Conceptul de "microcosmos" acoperă particule fundamentale și elementare, nuclee, atomi și molecule.
Particulele elementare sunt particule care fac parte din atomul anterior "indivizibil". Acestea includ și acele particule care sunt obținute cu ajutorul acceleratoarelor puternice de particule. Există particule elementare care apar atunci când trece prin atmosfera de raze cosmice, ele exista milionimi de secundă, apoi se dezintegrează, sunt transformate în alte particule elementare sau emit energie sub formă de radiații. Cele mai cunoscute particule elementare sunt electron, foton, pi-meson, muon, neutrino. În sensul strict al cuvântului, particulele elementare nu ar trebui să conțină alte particule. Cu toate acestea, nu toate cele mai cunoscute particule elementare îndeplinesc această cerință. S-a constatat că particulele elementare se pot converti reciproc, adică nu sunt "ultimele cărămizi" ale universului. Acum sunt cunoscute sute de particule elementare, deși, potrivit teoriei, numărul lor nu ar trebui să fie deosebit de mare. Cercetările recente, în special, confirmă ipoteza avansată mai devreme cu privire la existența unor particule chiar mai "elementare" - quark-uri.
Prima particulă elementară descoperită în fizică a fost electronul, care în 1897, când studiază evacuările de gaze a fost descoperit de fizicianul englez Joseph Thomson și a măsurat raportul încărcăturii sale la masă. Electronul este unul dintre elementele structurale de bază ale materiei; cochilii electronici de atomi determină proprietățile optice, electrice, magnetice și chimice ale atomilor și moleculelor, precum și cele mai multe proprietăți ale substanțelor solide.
În uzul obișnuit, fizicii numesc particule elementare, astfel încât nu sunt atomi și nuclee atomice, cu excepția protonilor și a neutronilor. După stabilirea structurii complexe a mai multor particule elementare necesare pentru a introduce un nou concept - particule fundamentale, care sunt definite ca microparticule structura internă care nu pot fi reprezentate ca unirea altor particule libere.
În toate interacțiunile, particulele elementare se comportă în ansamblu. Caracteristicile particulelor elementare sunt, în plus față de masa de odihnă, sarcină electrică, spin, de asemenea caracteristici specifice (numere cuantice) ca încărcare baryon, încărcare lepton, hipercarie, ciudățenie etc.
În prezent, se cunoaște multe despre structura atomică a materiei și a particulelor elementare. Din moment ce particulele elementare sunt capabile de transformări reciproce, acest lucru nu ne permite să le considerăm, la fel ca atomul, drept "cele mai simple, neschimbate" blocuri ale universului ". Numărul de particule elementare este foarte mare. Total deschis mai mult de 350 de particule elementare din care sunt stabile numai de fotoni, electroni și neutrini muon, electron, proton și antiparticula (fiecare particulă elementară, cu excepția absolut neutru, are antiparticula ei). Particulele elementare rămase se descompun spontan într-un timp de la 10 3 s (neutron liber) la 10 -22 - 10-24 s (rezonanțe).
Există mai multe grupe de particule elementare, care diferă în proprietățile și natura interacțiunii, care pot fi împărțite în două grupe majore lor: (. Vezi figura) fermioni și bosoni.
Fermiunile constituie materie, interacțiunea transferă bosoni.
Leptonele (din lumina greacă) - particulele cu spin 1/2 care nu participă la o interacțiune puternică și posedă o caracteristică internă persistentă - sarcina lepton - pot fi neutre. Leptonii încărcați pot, ca electronii (legați de numărul lor), să se rotească în jurul nucleelor, formând atomi. Leptonii care nu au o sarcină pot trece fără probleme prin materie (deși pe întregul Pământ) fără a interacționa cu ea. Fiecare particulă are o antiparticlă, care diferă numai în sarcină.
Hadronii sunt particule elementare implicate în toate interacțiunile fundamentale, inclusiv cele puternice; numărul maxim de cantități conservate (legile de conservare) este caracteristic pentru interacțiunile puternice caracteristice ale hadronilor. Hadronii sunt împărțiți în baryoni și mezoni. Conform ideilor moderne, hadronii au o structură internă complexă: baryonii constau din trei cuarci; mezonii - din cuarcul și antiquark.
Un "grup" separat este un foton.
În cazul coliziunilor particulelor elementare, între ele se produc toate transformările posibile (inclusiv producerea multor particule suplimentare), care nu sunt interzise de legile de conservare.
Atomul (din atomul grecesc - indivizibil) se referă la o parte din substanța dimensiunilor și masei microscopice, cea mai mică particulă a unui element chimic care își păstrează proprietățile. Atomii constau din particule elementare și au o structură internă complexă, reprezentând un sistem nuclear-electronic integral. În centrul atomului este un nucleu încărcat pozitiv, în care aproape toată masa atomului este concentrată; în jurul electronilor se deplasează, formând cochilii electronice, ale căror dimensiuni (
10-8 cm) determină dimensiunea atomului. Nucleul unui atom constă din protoni și neutroni. Numărul de electroni într-un atom este egal cu numărul de protoni din nucleu (sarcina electronului atom tot egală cu sarcina nucleului), numărul de protoni egal cu numărul ordinal al elementului în sistemul periodic. Atomii pot atașa sau elibera electroni, devenind ioni negativi sau încărcați pozitiv. Proprietățile chimice ale atomilor sunt determinate în principal de numărul de electroni din cochilia exterioară; chimic, atomii formează molecule.
O caracteristică importantă a atomului - energia sa internă, care poate lua numai anumite valori (discrete) corespunzătoare stările stabile ale unui atom, și este schimbată numai în trepte cu un salt cuantic. Absorbind o anumită parte a energiei, atomul intră într-o stare excitată (la un nivel de energie mai ridicat). Din starea emoționată, un atom care emite un foton poate intra într-o stare cu o energie mai mică (la un nivel de energie mai scăzut). Nivelul corespunzător energiei minime a atomului se numește nivelul solului, celelalte sunt excitate. Tranzițiile cuantice generează spectre de absorbție și emisie atomică, individuale pentru atomii tuturor elementelor chimice.
Nucleul unui atom este înțeles ca fiind partea sa centrală, în care practic se concentrează întreaga masă a atomului și întreaga lui încărcătură pozitivă. Nucleul constă din nucleoni - protoni și neutroni (denotați prin p și n). Masa protonului este mP = 1,673 × 10 -27 = 1,836me. mn = 1,675 × 10 -27 = 1835,5me. Masa nucleului nu este egală cu suma maselor protonilor și a neutronilor care intră în el (așa-numitul "defect de masă"). Protonul are o sarcină elementară elementară, neutronul este o particulă neîncărcată. Numărul de electroni din atom este egal cu numărul ordinal al elementului Z din tabelul periodic, iar numărul de protoni, deoarece în general atomul este neutru, este egal cu numărul de electroni. Apoi, numărul de neutroni din nucleu se determină după cum urmează: NP = A - Z, unde A este numărul de masă, adică întregul cel mai apropiat de masa atomică a elementului din tabelul periodic, Z este numărul de încărcare (numărul de protoni). Pentru a desemna un nucleu, folosim notația Z X A. În cazul în care X este simbolul unui element chimic în tabelul periodic. Nuclei cu același Z, dar diferiți A sunt numiți izotopi. Acum sunt cunoscute mai mult de 300 de izotopi stabili și mai mult de 1000 de instabili. Fenomenul radioactivității - decăderea nucleară - este asociat cu izotopi instabili.
Miezul ca întreg este un sistem stabil, necesită energie pentru al distruge. Această energie se numește energia obligatorie a nucleului. Energia de legare pe un nucleon se numește energia de legare specifică. Nucleul din nucleu este reținut de forțele nucleare, care reprezintă o interacțiune puternică și au un caracter de schimb. Forțele nucleare au o serie de proprietăți:
1. Forțele nucleare sunt rază scurtă de acțiune (raza de acțiune de ordinul 10 -15 m) La aceste distanțe, acestea depășesc considerabil Coulomb protoni forță de repulsie. Cu o scădere semnificativă a distanței, atracția nucleonilor este înlocuită de repulsie.
2. Forțele nucleare au independență, adică acționează atât între încărcat, cât și între particule neutre.
3. Forțele nucleare au proprietăți de saturație. Aceasta înseamnă că fiecare nucleon din nucleu interacționează numai cu un număr limitat de nucleoni apropiați de el.
4. Forțele nucleare nu sunt centrale. Mărimea lor depinde de orientarea rotirilor particulelor.
Moleculele reprezintă următorul nivel calitativ al structurii și evoluției materiei după atomi. O moleculă este o microparticulă, formată din atomi și capabilă de existență independentă, având proprietățile chimice principale. Are o compoziție constantă a nucleelor sale atomice și un număr fix de electroni și posedă un set de proprietăți care fac posibilă distingerea moleculelor unei specii de cele ale alteia. Numărul atomilor dintr-o moleculă poate fi diferit: de la două la sute de mii.
Moleculele de substanțe simple constau din atomi identici, complexi - din atomi diferiți. Există un număr mare de compuși ai căror molecule constau din mai multe mii de atomi, macromoleculele.
Accentuând molecule de integritate, unitatea organică a părților lor componente, știința modernă caracterizează mișcarea ca molecule de mișcare și de a separa sisteme integrate, mai degrabă decât ca o simplă sumă a mișcărilor individuale particulelor constituente disparate (atomi, nuclee și electroni). Aceste interacțiuni ale moleculelor care nu sunt însoțite de o schimbare a structurii lor sunt studiate de fizică și numite fizice. Interacțiunile acelorași molecule, care conduc la interconversii calitative, restructurarea legăturilor lor interne, se numesc chimice și sunt studiate prin chimie.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: