загрузка...
Перескочить к меню

Интеллектуальный собор бытия (fb2)

файл не оценён - Интеллектуальный собор бытия [Физика] 66K, 15с. (скачать fb2) - Николай Михайлович Сухомозский

Использовать online-читалку "Книгочей 0.2" (Не работает в Internet Explorer)


Настройки текста:




Физика: интеллектуальный собор бытия

Визитная карточка

Ф. – наука, изучающая вещество и энергию, а также фундаментальные взаимодействия природы, управляющие движением материи.


Этапы развития физики


Дата

Этап


ПЕРИОД ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ФИЗИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ


VI ст. до н.э. – V ст. н.э.

Эпоха античности


VI – XIV ст. ст.

Средние века


XV- XVI ст. ст.

Эпоха Возрождения


ПЕРИОД СТАНОВЛЕНИЯ ФИЗИКИ КАК НАУКИ


Начало XVII ст. – 80-е годы XVII ст.


ПЕРИОД КЛАССИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ


Конец XVII ст. – 60-е годы XIX ст.

Первый этап


60-е годы XIX ст. – 1894 г.

Второй этап


ПЕРИОД КАРДИНАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В ФИЗИКЕ


1895-1904 гг.


ПЕРИОД СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ


1905-1931 гг.

Первый этап


1932-1954 гг.

Второй этап


С 1955 г.

Третий этап


Глобальные события в физике


Дата

Достижение      

Картина мира


1680-1687

Современное изложение основных законов механики; дифференциальное и интегральное вычисление в механике

Классическая механистическая картины мира достигает совершенства и влияет на развитие метафизического материализма


1687

Закон всемирного тяготения

Первое объединение разных сил (взаимодействий)


1824

Основы теории тепловых машин

Начало современной термодинамики


1842-1847

Закон сохранения энергии

Понятия энергии приобрело фундаментальное значение


1850-1865

Математическое изложение кинетической теории газов

В физике появилось понятие энтропии


1865

Система основных уравнений электромагнитных полей; гипотеза об электромагнитных волнах

Доказано, что свет – это волна, а его поле – носитель энергии


1896-1902

Открытие радиоактивности

Физика охватила явления, зависящие от ядерных сил


1897

Открытие электрона

Оказало влияние на все дальнейшее развитие физики


1900

Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела

Возникает понятие кванта энергии


1905

Теория относительности

Основной закон ядерной энергии


1909-1916

Определение заряда электрона

Константа элементарного заряда


1911

Открытие сверхпроводимости металлов

Положено начало одному из самых увлекательных разделов современной физики


1913

Теоретическое обоснование спектра водорода

Первая квантовая теория


1915

Общая теория относительности

Релятивистская теория гравитационного поля


1916

Формула вынужденного излучения

Основа для создания лазера


1924

Гипотеза о волновых качествах материи

Зарождение квантовой механики


1925-1926

Современное изложение теории атомов и молекул

Создание квантовой механики


1927-1928

Гипотеза о существовании позитрона

Применение теории относительности в квантовой физике


1930

Гипотеза о существовании нейтрино

«Спасла» законы сохранения энергии, сохранения импульса и момента количества движения, основные принципы статистики частиц в квантовой механике


1932

Открытие первой античастицы – позитрона

В физику введено понятия антивещества


1934

Теория бета-распада

Появление теории слабых взаимодействий


1935

Гипотеза о существовании пиона; теория ядерных сил

Возникновение теории сильных взаимодействий – основы квантовой теории поля


1937-1941

Теория фазовых переходов второго рода

Основы физики конденсированного вещества


1938

Открытие деления атомного ядра урана

Возможность создания ядерного реактора


1947

Открытие К-мезона (каона)

Начало современного этапа теории квантовых полей


1950-е

Открытие большой части элементарных частиц

Определены четыре фундаментальных взаимодействия в природе: сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное


1956

Открытие нейтрино

Связь материи и пространства


1964

Гипотеза о том, что мезоны и барионы состоят из кварков

Начало кварковой физики


1967

Теория слабого взаимодействия

Третье объединение разных взаимодействий: электромагнитного и слабого


1970-е

Использование лазеров в лабораториях

Начало развития нелинейной оптики


1983

Открытие аналогов фотона – W и Z-бозонов

Окончательное подтверждение теории электрослабого взаимодействия


1986

Открытие высокотемпературной сверхпроводимости

Снят теоретический запрет на дальнейшее повышение критической температуры с 30 – вплоть до комнатной


1987

Открытие сверхпроводимости в керамических материалах

Передача электроэнергии с применением сверхпроводников стала экономически привлекательной


1988

Открытие мюонного нейтрино

Установлена двойная структура лептонов


1994

Разработка нейтронной спектроскопии

Изучение взаимодействия нейтронов с ядрами, лежащими в долине стабильности


1995

Открытие пятого состояния вещества – конденсата Бозе-Эйнштейна

При прохождении лазерного луча через КБЭ достигнуто замедление скорости света; перспективы создания атомного лазера


1995

Получение антивещества

Шаг к разгадке существования антимиров


1995

Открытие тау-лептона

Поломана вся логика слабых взаимодействий


2004

Открытие шестого состояния вещества – фермионного конденсата

Лучшее понимание природы сверхпроводимости и, возможно, – путь созданию комнатно-температурных сверхпроводников


2009

Зарегистрированы новые частицы – вимпы

Шаг в изучении таинственной темной материи


2010

Обнаружены новые доказательства существования тетракварков – гипотетических частиц, состоящих из двух кварков и двух антикварков

Лучшее понимание природы мироустройства


10 главных фундаментальных констант*


Научное название

Бытовое название

Значение


1

Число Архимеда (π)

Число пространства

3,14159265358979323846…


2

Константа Фейгенбаума

Число хаоса

4,66920016...


3

Число Непера

Число времени

2,718281828...


4

Постоянная тонкой структуры

Число света

1/137,0369990...


5

Мнимая единица

Число окружающего мира

√-1


6

Масса протона

Число микромира

1836,152...


7

Космологическая константа

Число темной материи

110000 г/м3


8

Постоянная Хаббла

Число Большого взрыва

77 км/с/МПс


9

Планковская масса

Число гравитации

2,176 44(11)×10−8 кг


10

Число Грэхема

Число бесконечности

G63


*На сегодня всего их 37.


Постоянные физические величины


Константа

Знак

Значение


Больцмана постоянная

k

1,380662 (44) · 10-23 Дж/К


Газовая постоянная

R

8,31441 (26) Дж /(К · моль)


Гравитационная постоянная

G

6,6720 (41) х 1011·Н м2/кг2


Заряд электрона

e

1,6021892 · 10-19 Кл


Масса покоя нейтрона

mn

1,6749543 · 10-27 кг


Масса покоя протона

mp

1,6726485 (86) · 10-27 кг


Масса покоя электрона

me

9,109534 (47) · 10-31 кг


Нормальное ускорение

q0

9,80665 м/с2


Отношение массы протона к массе электрона

mp/ me

1836,15152


Планка постоянная

h

6,626176 (36) · 10-34 Дж · с


Плотности излучения постоянная

A

7,56566 х 10-16 Дж · г-3 · К-4


Радиус электрона классический

re

2,817938 (7) · 10-15 г


Скорость света в вакууме

c

2,997925 · 108 м/с


Стефана – Больцмана постоянная

ơ

5,67032 · 10-8 Вт · г-2 · К-4


Хаббла постоянная

H

87±7 км/с· Мпс


Число Авогадро (молекул/моль)

NA

6,02214098282748740154456 · 1023 моль-1


Электрическая постоянная

ε0

8,85418783 (0,5) · 10-12 Ф/г


9 обличий вещества


Вещество

Краткая характеристика


1

Твердые тела

Агрегатное состояние вещества, характеризующееся стабильностью формы и тем, что образующие его атомы совершают малые (тепловые) колебания вокруг фиксированных положений равновесия


2

Жидкости

Агрегатное состояние вещества, сочетающее в себе черты твердого состояния (сохранение объема, определенная прочность на разрыв) и газообразного (изменчивость формы)


3

Газы

Агрегатное состояние вещества, характеризующееся очень слабыми связями между его составляющими, (молекулами, атомами или ионами), а также их большой подвижностью


4

Плазма

Полностью или частично ионизированный газ


5

Конденсат Бозе-Эйнштейна

Состоит из бозонов, охлажденных до температуры абсолютного нуля; обладает свойствами отдельного атома; самый холодный газ во Вселенной


6

Фермионный конденсат

Состоит из куперовских электронных пар (сочетаний электронов с противоположными импульсами и спинами)


7

Сверхкритический флюид

Газ, температура и давление которого доведено до критической точки; одновременно обладает свойствами как газа, так и жидкости


8

Когерентный экситонный газ

Возникает при постепенном охлаждении экситонов — квазичастиц, состоящих из дырок и связанной между собой пары электронов; имеет особые полупроводниковые свойства


9

Варианты вырожденной материи

Состояние материи коллапсирующих звезд: превращенные в нейтроны элементарные частицы под воздействием чудовищной гравитации


Фундаментальные взаимодействия

На сегодня существует четыре типа взаимодействий, которые не могут быть сведены к другим, более простым видам взаимодействий – их окрестили фундаментальными.


Тип

Радиус (см)

Частицы-участники

Частицы-переносчики

Роль


Гравитационное

Все частички

Гравитон

Удерживает вместе звезды, галактики, планеты


Сильное

10-13-10-14

Кварки

Глюоны

Обуславливает исключительно прочную связь между протонами и нейтронами в ядрах атомов


Слабое

<10-14

Лептоны, кварки

Векторные бозоны W -, W+,

Z0

«Наводит порядок» среди элементарных частиц; «ответственен» за протекание процессов с участием нейтрино или антинейтрино, например, β-распад нейтрона а также безнейтринные процессы распада частиц с большим временем жизни (τ≥10–10с)


Электромагнитное

Электрически заряженные частички

Фотон γ

«Сцепляя» молекулы и атомы, «ответственно» за их существование


Сравнительные интенсивности взаимодействий и частиц-переносчиков


Взаимодействие

Относительная величина сил

Квант поля


Сильное

1

Мезоны (глюоны)


Электромагнитное

10

Фотон


Слабое

10

W±, Zº-частицы


Гравитационное

10

Гравитон


Краткая история элементарных частиц*


Дата

Открытие

Страна

Автор


1912

Открытие космических лучей

Австрия

В. Гесс


1913

Предсказание существования протона

Великобритания

Э. Резерфорд


1919

Открытие протона

Великобритания

Э. Резерфорд


1920

Предсказание нейтрона

Великобритания, США

Э. Резерфорд, У. Харкинс


1925

Понятие «спин»

США

С. Гаудсмит, Д. Уленбек


1931

Предсказание нейтрино

Австрия

В. Паули


1931

Предсказание античастиц


П. Дирак


1931

Предсказание рождения и аннигиляции пар

Великобритания

П. Дирак


1931

Предсказание магнитного монополя

Великобритания

П. Дирак


1932

Открытие позитронов

США

К. Андерсон


1932

Открытие нейтрона

Великобритания

Д. Чэдвиг


1933

Явление рождения пары

Франция, Великобритания, Италия

Ф. и И. Жолио-Кюри, К. Андерсон, П. Блэкетт, Д. Оккиалини


1933

Гипотеза о существовании антивещества

Великобритания

П. Дирак


1933

Вычисление массы нейтрона

Франция

Ф. и И. Жолио-Кюри


1933

Аннигиляция электронов и позитронов

Франция

Ф. Жолио-Кюри, Ж. Тибо


1935

Предсказание кванта ядерного поля

Япония

Х. Юкава


1935

Предсказание бета-распада свободного нейтрона

Великобритания, США, Австралия

Д. Чэдвиг, М. Гольдхабер, Х. Бете, М. Олифант, Э. Резерфорд


1938

Мюоны

США

К. Андерсон, С. Неддермейер


1946

Теория «горячей Вселенной»

США

Д. Гамов


1947

Наблюдение каонов и гиперонов

Великобритания

Д. Рочестер, К. Баттлер


1947

Заряженные пионы

Великобритания, Италия, Бразилия

С. Пауэлл, Д. Оккиалини, Ч. Латтес, Х. Мюирхед


1952-1953

Понятие лептонного числа; закон сохранения лептонного заряда

СССР, Венгрия, США

Я. Зельдович, Д. Маркс, Э. Конопинский, Г. Махмуд


1953

Понятие «странность»; закон сохранения странности

США, Япония

М. Гелл-Манн, К. Нишиджима


1955

Открытие антипротона

США, Италия, Великобритания

О. Чемберлен, Э. Сегре, С. Виганд, Т. Ипсилантис


1962

Существование двух типов нейтрино

США

Л. Ледерман, М. Шварц, Д. Штейнбергер


1964

Гипотеза о существовании кварков

США

М. Гелл-Манн, Д. Цвейг


1964

Квантовое «очарование»

США

Д. Бьёркен, Ш. Глэшоу


1964-1965

Квантовый «цвет»

СССР, Япония, США

Н. Боголюбов, Б. Струминский, А. Тавхелидзе, Й. Намбу, М. Хан, Й. Миямото


1967;

1970

Объединенная теория слабого и электромагнитного взаимодействия

США, Пакистан, Франция, Италия

С. Вайнберг, А. Салам,

Ш. Глэшоу, Д. Илиопулос, Л. Майани


1971

Предсказание двунейтронного распада

СССР, Россия

В. Гольданский


1973

Гипотеза о трех поколениях кварков

Япония

М. Кобаяши, Т. Маскава


1974

Открытие -мезона; связанное состояние (с)-кварков

США

Б. Рихтер, С. Тинг


1975

Открытие тау-лептона

США

М. Перл


1979

Экспериментальное подтверждение существования глюона в трехструйных событиях


DESV


1983

Открытие векторных - и Z-бозонов

Италия, Нидерланды

К. Руббиа, С. ван дер Мейер


1989

Доказано существование трех поколений лептонов и кварков

США, Швейцария

СЛАК, ЦЕРН


1995

Открытие t-кварка

США

Лаборатория им. Э. Ферми


1998

Первое свидетельство осцилляции нейтрино

Япония

Супер-Камиоканде


2000

Получение кварк-глюонной плазмы при столкновении ультрарелятивистских тяжелых ядер

Швейцария

ЦЕРН


2001

Открытие косвенного CP-нарушения в системе нейтральных B-мезонов

США, Япония

СЛАК, KEK


2001-2004

Открытие нарушения СР-инвариантности в системах нейтральных В-мезонов

США

Теватрон


Группы элементарных частиц


Группа

Частицы

Спин

Краткое описание


ФОТОН


Фотоны имеют спин, равный постоянной Планка

Заряд равен нулю; обладает нулевой массой покоя


Фотон


ЛЕПТОНЫ


Лептоны имеют спин ½

Имеют лептонный заряд; не обладают внутренней кварковой структурой; нечувствительны к сильному фундаментальному взаимодействию


Электронное нейтрино


Мюонное нейтрино


Электрон


μ-мезон


АДРОНЫ


а) мезоны

Положительно и отрицательно заряженные

Мезоны имеют спин, равный нулю

Не имеют ни мезонного, ни барионного, ни лептонного заряда


Нейтральные π-мезоны с массами порядка 250 электронных масс


Четыре K-мезона


η0-мезон


б) барионы

Нуклоны (протоны и нейтроны)

Барионы имеют полуцелый спин

Имеют барионный заряд (барионное число)


Гипероны


Омега-минус-гиперон


*Все что мы видим во Вселенной, состоит из 12 фундаментальных частиц и 4 видов фундаментальных взаимодействий.


Стабильные и нестабильные элементарные частицы


Частица

Масса (МеВ)

Электрический заряд

Время существования (с)


ФОТОН


Фотон

0

0

стабильный


ЛЕПТОНЫ И АНТИЛЕПТОНЫ


Электрон, позитрон

0,511003

1

стабильные


Электронное нейтрино

3 х 10-5

0

стабильное


Мюон

105,6593

1

2,19713 х 10-6


Мюонное нейтрино

0,51

0

стабильное


Тау-лептон

1784,0

1

3,4 х 10-13


Тау-нейтрино

250,0

0

стабильное (?)


МЕЗОНЫ


Пионы

139,963

134,963

1

0

2,603 х 10-8

0,831 х 10-16


Каоны

493,67

497,7

1

0

1,237 х 10-8

0,89 х 10-10


Эта-мезоны

548,8

0

2,5 х 10-17


D-мезоны

1869,4

1864,7

1

0

8 х 10-13

4 х 10-13


F-мезоны

2021,0

1

5 х 10-13


БАРИОНЫ (нуклоны)


Протон

938,28

1

Стабильный (2 х 1034)


Нейтрон

939,573

0

918,0


БАРИОНЫ (гипероны)


Лямбда-гипероны

1115,6

1189,37

0

1

2,63 х 10-10

8 х 10-11


Сигма-гипероны

1192,48

1197,39

0

1

5,8 х 10-20

1,484 х 10-10


Кси-гипероны

1314,9

1321,3

0

1

2,9 х 10-10

1,64 х 10-10


Омега-гиперон

1672,2

1

0,82 х 10-10


«Очарованные» гипероны

2282,0

2450,0

1

0

2 х 10-13

?


Сверхпроводники*

С. – вещества, у которых при охлаждении ниже определённой критической температуры, электрическое сопротивление падает до нуля.


Элемент, магнитный сплав

Температура критическая (К)

Поле критическое (Тл)


Вольфрам

0,015

0,11


Иридий

0,14

0,002


Титан

0,39

0,01


Рутений

0,5

0,007


Кадмий

0,55

0,003


Цирконий

0,55

0,0047


Осмий

0,65

0,006


Цинк

0,88

0,005


Молибден

0,92

0,01


Галлий

1,09

0,006


Алюминий

1,19

0,01


Торий

1,37

0,016


Рений

1,7

0,02


Талий

2,39

0,002


Индий

3,4

0,03


Олово

3,72

0,03


Ртуть

3,95

0,03


Тантал

4,49

0,08


Лантан

4,8

0,08


Ванадий

5,3

0,14


Свинец

7,2

0,08


Технеций

7,8

0,14


Ниобий

9,25

0,2


*Известно 35 металлов и более тысячи сплавов и химических соединений различных элементов, обладающих сверхпроводимостью.


Радиоактивные элементы

Р. э. делятся на естественные и искусственные.

Естественные: полоний, радон, радий, актиний, торий, протактиний, уран.

Искусственные: технеций, прометий, астат, франций, нептуний, плутоний, америций, кюрий, берклий, калифорний, эйнштейний, фермий, менделееевий, лоуренсий, нильсборий, нобелий, резерфордий.

Подсчеты показывают, что, например, радия в земной коре содержится свыше 45 млн. т, протактиния – 40 млн. т, актиния – 26 тыс. т, полония – 9,6 тыс. т, а радона – всего 260 т.


Радиационное облучение*


Сфера

Доза (рад/мин.)


Естественный фон

0,0000001-0,000001


Медицина (изотопы)

0,0001-0,01


Медицинская диагностика

1,0


Ядерный взрыв

10000


Электронно-лучевая терапия

1000000


*Смертельная доза для человека – 50 рентген.


Коэффициент поглощения дозы


Орган

Нейтронное

Гамма

Гамма (инкорпорированных нейтронов)


Молочная железа

0,61

0,85

0,32


Щитовидная железа

0,41

0,85

0,43


Костный мозг

0,37

0,81

0,42


Желудок

0,28

0,75

0,40


Прямая кишка

0,19

0,74

0,41


Матка

0,14

0,73

0,40


Концентрация естественных радионуклидов в воде


Радионуклид      

Морская вода (Бк/л)

Пресная вода (Бк/л)


Бериллий-7

0,6

-


Углерод-17

0,007

-


Калий-40

12,0

0,004-0,24


Радий-226

-

0,0004-0,11


Радон-222

-

0,007-6,7


Рубидий

0,11

-


Тритий

0,02-0,11

0,2-0,6


Уран-234

0,05

0,0004-0,13


Уран-238

0,04

0,0002-0,06


Краткая история изотопов


Дата

Открытие

Страна

Автор


1912

Открытие изотопов

Великобритания

Д. Томсон


1913

Подробное представление об изотопах

Великобритания

Ф. Содди


1913

Термин «изотоп»

Великобритания

Ф. Содди


1920

Предсказание дейтерия

Великобритания

Э. Резерфорд


1931, 1932

Открытие дейтерия

США

Ф. Аллисон, Г. Юри


1933

Изотопы водорода

США

Г. Льюис, Р. Магдональд


1935

Изотопы магния, кальция, теллура, платины, палладия, вольфрама, бария, гадолиния

Канада

А. Демпстер


1939

Открытие изотопа Не-3

США

Л. Альварес


1940

Метод газовой диффузии для выделения урана-235

США

Д. Данинг, А. Нир


1941

Расщепляемый изотоп урана-233

США

Г. Сиборг


Радиоактивные изотопы*

Р.и.изотопы, ядра которых нестабильны и подвержены радиоактивному распаду.


Элемент      

Порядковый номер

Символ      


Кадмий

48

113Сd


Кобальт

27

60Co


Прометий

61

145Pm


Свинец

82

210Pb


Стронций

38

90Sr


Полоний

84

209Po


Калифорний

98

251Cf


Берклий

97

247Bk


Радий

88

226Ra


Углерод

6

14C


Америций

95

243Am


Нептуний

93

237Np


Берилл

4

10Be


Плутоний

94

244Pu


Уран

92

238U


Торий

90

232Th


*Большинство известных изотопов – радиоактивны (стабильными являются лишь около 300 из более чем 3000 нуклидов, известных науке).


Период полураспада радиоактивных изотопов


Изотоп      

Период


СЕКУНД


Кислород-15

124


МИНУТ


Азот-13

10


Хлор-38

38


ЧАСОВ


Калий-42

12,4


Медь-64

12,8


Натрий-24

15


СУТОК


Бром-82

1,55


Нептуний-239

2,3


Иттрий-90

2,6


Золото-198

2,7


Радон-222

3,83


Ксенон-133

5,3


Марганец-52

5,7


Серебро-111

7,5


Йод-131

8,08


Фосфор-32

14,3


Ванадий-48

16,1


Мышьяк-76

26,8


Протактиний-233

27,4


Хром-51

27,8


МЕСЯЦЕВ


Мышьяк-77

38,8


Железо-59

1,5


Стронций-89

1,8


Сурьма-124

2,0


Вольфрам-185

2,47


Иридий-192

2,47


Скандий-46

2,8


Сера-35

2,9


Тулий-170

4,15


Полоний-210

4,6


Кальций-45

5,46


Цинк-65

8,2


Церий-144

9,46


Марганец-54

10,5


ЛЕТ


Прометий-147

2,5


Натрий-22

2,6


Кобальт-60

5,26


Криптон-85

10,6


Водород-3

12,3


Стронций-90

29,0


Цезий-137

30


Радий-226

1601


Углерод-14

5730


Плутоний-239

2,44 х 104


Протактиний-231

3,25 х 104


Уран-234

2,5 х 105


Хлор-36

3 х 105


Уран-235

7,1 х 108


Уран-238

4 х 109


Торий-232

1,41 х 1010


Вероятность летального исхода при облучении (доза – 100 бэр)


Орган

Вероятность смерти


Желудок

1,1 х 10-2


Яичники

1,0 х 10-3


Печень

1,5 х 10-3


Молочная железа

2,0 х 10-3


Пищевод

3,0 х 10-3


Мочевой пузырь

3,0 х 10-3


Костный мозг

5,0 х 10-3


Толстый кишечник

8,5 х 10-3


Легкие

8,5 х 10-3


Кожа

2,0 х 10-4


Поверхность костей

5,0 х 10-4


Щитовидная железа

8,0 х 10-4


Все органы и ткани

5,0 х 10-2


Краткая история атома


Дата

Открытие

Страна

Автор


1901

Гипотеза о планетарной модели атома

Франция

Ф. Перрен


1903

Модель атома Томсона

Великобритания

Д. Томсон


1910

Первая попытка построения квантовой модели атома

Австрия

А. Гааз


1911

Планетарная модель атома

Великобритания

Э. Резерфорд


1913

Идеи квантования применительно к планетарной модели атома

Дания

Н. Бор


1913

Главное квантовое число

Дания

Н. Бор


1922

Квантование магнитных моментов атомов

Германия

О. Штерн, В. Герлах


1915-1916

Распространение теории Бора на многократно периодические системы

Германия

А. Зоммерфельд


1915-1916

Радиальное и азимутальное квантовые числа

Германия

А. Зоммерфельд


1924-1925

Принцип Паули, согласно которому два и более тождественных фермиона не могут одновременно находиться в одном квантовом состоянии

Австрия

В. Паули


Краткая история атомного ядра


Дата

Открытие

Страна

Автор


1911

Открытие атомного ядра

Великобритания

Э. Резерфорд


1912

Термин «атомное ядро»

Великобритания

Э. Резерфорд


1913

Понятие «дефекта массы»

Франция

П. Ланжевен


1932

Протонно-нейтронная модель ядра

СССР, Германия

Д. Иваненко, В. Гейзенберг


1932-1933

Свойство насыщения ядерных сил

Германия, Италия

В. Гейзенберг, Э. Майорана


1935

Теория ядерных сил

Япония

Х. Юкава


1935

Формула энергии связи ядер

Германия

К. Вейцзеккер


1936

Свойство зарядовой независимости ядерных сил

США, Великобритания

Г. Брейт, Э. Кондон, Н. Кеммер, Р. Презент


1936

Теория составного ядра

Дания

Н. Бор


1936

Капельная модель ядра

Дания, СССР

Н. Бор, Я. Френкель


1946

Ядерно-магнитный резонанс

Швейцария, США

Ф. Блох, У. Хансон, Э. Парселл, Р. Паунд


1950

Коллективная модель ядра

Дания, США

О. Бор, Б. Моттельсон, Л. Рейнуотер


1965

Синтез антиядра

США

Л. Ледерман


1970

Синтез ядер антигелия-3

СССР, Россия

Ю. Прокошкин


Краткая история ядерных реакций


Дата

Открытие

Страна

Автор


1919

Искусственные ядерные реакции

Великобритания

Э. Резерфорд


1927

Кривая зависимости энергии связи от массового числа

Великобритания

Ф. Астон


1932

Реакции под воздействием нейтронов

Великобритания, Австрия, США

Н. Фезер, Л. Мейтнер, У. Харкинс


1932

Ядерная реакция с искусственно ускоренными протонами

Великобритания, Ирландия

Д. Кокрофт, Э. Уолтон


1934

Реакция синтеза дейтронов с образованием трития

Великобритания, Австралия

Э. Резерфорд, М. Олифант, П. Хартек


1934

Предсказание деления урана

Германия

И. Ноддак


1934

Идея ядерной цепной реакции

Венгрия, Франция

Л. Сциллард, Ф. Жолио-Кюри


1938

Протон-протонный цикл термоядерных реакций в звездах

США

Х. Бете, К. Критчфильд


1938

Углеродно-азотный цикл термоядерных реакций в звездах

США, Германия

Х. Бете, К. Вейцзеккер


1938

Деление урана

Дания, Германия

О. Ган, Ф. Штрассманн


1939

Понятия «деление урана»

Австрия

Л. Мейтнер


1939

Измерение энергии деления урана

Австрия, Франция,

США

О. Фриш, Ф. Жолио-Кюри, К. Андерсон, Д. Даннинг


1939

Теория деления ядра медленными нейтронами

СССР, Дания, США

Я. Френкель, Н. Бор, Д. Уиллер


1939

Расчет критической массы урана

Франция

Ф. Перрен


1939

Открытие вторичных нейтронов при делении

Венгрия, Италия, Франция, Германия, США, Франция

Л. Сциллард, Э. Ферми, Ф. Жолио-Кюри, Х. Халбан, Г. Андерсон, В. Зинн, Л. Коварски


1939

Возможность цепной реакции в уране

Венгрия, Италия, США, Франция, СССР

Л. Сциллард, Ю. Вигнер, Э. Ферми, Д.Уиллер, Ф. Жолио-Кюри, Я. Зельдович, Ю. Харитон. А. Лейпунский


1940

Доказательство деления урана-235 медленными нейтронами

США, Германия

Ю. Бут, Д. Даннинг, А. Гросе


1940

Доказательство возможности протекания цепной реакции в системе с ураном и тяжелой водой

Франция

Ф. Жолио-Кюри, Х. Халбан, Л. Коварски


1945

Экспериментальный ядерный взрыв

США, Италия

Р. Оппенгеймер, Э. Ферми и др.


Краткая история термоядерных реакций


Дата

Открытие

Страна

Автор


1950

Идея термоизоляции высокотемпературной плазмы магнитным полем

СССР, США

И. Тамм, Л. Спитцер


1950

Проект «Токамак»

СССР

И. Тамм


1952

Идея удержания плазмы магнитным полем

СССР, США

Г. Будкер, Р. Пост, Х. Йорк


1953

Испытание водородной бомбы

СССР

И. Курчатов, А. Сахаров


1954

Создание «Токамака»

СССР

И. Головин, М. Явлинский


1961

Идея лазерного термоядерного синтеза

СССР

Н. Басов, О. Крохин


2009

Создание Большого адронного коллайдера

Швейцария

Международная группа ученых


Порядок атомных величин


Атомная величина

Размер


Диаметр атомов

10-8 см


Диаметр ядер атомов

10-13 – 10-12 см


Объем атомных ядер

10-39 – 10-36 см3


Расстояние между атомами твердого вещества

10-8 см


Масса молекул (10-27 кг)


Водород

3,3


Аммиак

28,3


Вода

29,9


Азот

46,4


Гидроксид калия

93,2


Серная кислота

163,0


Карбонат кальция

166,0


Сульфат меди

265,0


Оксид ртути

360,0


Диаметр молекул (нм)


Гелий

0,20


Водород

0,25


Кислород

0,30


Вода

0,30


Азот

0,32


Углерода диоксид

0,33


Серы диоксид

0,34


Хлор

0,37


Гемоглобин

6,40


Масса атомов (10-27 кг)


Водород

1,67


Гелий

6,64


Углерод

19,9


Натрий

38,1


Алюминий

44,8


Фосфор

51,4


Железо

92,8


Медь

179,0


Олово

197,0


Золото

327,0


Уран

395,0


Радиус атомов (10-8 см)


Водород

0,53


Гелий

1,05


Железо

1,24


Никель

1,24


Золото

1,36


Платина

1,36


Палладий

1,39


Уран

1,50


Литий

1,55


Магний

1,60


Натрий

1,89


Калий

2,36


Цезий

2,62


Кварки*


Кварк

Электрический заряд О

«Странность»      

«Очарованность» С

«Красота» В


d /down/

-1/3

0

0

0


u /up/

2/3

0

0

0


s /strange/

-1/3

-1

0

0


c /charm/

2/3

0

1

0


b /beauty/

-1/3

0

0

1


t /top/

2/3

гипотетическая

гипотетическая

гипотетическая


*У каждого кварка – три состояния: желтый, красный, синий (обозначаются индексами 1,2 и 3).


Виртуальные частицы

В отличие от искусственно созданного виртуального компьютерного мира, виртуальные частички в физическом понимании существуют на самом деле. Но они пребывают в промежуточном состоянии, а потому живут чрезвычайно короткий промежуток времени.

Взаимодействие частичек, которые, по сути, «умирают» не «родившись», осуществляется благодаря обмену разными В. ч. Напр., виртуальными мезонами – при ядерном взаимодействии; виртуальными фотонами – при электромагнитном взаимодействии.

А если столкнутся два нуклона или электрона с позитроном, то виртуальные частички могут превратиться… в реальные. Более того, оказалось, что реальные частички с большой энергией окружены мириадами виртуальных побратимов. Чем больше энергия, тем гуще «туча невидимок» и тем чаще они становятся реальными.


Глюонное поле

Известно, что внутри атома электрон удерживает электромагнитное поле. А что удерживает внутри адрона кварки? Поле, названное учеными глюонным (от английского glue – клей).

Оно разительно похоже на электромагнитное: энергия меняется так же скачкообразно, порция называется глюоном, подобно тому, как порция электромагнитного поля называется фотоном. Но существует и принципиальное отличие: если электроны, взаимодействуя с электромагнитным полем, не меняются, то кварки, взаимодействуя с глюонным, могут изменять свой цвет.


Особая форма материи – свет

В узком значении светом мы называем электромагнитные волны в интервале частот, которые воспринимаются глазом человека: 4,0 х 1014 – 7,5 х 1014 Гц. Длина – от 740 нм (красный) до 400 нм (фиолетовый).

В широком понимании – это электромагнитные волны длиной от 1 нм до 1 мм. Иными словами, к тому, что воспринимает зрение человека, добавляются инфракрасное и ультрафиолетовое излучения.

Фотон, являясь, образно говоря, носителем света, остается одновременно и частичкой, и волной. Кроме того, он ... собственная античастица.

Фотоны не обладают ни массой покоя, ни состоянием покоя.


Новая частица микромира

Немецкие ученые экспериментально доказали существование еще одной разновидности пентакварка - короткоживущей элементарной частицы, состоящей из пяти кварков (2004). Он содержит один очарованный кварк и четыре обыкновенных.

Специалисты считают, что вслед за пентакварком будут получены и другие сложные комбинации кварков. Возможно, придется пересмотреть всю современную классификацию элементарных частиц.



Вход в систему

Навигация

Поиск книг

 Популярные книги   Расширенный поиск книг

Последние комментарии

Последние публикации

Загрузка...