microworld ay:

· Ang bawat elementary particle ay may parehong corpuscular at wave properties.

· Ang bagay ay maaaring mag-transform sa radiation (paglipol ng isang particle at isang antiparticle ay gumagawa ng isang photon, ibig sabihin, isang quantum ng liwanag).

· Posibleng hulaan ang lugar at momentum ng elementary particle lamang na may tiyak na posibilidad.

· Ang isang aparato na nagsisiyasat sa katotohanan ay nakakaapekto dito.

· Ang tumpak na pagsukat ay posible lamang kapag naglalabas ng isang stream ng mga particle, hindi isang solong particle.

Bibliograpiya

1. P.P. Goryaev, "Wave genetic code", M., 1997.

2. G. Idlis, "Rebolusyon sa astronomiya, pisika at kosmolohiya", M., 1985.

3. A.A. Gorelov. "Mga konsepto ng modernong natural na agham" na kurso ng mga lektura,

4. Moscow "Center" 2001

5. V.I. Lavrinenko, V.P. Ratnikov, "Mga Konsepto ng modernong natural na agham", M., 2000.

6. Mga konsepto ng modernong natural na agham: Textbook para sa mga unibersidad / Ed. ang prof. V.N. Lavrinenko, prof. V.P. Ratnikov. -- 3rd ed., binago. at karagdagang -- M.: UNITI-DANA, 2006.

Naka-host sa Allbest.ru

Mga Katulad na Dokumento

Teorya ng atomic at molekular na istraktura ng mundo. Mga bagay sa Microworld: electron, pangunahing mga particle, fermion, lepton, hadron, atom, atomic nucleus at molekula. Pag-unlad ng quantum mechanics at phenomena ng microworld. Mga konsepto ng microworld at quantum mechanics.

abstract, idinagdag 07/26/2010


Ang paglitaw ng mga di-klasikal na konsepto sa pisika. Wave na katangian ng electron. Eksperimento nina Davisson at Germer (1927). Mga tampok ng quantum-mechanical na paglalarawan ng microworld. Heisenberg matrix mechanics. Elektronikong istraktura ng mga atomo at molekula.

pagtatanghal, idinagdag noong 10/22/2013


Ang kasaysayan ng pinagmulan ng quantum theory. Pagtuklas ng epekto ng Compton. Ang nilalaman ng mga konsepto ng Rutherford at Bohr tungkol sa istraktura ng atom. Mga pangunahing probisyon ng teorya ng alon ni Broglie at prinsipyo ng kawalan ng katiyakan ni Heisenberg. Corpuscular-wave dualism.

abstract, idinagdag noong 10/25/2010


Mga pisikal na representasyon ng sinaunang panahon at Middle Ages. Ang pag-unlad ng pisika sa modernong panahon. Transition mula sa klasikal tungo sa relativistic na mga konsepto sa pisika. Ang konsepto ng paglitaw ng kaayusan mula sa kaguluhan nina Empedocles at Anaxagoras. Modernong pisika ng macro- at microworld.

abstract, idinagdag noong 12/27/2016


Kasaysayan ng pag-unlad ng quantum theory. Quantum-field na larawan ng mundo. Pangunahing mga prinsipyo ng quantum mechanical na paglalarawan. Ang prinsipyo ng observability, visibility ng quantum mechanical phenomena. Kaugnayang walang katiyakan. Complementarity prinsipyo ng N. Bohr.

abstract, idinagdag 06/22/2013


Thermal radiation, ang quantum hypothesis ni Planck. Quantum properties ng electromagnetic radiation. Ang formula ni Einstein para sa photoelectric effect. Corpuscular-wave dualism ng matter. Mga relasyon sa kawalan ng katiyakan ng Heisenberg. Nakatigil na Schrödinger equation.

tutorial, idinagdag noong 05/06/2013


Ang mga pangunahing kinatawan ng pisika. Pangunahing pisikal na batas at konsepto. Mga konsepto ng klasikal na natural na agham. Atomistic na konsepto ng istraktura ng bagay. Pagbuo ng isang mekanikal na larawan ng mundo. Ang impluwensya ng pisika sa medisina.

abstract, idinagdag 05/27/2003


Ang pisikal na kahulugan ng mga alon ng de Broglie. Ang kaugnayan ng kawalan ng katiyakan ng Heisenberg. Corpuscular-wave duality ng mga katangian ng particle. Kondisyon ng normalisasyon ng pag-andar ng alon. Ang Schrödinger equation bilang pangunahing equation ng non-relativistic quantum mechanics.

pagtatanghal, idinagdag noong 03/14/2016


Mga prinsipyo ng di-klasikal na pisika. Mga modernong ideya tungkol sa bagay, espasyo at oras. Mga pangunahing ideya at prinsipyo ng quantum physics. Mga modernong ideya tungkol sa elementarya na mga particle. Ang istraktura ng microcosm. Pangunahing pisikal na pakikipag-ugnayan.

abstract, idinagdag 10/30/2007


Pagpapasiya ng sentro ng grabidad ng isang molekula at paglalarawan ng Schrödinger equation para sa kabuuang function ng wave ng isang molekula. Pagkalkula ng enerhiya ng molekula at ang pagbabalangkas ng equation ng vibrational na bahagi ng molecular wave function. Electron motion at molecular spectroscopy.