9. Элементарные частицы.

Все частицы делятся на два класса: (1) фермионы, которые составляют вещество; и (2) бозоны, через которые осуществляется взаимодействие. Фермионы подразделяются на лептоны и кварки.

Заряды кварков дробные - от -1/3е до +2/3е (е - заряд электрона).

Кварки в сегодняшней Вселенной существуют только в связанных состояниях - в составе адронов. Например, протон - uud, нейтрон- udd

Для любой элементарной частицы есть своя античастица. Частица и ее античастица имеют в точности одинаковые массы, периоды полураспада и типы распада, а также квантовые числа спина, и в то же время - противоположные электромагнитные свойства. Например, для электрона и позитрона электрические заряды имеют разные знаки и векторы спина S и собственного магнитного момента p обладают разной взаимной ориентацией. Как обнаружить элементарную частицу? Обычно изучают и анализируют следы (траектории или треки), оставленные.

10. Строение атома и атомного ядра. Билет 7

Ядро представляет собой центральную часть атома. В нем сосредоточены положительный электрический заряд и основная часть массы атома; по сравнению с радиусом электронных орбит размеры ядра чрезвычайно малы. Ядра всех атомов состоят из протонов и нейтронов (общее название - нуклоны), имеющих почти одинаковую массу, но лишь протон несет электрический заряд. Полное число протонов называется атомным номером Z атома, который совпадает с числом электронов в нейтральном атоме. Нуклоны в ядре удерживаются вместе очень сильными особыми ядерными силами: они на много порядков превышают силы, связывающие электроны с ядром.

11. Кванты полей взаимодействия.

Четыре вида физических взаимодействий (сил): гравитационные, электромагнитные, слабые, сильные.

Механизм взаимодействий осуществляется за счет обмена частицами - переносчиками взаимодействия.

1. Слабое ядерное взаимодействие меняет внутреннюю природу частиц. Носитель − массивные векторные бозоны.

2. Сильное ядерное взаимодействие ответственно за образование атомных ядер, в нем участвуют только тяжелые частицы: протоны и нейтроны. Переносчики сильных взаимодействий - глюоны с массой покоя, равной нулю. Примером сильного взаимодействия выступают термоядерные реакции на Солнце и других звездах.

3. Электромагнитное взаимодействие - переносчик - фотон.

4. Гравитационное взаимодействие - переносчики - кванты поля тяготения − гравитоны (пока не обнаружены). И фотоны, и гравитоны не имеют массы покоя и всегда движутся со скоростью света.

12. Агрегатные состояния вещества. Модельные представления о строении кристаллов, жидкостей и газов.

Большинство веществ может находиться в 3-х агрегатных состояниях:

1. Твёрдое (кристаллическое, аморфное); держит как форму, так и объём.

2. Жидкое; держит объём, но не держит форму.

3. Газообразное; не держит ни форму, ни объём.

Примеры: вода.

Углерод: твердое - сажа (аморфное), графит, алмаз (кристалл). Наноматериалы − фуллерен, нанотрубки и графен.

4. Высокотемпературная плазма - частично или полностью ионизованный газ («отрыв» электронной оболочки от ядра) и возникает при высокой температуре (от нескольких тысяч градусов).

5. Низкотемпературные конденсаты. Конденсат - новое состояние вещества при сверхнизких температурах - меньше 0.00000001 К.

От соотношения между средней кинетической и средней потенциальной энергиями частиц вещества (молекул, атомов, ионов) зависит, в каком именно агрегатном состоянии оно будет находиться, а это соотношение в свою очередь, зависит от внешних условий: температуры и давления. При высокой температуре и низком давлении вещество находится в газообразной фазе, при низкой температуре и высоком давлении - в твёрдой, промежуточные значения температуры и давления соответствуют жидкой фазе вещества. Переход из одного агрегатного состояния вещества в другое сопровождается скачкообразным изменением расстояний между молекулами (атомами).