3.1Предмет і завдання фізики. Чотири типи взаємодії та їх порівняльна характеристика.

Фізика- вивчає найбільш прості і найбільш загальні з-номірності природи,в-ті і будови матерії та її з-ни руху.Фіз як навчальний предмет дозвол озброїти учнів основами фізики.Фіз як науку поділ на 2 складові:1.фундаментальну-віднос всі розділи фіз. детектори і прилади для наук розробок.2.прикладну-транспорт,зв'язок,енергетика,побут,промисловість.Завдання фіз: формувати прир-наук картину навколишнього світу, яка відтворює властивості світу,

.ознайомити нас з з основами фіз. науки і осн поняттями ,з-нами, теоріями;оволодіння осн. М-дами природ-наук дослідження.

Нині відомо 4 типи взаємодії між частинками:гравітаційна, сильна, слабка,і електромагнітна.з кількісного боку кожна взаємодія х-ся певною безрозмірною константою. Гравітаційна- є найслабшою з 4-х.В ній беруть участь всі елементарні частинки.

. Особлив гравітац вза-дії: мала інтенсивність, однобічне притягання будь-яких об’єктів, ненасичування. Інтенсивність гравіт взаємодії характ. гравіт сталою G. F=G·m₁·m₂/r².Порівн константу дістають виразом: .М-маса нуклона, с-шв світла Сильна взаємодія х-рна для важких частин(протон,нейтрон).Вона зумовлює звязокнуклонів у ядрі. Особливості: найбільш інтенсивна серед інших взаємодії, мале значення радіуса дії ядерних сил обмеж радіус дії r<10^‑13 м , короткодіюча. Інтенсивність взаємодії характ.безрозмір вел: .g- стала мезон-нуклонної взаємодії. ЕМ взає-дія відбув. через ЕМ-не поле між електрично зарядженими частинками. Для неї безрозм константа: .Цію взаємодією зумовлені кулонівські відштовхування протонів у ядрах,процесів утвор анігіляції¿ і ефект-позитр пар.Ознаки: необмежений радіус її дії, звязок інтенсивності цієї взаємодії з тонкої структури і елемен зарядом. Слабка вз-дія :Цей тип відповідальний за всі види розпаду ядер, за спонтанний розпад більшості ел. частин, за процеси взаємодії нейтрино з речовиною. Безрозмірна константа . F-електронно-нейтринний заряд .собливості: малий радіус дії,короткодіюча,мала імовірність слабких процесів – на багатьох порядків менша, ніж сильних і ЕМ-них, незабезпечення ізотопічного спіну.

Порівняльна х-ка:

Тип взаємодії	Відносна вел	Х-рний час
сильна	1	10 с
електромагнітна	1/137	10 с
слабка		10 с
Гравітаційна	10	3*10 років

3.2. Квантова статистика. Розподіл Бозе і Фермі..

Квантовою статистикою –наз теорію систем, які складаються з дуже вел кількості частинок, що підпорядковуються квантовим закономірностям.Стан дов кван-мех системи , що має s степенів вільності можна розглядати квазікласичному наближенні.При цьому на можливі стани наклад обмеження: кожному квант стану з s ступенями вільності відп комірка в її фазовому просторі що має обєм .Зміна стану с-ми може відб лише дискретно;с-ма з одних комірок фазового об’єму переходить стрибком в ін..Розподіл част по комірках 6-вим фазового простору х-ризує певний мікростан с-ми. Завданням кван статистики є відшукання ф-й розподілу с-ми частинок у фазовому просторі.Мікростан с-ми не змінюється від перестановки частинок як всередині даної комірки фазового простору так і між комірками.

У с-мах взаємодіючих тотожніх частинок, що опис симетричними хв. ф-ями, здійснюється статистика Бозе-Ейнштейна.Цій статистиці відп с-ми частинок з цілим спіном- бозони(фотони, мезони), для яких не накладається обмеження на к-ть частинок в клітці 6-вим фазового простору.Найбільш імовірний(термодинам рівноважний) стан с-ми не взаємодіючих тотожних бозонів, які утв ідеальний бозе-газ описується розподілом Бозе-Ейнштейна:

, тут W -можливі знач енергії частинки, -к-ть різних квантових станів, які відп ен, - к-ть частинок у с-мі які мають енергію Wi , -сер к-ть частинок у с-мі що знах в і-му квантовому стані .Т-тд температура, k-стала Больцмана. -хім потенціал,віднесений до однієї частинки. Сукупність слабо взаємодіючих бозонів складає ідеальний бозе-газ. При достатньо малих температурах цього газу для нього характерне своєрідне явище виродження, коли частинка бозонів переходить в стан з імпульсом який рівний 0. Такий стан називається Бозе-Енштейнівською конденсацією.

У с-мах не взаємодіючих частинок які опис антисиметричними хв. ф-ями й утворюють ідеальний Фермі-газ, здійсн статистика Фермі-Дірака.Вона опис поведінку ферміонів(електрони,баріони)-частинок що підпорядковуються принципу Паулі і мають пів цілий спін.У таких с-мах у квант стані може знах не більше ніж одна частинка.Розвязок задачі про найбільш імовірний розподіл частинок за станами за умови збер поної енергії с-ми і повної к-ті її частинок виражається ф-єю розподілу Фермі-Дірака:

Ф-ї розподілу у класичній і квантових статистиках можна запис єдиною ф-лою: , тут dN- к-ть частинок с-ми, енергія якого перебуває у вузькому діапазоні від WдоW+dW. dg-к-ть відповідних різних квант станів частинки, -параметр виродження.