Структурные уровни организации материи
Доступная нам природа условно разделяется на следующие уровни:
· · микромир(элементарные частицы, ядра атомов, комплексы ядер, атомы, молекулы),
· · макромир (комплексы молекул; микрофизические комплексы: кристаллы, коллоидные системы; клетка; организмы; сообщества организмов: экосистемы, биосфера)
· · мегамир (планеты, звездно-планетные комплексы, галактики, Метагалактика).
На основании этих представлений выделяют:
1. 1. Геоцентрический мир - реальный мир на уровне макромира. Явления геоцентрического мира описываются евклидовым пространством, ньютоновым (абсолютным, одномерным) временем и лейбницевым качеством, где целое всегда больше части.
2. 2. Негеоцентрический мир - микромир и мегамир, описываемые неевклидовым пространством (геометрии Лобачевского-Римана), неньютоновым временем, нелейбницевым качеством (теория относительности, квантовая механика).
Структура микромира. В настоящее время в микромире выделяется четыре уровня вещества:
1. 1. молекулярный;
2. 2. атомный;
3. 3. нуклонный (уровень атомного ядра);
4. 4. кварковый.
Уже обсуждается возможный облик пятого уровня вещества - суперструнного. Каждый вновь открываемый уровень качественно отличается от ранее известных, его характеризуют другие свойства соответствующих частиц. Поиск самых простых частиц привел исследователей к пониманию того, что абсолютной элементарности не существует, что частица любого уровня сложна в своей сущности и проявлениях. Условно принято считать элементарными те частицы, у которых сегодня не обнаружена внутренняя структура, а их размеры недоступны измерению, т. е. меньше 10-15 см.
Исходя из значения спина (внутренней степени свободы движения частицы), все элементарные частицы можно разделить на две группы:
· · частицы с целочисленным спином (0, 1, 2 ...) называются бозонами в честь известного физика Бозе. На них запрет Паули не распространяется, и они могут находиться вместе в любом количестве. Поля бозонов переходят в классические поля. Так, одна из бозонных частиц, - фотон может стать классическим электромагнитным полем, излучающим свет, радиоволны. В макромире бозоны проявляют себя обычно на уровне полей.
· · частицы с полуцелым значением спина (1/2, 3/2 ...) называются фермионами в честь великого физика Ферми. Они могут находиться вместе только при условии, что их физические состояния и параметры не одинаковы. Этот закон квантовой механики получил название запрета Паули. Поля фермионов всегда остаются квантованными и легко переходят в частицы. В макромире фермионы проявляются на уровне вещества. В свою очередь, фермионы разделяются на лептоны и кварки.
Класс лептонов включает 6 частиц и 6 античастиц:
· · электрон,
· · мюон,
· · тау-лептон,
· · три вида нейтрино.
Лептоны не участвуют в образовании ядерных частиц - нуклонов и в сильных взаимодействиях.
Класс кварков также содержит 6 частиц и столько же античастиц. Каждый тип кварков физики условно назвали ароматом. Ароматы обозначаются первыми буквами английских слов, обозначающих их названия:
u - up - верх,
d - down - низ,
s - strange - странность,
c - charmed - очарование,
b - beauty - красота,
t - truth - истина.
Аромат обозначает квантовое число, приписываемое частице данного типа. Кварки - электрически заряженные частицы, но их заряды имеют дробные значения по отношению к заряду электрона, принятого за 1, и равны 1/3, 2/3 с положительным или отрицательным знаком.
Кварки и антикварки группируются по 2 или по 3 частицы и образуют составные частицы адроны. Отдельно от адронов кварки существовать не могут. Адроны подразделяются на 3 группы:
1. 1. Барионы - образуются комбинациями трех кварков. Эта группа включает протон и нейтронкак фундаментальную основу атомных ядер.
2. 2. Мезоны - частицы, получаемые путем сочетания кварка и антикварка.
3. 3. Антивещество - содержит частицы, образуемые сочетанием трех антикварков. В это группе находятся антипротон и антинейтрон.
Большую часть комбинаций кварков составляют резонансы - неустойчивые короткоживущие частицы, быстро распадающиеся на стабильные частицы. Дальнейшие исследования показали, что кварки одного аромата не идентичны и различаются характером взаимодействием друг с другом. Поэтому для их описания ввели еще одно квантовое число, которое условно назвали цветом. Эксперименты на ускорителях подтвердили, что разделение кварков одного аромата на три «цвета» - красный, зеленый и синий - отражает действительность.
Дата добавления: 2017-02-20; просмотров: 680;