СОДЕРЖАНИЕ:
Введение________________________________________________________ 3
1. ФОРМИРОВАНИЕ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ И КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ. СПЕЦИФИКА ЕЁ ЗАКОНОВ И ПРИНЦИПОВ.______________ 5
2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ «ЭЛЕМЕНТАРНОСТЬ», «ПРОСТОЕ-СЛОЖНОЕ», «ДЕЛЕНИЕ».________________________________________ 10
3. МНОГООБРАЗИЕ И ЕДИНСТВО ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ. ПРОБЛЕМА ИХ КЛАССИФИКАЦИИ.______________________________ 11
Заключение______________________________________________________ 13
Литература______________________________________________________ 14
ВВЕДЕНИЕ:
Современная наука – феномен весьма сложный и неоднозначный. Ее уже невозможно охарактеризовать одним словом, как это было с предшествующими этапами развития науки (античная наука – натурфилософская, средневековая – схоластическая, классическая – метафизическая).
Современная наука – это широкая ассоциация математических, естественно-научных, гуманитарных и технических отраслей, дисциплинарных и междисциплинарных исследований, фундаментальных и прикладных, прочих знаний.
Стимулирующее воздействие на естествознание новых потребностей техники привело к тому, что в начале ХХ в. началась новейшая революция в естествознании, прежде всего, в физике, где был сделан целый ряд ошеломляющих открытий, разрушивших всю ньютоновскую космологию. Сюда относятся открытия радиоактивного распада Э. Резерфордом, светового давления П.Н. Лебедевым, создание теории относительности А. Эйнштейном, изобретение радио А.С. Поповым, введение идеи кванта М. Планком.
Физика как ведущая отрасль всего естествознания играет роль стимулятора по отношению к другим отраслям естествознания. Например: изобретение электронного микроскопа и введение метода меченых атомов вызвало переворот во всей биологии, физиологии, биохимии.
В середине века наряду с физикой лидируют науки, смежные с естествознанием, – космонавтика, кибернетика, а также – химия. Главной задачей химии становится получение веществ с заданными свойствами (материалы для электроники), синтез полимеров (каучук, пластмассы, искусственное волокно), получение синтетического топлива, легких сплавов и заменителей металла для авиации и космонавтики.
Квантовая механика
– это теория, устанавливающая способ описания и законы движения на микроуровне.
Ее создание и развитие охватывает период с 1900 г. (формирование Планком квантовой гипотезы) и до 20-х г. ХХ в.
Основная идея квантовой механики состоит в том, что в микромире определяющим является представление о вероятности событий. Все законы квантовой механики– статистические.
Статистические законы можно применить только к большим совокупностям, а не к отдельным индивидуумам. На базе квантовой механики невозможно описать точное поведение отдельной частицы, можно лишь предсказать среднее поведение большого числа частиц. Отдельные события можно характеризовать лишь вероятностями их наступления.
В. Гейзенберг делает следующий вывод: «В экспериментах с атомными процессами мы имеем дело с вещами и фактами, которые столь же реальны, сколь реальны любые явления повседневной жизни. Но атомы или элементарные частицы реальны не в такой степени. Они образуют скорее мир тенденций или возможностей, чем мир вещей и фактов».
Основное уравнение квантовой механики – волновое уравнение Шрёдингера (1926). Оно не выводится, а постулируется. В квантовой механике оно играет такую же фундаментальную роль, как и уравнения Ньютона в классической механике. Его справедливость подтверждают следствия, вытекающие из него, которые согласуются с опытом (экспериментом). Это уравнение позволяет определить возможные состояния системы, а также изменение состояния во времени.
Состояние микрочастицы характеризуется волновой функцией 
(пси–
функция).
Уравнение Шрёдингера имеет вид
d2
/ dx
2
+ p
2
/ h
2
= 0,
где x
– координата; р
– импульс;
h
– постоянная Планка.
не имеет физического смысла, это лишь математическая функция.
Физический смысл имеет квадрат модуля волновой функции: ||2
– это вероятность нахождения частицы в данный момент времени в определенном ограниченном объеме:
 ,
где V
– объем; W
– вероятность нахождения частицы.
Т.к. при движении электрона в атоме существенны волновые свойства электрона, то квантовая механика вообще отказывается от классического представления об электронных орбитах. Каждому энергетическому состоянию соответствует своя волновая функция, квадрат модуля которой определяет вероятность обнаружения электронов в единице объема.
1.
ФОРМИРОВАНИЕ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ И КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ.
СПЕЦИФИКА ЕЁ ЗАКОНОВ И ПРИНЦИПОВ.
Квантовая механика и квантовая физика в основном сформировались в первые два десятилетия XX в. усилиями М. Планка, А. Эйнштейна, Н. Бора, Л. де Бройля, В, Гейзенберга, Э. Шрёдингера и других ученых. Динамическое, однозначное, с указанием точной траектории описание движения классической механикой отрицается здесь вероятностно-статистической картиной взаимодействий. Непрерывность обмена энергией в макромире заменяется строгой порционностыо излучений в мире элементарных частиц. В квантовой физике качественно изменились представления о структуре, простоте и сложности микрочастиц, о роли приборов в их познании и т.д.
До конца XIX в. мельчайшей структурной единицей материи считались атомы химических элементов. Открытие Д.И. Менделеевым в 1869 г. периодического закона подтолкнуло ученых к выводу о существовании более мелких частиц, свойства которых обусловливают свойства атомов, в том числе и периодический закон их взаимосвязи. В 1897 г. английский физик Дж. Томсон открыл электрон — первую элементарную частицу. В 1932 г. после открытия нейтрона картина строения вещества казалась в общих чертах окончательно выясненной. Известных к тому времени частиц (протона, нейтрона и электрона) полностью хватало для того, чтобы объяснить строение и свойства всех веществ. Протоны и нейтроны, взаимодействуя друг с другом посредством особых ядерных сил (радиус действия 10"13
см), образуют атомные ядра, внешнюю оболочку атомов составляют электроны, притягивающиеся к ядру дальнодействующими кулоновскими силами (одно из проявлений электромагнитного взаимодействия).
Открытие нового структурного уровня строения материи и квантовых законов движения электронов заложило основы физики твердого тела. Были поняты строение металлов, диэлектриков, полупроводников, их термодинамические, электрические и магнитные свойства. Открылись пути целенаправленного поиска новых материалов с необходимыми свойствами, пути создания новых производств, новых технологий. Большие успехи были достигнуты в результате применения квантовой механики к ядерным явлениям. Квантовая механика и ядерная физика объяснили, что источником колоссальной энергии звезд являются ядерные реакции синтеза, протекающие при звездных температурах в десятки и сотни миллионов градусов.
Плодотворным оказалось применение квантовой механики к физическим полям. Была построена квантовая теория электромагнитного поля — квантовая электродинамика, объяснившая много новых явлений. Свое место в ряду элементарных частиц занял фотон — частица электромагнитного поля, не имеющая массы покоя. Синтез квантовой механики и специальной теории относительности привел к предсказанию античастиц. Оказалось, что у каждой частицы должен быть как бы свой «двойник» — другая частица с той же массой, но с противоположным электрическим или каким-либо другим зарядом. Английский физик П.А. Дирак, основатель релятивистской квантовой теории поля, предсказал существование позитрона и возможность превращения фотона в пару электрон—позитрон и обратно. Позитрон — античастица электрона — экспериментально был открыт в 1934 г.
Замечательным подтверждением незыблемости закона сохранения энергии и предсказательной силы теоретической мысли явилось открытие нейтрино. Экспериментально было установлено, что при радиоактивном р-распаде из атомного ядра испускаются электроны (или позитроны), обладающие различной энергией. Чтобы согласовать этот факт с законом сохранения энергии, швейцарский физик-теоретик В. Паули предположил, что одновременно с электроном (или позитроном) ядро испускает еще какую-то электрически нейтральную частицу, которая и уносит недостающую часть энергии. Она и была названа «нейтрино». Эта частица вылетает из ядра вместе с позитроном, а в случае испускания электрона из ядра вылетает «антинейтрино. В случае испускания электрона (<?) и антинейтрино (v,) при р-распаде происходит превращение нейтрона (п)
в протон (р): п-*р+ е +
v,
.В случае испускания позитрона (е+
)
и нейтрино (v) протон превращается в нейтрон: р
-» п + е+
+
vt
.
В классической физике вплоть до второй половины XIX в. под материей обычно понималось вещество. Электродинамикой Максвелла положено основание физическому учению о поле как особой форме материи. Но вещество и поле рассматривались отделенными друг от друга. Квантовая механика впервые позволила установить связь вещества и поля. Экспериментальное открытие в 1927 г. диффракции электронов доказало, что микрочастицы вещества и поля имеют двуединую природу — одновременно и корпускулярную, дискретную, и волновую, непрерывную.
В квантовой механике корпускулярные и волновые понятия теряют свою «классическую» независимость. Движение микрообъектов лишь приближенно может трактоваться в одних случаях как движение «классических» частиц, а в других случаях как распространение «классических» волн. Поэтому при описании явлений атомного масштаба нельзя отвлекаться от тех физических условий, в которых они наблюдаются.
Квантовым величинам присущ характер относительности к средствам наблюдения, что и делает их отличными от классических величин, которые безотносительны к средствам наблюдения. Понятие и термин «относительность к средствам наблюдения» ввел впервые наш соотечественник академик В.А. Фок.
Из основных положений квантовой механики вытекает «соотношение неопределенностей», установленное В. Гейзенбергом.
Для объяснения соотношения неопределенностей Н. Бор выдвинул «принцип дополнительности», противопоставив его принципу причинности. При использовании прибора, позволяющего точно измерить координаты частиц, импульс может быть любым и, следовательно, причинная связь отсутствует. Применяя приборы другого класса, можно точно измерить импульс, а координаты становятся произвольными. В этом случае процесс, по Н. Бору, совершается якобы вне пространства и времени, т.е. следует говорить либо о причинности, либо о пространстве и времени, но не о том и другом вместе.
В. Гейзенберг выдвинул принцип «неконтролируемого взаимодействия» частицы с прибором. Неопределенность в значении импульса и координаты, якобы, обусловлена тем, что взаимодействие частицы и прибора может быть познано лишь до некоторого предела, за которым принципиально невозможно познать объективные процессы микромира.
Борьбу против индетерминизма в квантовой физике, против отрицания объективных причинных, закономерных связей в микромире вели П. Ланжевен, М.Лауэ, Л. де Бройль, М. Планк, А. Эйнштейн, советские физики С.И. Вавилов, В.А. Фок, Д.И. Блохинцев и другие. Они показывают, что соотношение неопределенностей свидетельствует лишь об ограниченной возможности применения понятий классической механики при описании «расплывшихся», одновременно дискретных и волновых объектов, какими являются электроны и другие микрочастицы.
Следует различать собственные положения квантовой физики и естествознания вообще (в данном случае соотношение неопределенностей) и их философско-мировоззренческие трактовки, которые могут сильно отличаться друг от друга. И только в результате тщательного анализа можно установить, какая из этих трактовок в наибольшей мере соответствует самому естествознанию, самой объективной природе.
Классическое описание, основанное на законах Ньютона и электродинамике Максвелла, приближенно отражает закономерности реальных явлений, применимо при определенных ограничениях и являет частные случаи более общих законов Природы.
Современный подход к построению единой теории основывается на двух фундаментальных устоях:
• теории относительности
• квантовой механики.
Внутренняя цветовая симметрия, проявляющаяся в законах сохранения, лежит в основе динамической теории взаимодействия кварков, открытых в 1979 г.: полевая форма материи возникает только при высоких энергиях взаимодействующих частиц (теория цветовых сил).
Но и эти фундаментальные теории не дают универсальных законов. Поэтому в настоящее время формулируются только принципы подхода к установлению всеобщих законов Природы.
Анализируя роль принципов инвариантности, Ю. Вигнер использовал теорию групп и выделил ряд этапов в познании Природы:
— в хаосе замечается ряд фактических эмпирических закономерностей;
— при выделении свойств природных явлений и их анализе выводятся математические формулировки законов Природы;
— синтез законов выстраивает ряд принципов, позволяющих перейти к новым утверждениям, предсказывающим иные физические явления и процессы;
— анализируются сами принципы и границы (условия) их выполнения.
Для описания поведения микрочастиц в 20-е годы нашего столетия началась разработка квантовой теории. Впервые на такую необходимость указал В. Гейзенберг в 1927 г., когда сформулировал принцип, ограничивший возможности классического описания поведения микрочастиц.
Принцип неопределенностей (Гейзенберг)
В классической механике можно определить положение и импульс движущейся точки на ее траектории в любой последовательный момент времени, если известны силы, действующие на нее.
Микрочастица, обладая и волновыми свойствами, является как бы протяженным объектом и не может одновременно иметь определенную координату и импульс
, то есть нельзя утверждать, что микрочастица занимает определенное положение, и обладает определенным импульсом.
Это особенность поведения микрочастицы. Иными словами, невозможно предсказать поведение каждого атома (как состоящего из этих частиц), а можно вычислить лишь среднее значение экспериментально наблюдаемых величин.
Этот принцип является фундаментальным, определяющим границы применимости классических представлений при описании свойств микромира.
Принцип дополнительности (Бор)
Характеризует двойственность свойств Природы, противоречивость которых только кажущаяся, а неопределенность ограничена лишь возможностями измерительных приборов или методов подхода (см. принцип Гейзенберга) фактически эти параметры лишь дополняют друг друга. Как-то: дуализм и неопределимость параметров элементарных частиц в физике; целостность и делимость живой природы в биологии; преемственность даже отвергнутых концепций в науке и т. д.
На сегодняшний день формирование квантовой и иных универсальных теорий не завершено, поэтому укажем лишь основные, отправные ее принципы.
Принцип эквивалентности (Эйнштейна)
Поле сил инерции оказывает на все физические процессы такое же влияние, как и поле тяготения подобной структуры. Таким образом определяется равенство ускорения всех тел в одном и том же гравитационном поле, то есть эффекты тяготения и инерции до известной степени эквивалентности.
Принцип относительности (Эйнштейна)
Этот принцип справедлив и в оптике, и электродинамике, и других разделах физики и звучит так: любой процесс протекает одинаково в изолированной материальной системе, равномерно прямолинейно движущейся, или законы физики имеют одинаковую форму во всех инерционных системах отсчета.
Все системы отсчета были признаны равнозначными, и принцип относительности стал универсальным.
Принцип запрета (Паули)
В данном квантовом состоянии, может, находится только один электрон.
Это логически вытекает из модели атома, предложенной Бором: вокруг ядра электроны находятся на кольцевых орбитах, а положение орбиты зависит от энергетического состояния электрона. На одном кольце может быть не более двух электронов с противо спинами, то есть с таким зарядовым числом они взаимодействуют с окружающим магнитным полем.
Этот принцип позволил не только обосновать периодическую систему элементов, но и объяснить насыщаемость электронных оболочек, свойства пара- и диамагнетиков, квантовую химию и др.; построить современную теорию элементарных частиц и квантовую теорию поля. А на базе квантовой механики затем создали целый ряд современных технологий.
Принцип соответствия
Электроны в атомах движутся по законам, отличным от законов классической механики и электродинамики, но в предельном случае они идентичны
.
Вариационный принцип
Устанавливает связь между свойствами пространства-времени и законами сохранения.
Принцип инвариантности
Смещение во времени и в пространстве не влияет на протекание физических процессов
.
Здесь речь о переносах начала координат и начале отсчета времени.
Принцип суперпозиции
Этот принцип фиксирует независимость полей взаимодействия при их наложении
.
Так, если в данную точку приходят две волны одинаковой частоты, то результирующее поле равно их геометрической сумме.
Принцип положительной обратной связи
Неравномерность и неустойчивость, возникающая в открытой системе, вследствие взаимодействия системы со средой со временем не ликвидируется, а наоборот, усиливается.
Это приводит, в конечном счете, к разрушению прежних симметрии и, как следствие, к возникновению новой структуры.
Принцип корреляций (Кювье)
Ни одна часть организма (системы) не может меняться без соответствующего изменения других частей.
Подтверждение основных принципов является главной задачей экспериментальных и теоретических исследований в области элементарных частиц. Порядок в их многообразии стал наводиться после открытия новых данных и новых типов симметрии, а также математического анализа на основе теории групп.
Элементарные частицы — основа мироздания, но путь от частных теорий до всеобщей еще достаточно протяжен.
Из классических теорий наиболее близки к фундаментальным описывающие законы сохранения Ньютона, Майера, Джоуля, Гельмгольца, Фарадея, Пастера.
Однако законы сохранения, к примеру электрического заряда, носят совсем иную природу, чем законы сохранения энергии, импульса или момента импульса. Так, закон сохранения энергии есть прямое следствие "однородности" времени (законы Природы не меняются со временем). Из однородности пространства (независимость законов Природы относительно переноса начала координат) следует закон сохранения импульса. Наконец, из однородности пространства (повороты системы отсчета) следует закон сохранения момента импульса .
При обобщении экспериментальных данных было установлено, что, кроме закона сохранения электрического заряда, можно ввести законы сохранения для новых квантовых чисел. В первую очередь они должны проявиться в реакциях взаимодействующих частиц.
Общие законы Природы должны описываться уравнениями, справедливыми во всех системах координат — принцип общей ковариантности, то есть эти уравнения не меняют своей формы со сменой системы координат (если даже одна движется с ускорением по отношению к другой).
Наиболее фундаментальной областью исследований является область, связанная со структурой материи и выяснения законов взаимодействия составляющих ее частиц.
2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ «ЭЛЕМЕНТАРНОСТЬ», «ПРОСТОЕ-СЛОЖНОЕ», «ДЕЛЕНИЕ».
Утверждение «система состоит из элементов»
всегда означало, что эта система представляет собой объект, состоящий из частей, меньших по величине или по массе, но сохраняющих внутри этой системы определенную индивидуальность, самостоятельность (конечно, ограниченную взаимодействием этих частей в рамках включающей их большей системы).
К субъядерным частицам такое понимание неприменимо. Здесь следует говорить не о том, что одни частицы состоят из других, а о том, что они способны превращаться друг в друга, порождать друг друга в различных процессах взаимодействия. Протон, например, можно получить в результате столкновения нейтрона и я (пи)-мезона или X (лямбда)-гиперона и К-мезона, но это не значит, что в структуру всех этих частиц входит протон, что они «состоят из» протонов.
Даже в тех случаях, когда происходит распад частицы, нельзя говорить, что конечные частицы более элементарны, чем распавшаяся, что конечные частицы входили в состав исходной. Это было бы верно, если бы энергия связи (так называемый дефект массы) была значительно меньше масс участвующих в реакции частиц, а частицы-компоненты не теряли бы своей индивидуальности внутри образуемого ими целого. В случае субъядерных частиц дефект массы всегда оказывается больше массы одной или даже нескольких частиц-компонент, а при квантовых (так называемых виртуальных) распадах значительно превосходит массу исходной, «материнской» частицы. Так, масса виртуальных частиц, образующихся при диссоциации п-
мезона на пару протон+нейтрон, более чем на порядок превышает массу самого п
-мезона. В этом отношении п-
мезон радикально отличается, например, от дейтрона (ядра атома тяжелого водорода), дефект масс которого составляет всего лишь около 0,001 его массы; поэтому дейтрон действительно можно считать состоящим из протона и нейтрона, потому что они остаются такими же, как и в свободном состоянии. А вот частицы- компоненты внутри п
-мезона почти «растворяются» в энергии их взаимодействия.
Поскольку субъядерные микрочастицы не делятся на простейшие в обычном геометрическом смысле, они должны считаться действительно элементарными частицами.
Но вместе с тем они обладают пространственной протяженностью и своеобразной внутренней структурой. Поэтому нельзя абсолютизировать, преувеличивать элементарность микрочастиц. Образ пространственно-структурной и в то же время элементарной по своим свойствам частицы стал фактически общепринятым после экспериментального обнаружения в середине 50-х годов XX в. американским физиком-экспериментатором Р. Хофштадтером пространственной «размазки» электрического заряда и магнитного момента протона.
Свободная, невзаимодействующая микрочастица
— это всего лишь математическая абстракция. Реальные физические частицы всегда взаимодействуют с вакуумными полями, испуская и поглощая виртуальные частицы. Вследствие этого вокруг каждой частицы образуется «облако» виртуальных частиц. И чем меньше масса испускаемых частиц, тем больше размеры образуемого ими «облака*. Продолжительность отдельных актов виртуальной диссоциации частицы (ее «миганий») очень мала: при испускании п
-мезонов она около 5 • 10 ˉ24
с, а для других частиц — еще меньше.
Но благодаря многократным их повторениям возникает постоянная, усредненная структура — «размазка» электрического заряда, магнитного момента, массы, которая становится все более плотной к центру частицы. В этом смысле говорят, что элементарная частица состоит из плотного центрального ядра — керна и рыхлой периферической оболочки. Но в отличие от атома, где пространственные размеры отдельных частей — ядра и электронной оболочки — различаются на 5 порядков (10ˉ13
и 10ˉ8
см), в нуклонах отсутствуют резко обособленные детали, пространственные части структуры здесь почти непрерывно переходят друг в др
3. МНОГООБРАЗИЕ И ЕДИНСТВО ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ. ПРОБЛЕМА ИХ КЛАССИФИКАЦИИ.
Сейчас известно примерно 400 элементарных частиц. Некоторые из них «живут» очень короткое время, быстро превращаясь в другие частицы, успевая за время своего существования пролетать расстояния, равные радиусу атомного ядра (10ˉ12
— 10ˉ13
см). Минимальное время, доступное экспериментальному измерению, характеризуется величиной примерно 10ˉ26
с. Некоторые элементарные частицы оказались неожиданно тяжелыми — даже тяжелее отдельных атомов.
Современные физики уделяют много внимания систематизации элементарных частиц, раскрытию внутреннего единства как между ними, так и между соответствующими им фундаментальными видами взаимодействия -- сильным, слабым, электромагнитным и гравитационным.
Интенсивность слабого взаимодействия на 10-11 порядков (в 1010
—10 ¹¹ раз) меньше интенсивности ядерных сил. Поэтому его и назвали слабым, радиус его действия менее 10ˉ15
см. Электромагнитное же взаимодействие на расстояниях, соизмеримых с радиусом действия ядерных сил, слабее их лишь в 102
-103
раз. Самым же слабым на этих расстояниях оказывается гравитационное взаимодействие, интенсивность которого на много порядков ниже слабого взаимодействия.
Даже слабое взаимодействие на порядок превышает гравитационное взаимодействие. А сила кулоновского, электрического отталкивания двух электронов в 1042
раз больше величины их гравитационного притяжения. Если представить, что электромагнитные силы, «притягивающие» электроны к атомному ядру, ослабеют до уровня гравитационных, то атом водорода стал бы больше видимой нами части Вселенной. Гравитационные силы при уменьшении расстояний возрастают очень медленно. Преобладающими они становятся лишь в фантастически малых интервалах меньше 10ˉ32
см, которые остаются пока еще недоступными для экспериментального исследования. С помощью эксперимента сейчас удается «просматривать» расстояния, близкие к 10ˉ16
см.
Указанные четыре вида фундаментальных (лежащих в самом фундаменте материи) взаимодействий осуществляются путем обмена соответствующими частицами, служащими своеобразными переносчиками этих взаимодействий. От массы частиц зависит радиус действия сил. Электромагнитное взаимодействие переносят фотоны (масса покоя равна нулю), гравитационное — гравитоны (пока гипотетические, экспериментально не установленные частицы, масса которых тоже должна быть нулевой). Эти два взаимодействия, переносимые безмассовыми частицами, имеют большой, возможно бесконечный радиус действия. Причем только гравитационное взаимодействие порождает притяжение между одинаковыми частицами, остальные три вида взаимодействий обусловливают отталкивание одноименных частиц. Переносчиками сильного взаимодействия, связывающего протоны и нейтроны в атомных ядрах, являются глюоны. Это взаимодействие свойственно тяжелым частицам, получившим название адронов. Слабое взаимодействие переносят векторные бозоны. Это взаимодействие свойственно легким частицам — лептонам (электронам, позитронам и т.п.).
Таблица 1.
Основные свойства элементарных частиц
ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
Многообразие микромира предполагает его единство через взаимопревращаемость частиц и полей.
Особенно важно превращение «пары» — частицы и античастицы — в частицы другого «сорта». Первым было открыто превращение электрона и позитрона в кванты электромагнитного поля — фотоны и обратный процесс «порождения» пар из фотонов, обладающих достаточно большой энергией.
В настоящее время разработка проблемы систематизации элементарных частиц связана с идеей существования кварков
-
частиц с дробным электрическим зарядом. Сейчас их считают «самыми элементарными» в том смысле, что из них могут быть «построены» все сильно взаимодействующие частицы -адроны. С позиции теории кварков уровень элементарных частиц — это область объектов, состоящих из кварков и антикварков. При этом, хотя последние и считаются на данном уровне познания простейшими, самыми элементарными из известных частиц, сами они обладают сложными свойствами — зарядом, «очарованием» («шармом»), «цветом» и другими необычными квантово-физическими свойствами. Как в химии не обойтись без понятий «атом» и «молекула», так и физика элементарных частиц не может обойтись без понятия «кварк».
Таким образом, список адронов
— тяжелых частиц, характеризующихся сильным взаимодействием — состоит из трех частицам: кварка, антикварка
и связывающего их глюона
.
Наряду с ними существуют около десяти легких частиц - лептонов
(электроны, позитроны, нейтрино и т.п.), — которым соответствует слабое взаимодействие. Известен также фотон
— носитель электромагнитного взаимодействия. И по-прежнему гипотетическим, лишь теоретически предсказываемым, остается гравитон,
с
которым связывается гравитационное взаимодействие. О внутренней структуре лептонов, фотона и гравитона пока ничего не известно. Сейчас уже существует более или менее конкретная идея синтеза, взаимосвязи слабого, сильного и электромагнитного видов взаимодействия. Обнаруживается возможность объяснения их взаимосвязи и с гравитационным взаимодействием.
Все это свидетельствует о постепенной реализации в действительность принципиально ничем не ограниченной возможности теоретического мышления в познании единства мира, остающегося в рамках единства бесконечно многообразным в своих проявлениях.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М.: Центр, 1997.
2. Жигалов Ю.И. Концепции современного естествознания : Учебник для вузов.- 2-е изд. – М., 2002
3. Идеи и наш мир: Великие концепции прошлого и настоящего / Под ред. Р. Стюарта. – М.: ББМ АО, ТЕРРА – книжный клуб, 1998.
4. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997.
5. Мостепаненко А. М. Методологические и философические проблемы совеменной физики. — ЛГУ, 1997.
6. Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания: Учеб. пособие для вузов. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1998.
|
