±1 1 80,4 Słaba interakcja Z 0 0 1 91,2 Słaba interakcja Gluon 0 1 0 Silna interakcja bozon Higgsa 0 0 ≈125,09±0,24 Masa obojętna

Pokolenie		Kwarki z ładunkiem (+2/3)				Kwarki z ładunkiem (-1/3)
			Symbol kwarka/antykwarka	Masa (MeV)		Nazwa/smak kwarku/antykwarku	Symbol kwarka/antykwarka	Masa (MeV)
1		u-kwark (kwark górny) / anty-kwark u	$u\; /\; \backslash ,\; \backslash overline(u)$	od 1,5 do 3		kwark d (kwark dolny) / anty-kwark d	$d\; /\; \backslash ,\; \backslash overline(d)$	4,79±0,07
2		kwark c (kwark powabny) / anty-kwark c	$c\; /\; \backslash ,\; \backslash overline(c)$	1250 ± 90		kwark s (kwark dziwny) / anty-kwark s	$s\; /\; \backslash ,\; \backslash overline(s)$	95 ± 25
3		kwark t (kwark górny) / anty-kwark t	$t\; /\; \backslash ,\; \backslash overline(t)$	174 200 ± 3300		kwark b (kwark dolny) / anty-kwark b	$b\; /\; \backslash ,\; \backslash overline(b)$	4200 ± 70

Zobacz też

Napisz recenzję na temat artykułu „Cząstka elementarna”

Notatki

Spinki do mankietów

• SA Slavatinsky// Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii (Dołgoprudny, obwód moskiewski)
• Sławatyński SA
• // SOZH, 2001, nr 2, s. 2001 62–68 archiwum web.archive.org/web/20060116134302/journal.issep.rssi.ru/annot.php?id=S1176
• //nuclphys.sinp.msu.ru
• // second-physics.ru
• //fizyka.ru
• //fizyka.ru
• //fizyka.ru

//natura.web.ru Fundamentalny cząsteczki Fundamentalny Złożony Znajomości podstawowe i/lub cząstki kompozytowe Regularny Niezwykłe Inny klasyfikacje

cząsteczki

Fragment charakteryzujący cząstkę podstawową
Panowie, którzy odwiedzali Bilibina, ludzie świeccy, młodzi, bogaci i pogodni, tworzyli zarówno w Wiedniu, jak i tutaj odrębny krąg, który Bilibin, będący głową tego kręgu, nazwał naszym, les nftres. Krąg ten, składający się niemal wyłącznie z dyplomatów, miał najwyraźniej własne interesy, które nie miały nic wspólnego z wojną i polityką, interesami wyższych sfer, stosunkami z niektórymi kobietami i duchowną stroną służby. Panowie ci najwyraźniej chętnie przyjęli księcia Andrieja do swojego kręgu jako jednego ze swoich (zaszczyt, jaki sprawili nielicznym). Z grzeczności, jako temat do nawiązania rozmowy, zadano mu kilka pytań na temat wojska i bitwy, a rozmowa ponownie zamieniła się w niespójne, wesołe żarty i plotki.
„Ale to szczególnie dobre” – powiedział jeden z nich, mówiąc o porażce kolegi dyplomaty – „szczególnie dobre jest to, że kanclerz bezpośrednio mu powiedział, że jego nominacja do Londynu jest awansem i że powinien na to patrzeć w ten sposób”. Czy jednocześnie widzisz jego sylwetkę?...
„Ale co gorsza, panowie, daję wam Kuragina: ten człowiek jest w nieszczęściu, a ten Don Juan, ten straszny człowiek, wykorzystuje to!”
Książę Hipolit leżał na krześle Woltera z nogami skrzyżowanymi na ramionach. On śmiał się.
„Parlez moi de ca, [No dalej, dalej]” – powiedział.
- Och, Don Juanie! Och, wężu! – słychać było głosy.
„Nie wiesz, Bolkoński” – Bilibin zwrócił się do księcia Andrieja – „że wszystkie okropności armii francuskiej (prawie powiedziałem, że armii rosyjskiej) są niczym w porównaniu z tym, co ten człowiek zrobił między kobietami”.
„La femme est la compagne de l”homme, [Kobieta jest przyjacielem mężczyzny]” – powiedział książę Hippolyte i zaczął patrzeć przez lorgnette na swoje uniesione nogi.
Bilibin i nasz wybuchnęli śmiechem, patrząc Ippolitowi w oczy. Książę Andriej widział, że ten Ippolit, którego (musiał przyznać) był niemal zazdrosny o swoją żonę, był błaznem w tym społeczeństwie.
„Nie, muszę cię zafundować Kuraginowi” – ​​powiedział cicho Bilibin do Bolkonskiego. – Jest czarujący, gdy mówi o polityce, trzeba widzieć tę wagę.
Usiadł obok Hipolita i zbierając zmarszczki na czole, rozpoczął z nim rozmowę o polityce. Książę Andriej i inni otoczyli obu.
„Le Cabinet de Berlin ne peut pas exprimer un sentyment d” Alliance” – zaczął Hippolyte, patrząc na wszystkich znacząco – „sans exprimer... comme dans sa derieniere note... vous comprenez... vous comprenez... et puis si sa Majeste l"Empereur ne deroge pas au principe de notre Alliance... [Berliński gabinet nie może wyrazić swojej opinii na temat sojuszu bez wyrażenia... jak w ostatniej notatce... rozumiesz... rozumiesz... .jednakże jeśli Jego Królewska Mość Cesarz nie zmieni istoty naszego sojuszu...]
„Attendez, je n”ai pas fini…” – powiedział do księcia Andrieja, chwytając go za rękę. „Je przypuszczam, że que l”interwencja sera plus forte que la non interwencja”. Et... – Przerwał. – On ne pourra pas imputer a la fin de non recevoir notre depeche du 28 novembre. Voila komentarz tout cela finira. [Poczekaj, nie skończyłem. Myślę, że interwencja będzie silniejsza niż brak interwencji. I... Nie da się tej sprawy zakończyć, jeśli nasza depesza z 28 listopada nie zostanie przyjęta. Jak to się wszystko skończy?]
I puścił rękę Bolkońskiego, dając do zrozumienia, że ​​już całkowicie skończył.
„Demosthenes, je te reconnais au caillou que tu as cache dans ta bouche d”or! [Demosthenes, poznaję cię po kamyku, który ukrywasz w swoich złotych ustach!] – powiedział Bilibin, którego czubek włosów poruszał się na głowie przyjemność .
Każdy się śmiał. Hipolit roześmiał się najgłośniej ze wszystkich. Najwyraźniej cierpiał, dusił się, ale nie mógł powstrzymać dzikiego śmiechu, który rozciągał jego zawsze nieruchomą twarz.
„No cóż, panowie”, powiedział Bilibin, „Bołkoński jest moim gościem w domu i tutaj, w Brunn, i chcę mu zapewnić, jak tylko mogę, wszystkie radości życia tutaj”. Gdybyśmy byli w Brunn, byłoby łatwo; ale tutaj, dans ce vilain trou morave [w tej paskudnej morawskiej dziurze], jest trudniej i proszę was wszystkich o pomoc. Il faut lui faire les honorneurs de Brunn. [Trzeba mu pokazać Brunna.] Ty przejmujesz teatr, ja – społeczeństwo, ty, Hipolit, oczywiście – kobiety.
– Musimy mu pokazać Amelie, jest śliczna! - powiedział jeden z naszych, całując czubki palców.
„Generalnie ten krwiożerczy żołnierz” – stwierdził Bilibin – „powinien nawrócić się na bardziej humanitarne poglądy”.
„Jest mało prawdopodobne, abym skorzystał z waszej gościnności, panowie, a teraz czas na mnie” – powiedział Bolkoński, patrząc na zegarek.
- Gdzie?
- Do cesarza.
- O! O! O!
- Cóż, do widzenia, Bolkoński! Żegnaj, książę; „Przyjdź wcześniej na kolację” – słychać było głosy. - Opiekujemy się tobą.
„Kiedy rozmawiasz z cesarzem, staraj się w miarę możliwości chwalić porządek w dostarczaniu zaopatrzenia i tras” – powiedział Bilibin, eskortując Bolkońskiego do sali frontowej.
„I chciałbym pochwalić, ale nie mogę, o ile wiem” – odpowiedział Bolkonsky z uśmiechem.
- Cóż, ogólnie rzecz biorąc, rozmawiaj jak najwięcej. Jego pasją są odbiorcy; ale on sam nie lubi mówić i nie umie, jak się przekonacie.

Struktury mikroświata

Wcześniej cząstki elementarne nazywano cząstkami, które są częścią atomu i nie można ich rozłożyć na bardziej elementarne składniki, a mianowicie elektrony i jądra.

Później odkryto, że jądra składają się z prostszych cząstek - nukleony(protony i neutrony), które z kolei składają się z innych cząstek. Dlatego najmniejsze cząstki materii zaczęto uważać za cząstki elementarne , z wyłączeniem atomów i ich jąder .

Do chwili obecnej odkryto setki cząstek elementarnych, co wymaga ich klasyfikacji:

– według rodzaju interakcji

- do czasu życia

– największe plecy

Cząstki elementarne dzielą się na następujące grupy:

Cząstki złożone i podstawowe (bezstrukturalne).

Cząsteczki złożone

Hadrony (ciężkie)– cząstki uczestniczące we wszystkich typach oddziaływań podstawowych. Składają się z kwarków i dzielą się z kolei na: mezony– hadrony o spinie całkowitym, czyli bozony; bariony– hadrony o spinie półcałkowitym, czyli fermiony. Do nich zaliczają się w szczególności cząstki tworzące jądro atomu – proton i neutron, czyli tzw. nukleony.

Cząstki podstawowe (bez struktury).

Leptony (światło)– fermiony, które mają postać cząstek punktowych (tzn. nieskładających się z niczego) do skali rzędu 10 – 18 m. Nie uczestniczą w oddziaływaniach silnych. Udział w oddziaływaniach elektromagnetycznych zaobserwowano eksperymentalnie jedynie dla naładowanych leptonów (elektronów, mionów, leptonów tau) i nie zaobserwowano go dla neutrin.

Kwarki– cząstki naładowane frakcyjnie, z których składają się hadrony. W stanie wolnym nie zaobserwowano ich.

Bozony miernikowe– cząstki, poprzez wymianę, przez które zachodzą oddziaływania:

– foton – cząstka przenosząca oddziaływanie elektromagnetyczne;

– osiem gluonów – cząstek przenoszących oddziaływanie silne;

– trzy bozony wektorów pośrednich W + , W- i Z 0, które tolerują słabe interakcje;

– grawiton to hipotetyczna cząstka przenosząca oddziaływanie grawitacyjne. Istnienie grawitonów, choć nie zostało jeszcze udowodnione eksperymentalnie ze względu na słabość oddziaływania grawitacyjnego, uważa się za całkiem prawdopodobne; jednakże grawiton nie jest uwzględniony w Modelu Standardowym cząstek elementarnych.

Według współczesnych koncepcji do cząstek elementarnych (lub „prawdziwych” cząstek elementarnych), które nie mają struktury wewnętrznej i skończonych wymiarów, zalicza się:

Kwarki i leptony

Cząstki zapewniające fundamentalne oddziaływania: grawitony, fotony, bozony wektorowe, gluony.

Klasyfikacja cząstek elementarnych według czasu życia:

- stabilny: cząstki, których czas życia jest bardzo długi (w granicy dąży do nieskończoności). Obejmują one elektrony , protony , neutrino . Neutrony są również stabilne wewnątrz jąder, ale są niestabilne poza jądrem.

- nietrwały (quasi-stabilne): cząstki elementarne to cząstki, które ulegają rozpadowi w wyniku oddziaływań elektromagnetycznych i słabych, a których czas życia przekracza 10–20 sekund. Takie cząstki obejmują wolny neutron (tj. neutron poza jądrem atomu)

- rezonanse (niestabilny, krótkotrwały). Rezonanse obejmują cząstki elementarne, które rozpadają się w wyniku silnych oddziaływań. Ich żywotność jest mniejsza niż 10 -20 sekund.

Klasyfikacja cząstek ze względu na udział w oddziaływaniach:

- leptony : Należą do nich neutrony. Nie wszystkie biorą udział w wirze oddziaływań wewnątrzjądrowych, tj. nie podlegają silnym interakcjom. Uczestniczą w oddziaływaniach słabych, a te posiadające ładunek elektryczny uczestniczą także w oddziaływaniach elektromagnetycznych

- hadrony : cząstki istniejące wewnątrz jądra atomowego i uczestniczące w oddziaływaniach silnych. Najbardziej znane z nich to proton I neutron .

Znany dzisiaj sześć leptonów :

W tej samej rodzinie co elektron znajdują się miony i cząstki tau, które są podobne do elektronu, ale bardziej masywne. Miony i cząstki tau są niestabilne i z czasem rozpadają się na kilka innych cząstek, w tym elektron

Trzy elektrycznie obojętne cząstki o masie zerowej (lub bliskiej zeru, naukowcy nie zdecydowali się jeszcze w tym punkcie) o masie tzw neutrino . Każde z trzech neutrin (neutrino elektronowe, neutrino mionowe, neutrino taonowe) jest połączone z jednym z trzech typów cząstek z rodziny elektronów.

Najsławniejszy hadrony , protony i neutrina mają setki krewnych, które rodzą się w dużych ilościach i natychmiast rozpadają się w procesie różnych reakcji jądrowych. Z wyjątkiem protonu wszystkie są niestabilne i można je sklasyfikować według składu cząstek, na które się rozpadają:

Jeżeli wśród końcowych produktów rozpadu cząstek znajduje się proton, wówczas nazywa się go barion

Jeżeli wśród produktów rozpadu nie ma protonu, wówczas cząstkę nazywa się mezon .

Chaotyczny obraz świata subatomowego, który stawał się coraz bardziej złożony wraz z odkryciem każdego nowego hadronu, ustąpił miejsca nowemu obrazowi wraz z pojawieniem się koncepcji kwarków. Według modelu kwarkowego wszystkie hadrony (ale nie leptony) składają się z jeszcze większej liczby cząstek elementarnych – kwarków. Więc bariony (w szczególności proton) składają się z trzech kwarków i mezony - z pary kwark - antykwark.

O ROZUMIENIU RUCHU MATERII, JEGO ZDOLNOŚCI DO SAMOROZWOJU, A TAKŻE POŁĄCZENIA I ODDZIAŁANIU OBIEKTÓW MATERIAŁOWYCH WE WSPÓŁCZESNEJ NAUCE PRZYRODNICZEJ

Tsyupka V. P.

Federalna Państwowa Autonomiczna Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego „Narodowy Państwowy Biełgorod uniwersytet badawczy„(Państwowy Uniwersytet Badawczy „BelSU”)

1. Ruch materii

„Integralną właściwością materii jest ruch” 1, który jest formą istnienia materii i objawia się w każdej jej zmianie. Z niekreowalności i niezniszczalności materii oraz jej atrybutów, w tym ruchu, wynika, że ​​ruch materii istnieje wiecznie i jest nieskończenie różnorodny w formie swoich przejawów.

Istnienie dowolnego obiektu materialnego objawia się w jego ruchu, to znaczy w każdej zmianie, jaka z nim zachodzi. Podczas zmiany zawsze zmieniają się niektóre właściwości obiektu materialnego. Ponieważ całość wszystkich właściwości obiektu materialnego, charakteryzujących jego pewność, indywidualność i osobliwość w danym momencie, odpowiada jego stanowi, okazuje się, że ruchowi obiektu materialnego towarzyszy zmiana jego stanów . Zmiana właściwości może sięgać tak daleko, że jeden obiekt materialny może stać się innym obiektem materialnym. „Ale przedmiot materialny nigdy nie może zamienić się we własność” (na przykład masę, energię) i „właściwość w przedmiot materialny” 2, ponieważ tylko poruszająca się materia może być zmienną substancją. W naukach przyrodniczych ruch materii nazywany jest także zjawiskiem naturalnym (zjawiskiem naturalnym).

Wiadomo, że „bez ruchu nie ma materii” 3, tak jak bez materii nie ma ruchu.

Ruch materii można wyrazić ilościowo. Uniwersalną ilościową miarą ruchu materii, jak również każdego obiektu materialnego, jest energia, która wyraża wewnętrzną aktywność materii i każdego obiektu materialnego. Zatem energia jest jedną z właściwości poruszającej się materii, a energia nie może być poza materią, odrębna od niej. Energia ma równoważny związek z masą. W związku z tym masa może charakteryzować nie tylko ilość substancji, ale także stopień jej aktywności. Z faktu, że ruch materii istnieje wiecznie i jest nieskończenie różnorodny w postaciach swoich przejawów, nieubłaganie wynika, że ​​energia, która ilościowo charakteryzuje ruch materii, istnieje również wiecznie (niestworzona i niezniszczalna) i jest nieskończenie różnorodna w formie jego przejawów. „W ten sposób energia nigdy nie znika ani nie pojawia się ponownie, a jedynie przechodzi z jednego rodzaju na inny” 1 zgodnie ze zmianą rodzajów ruchu.

Obserwuje się różne rodzaje (formy) ruchu materii. Można je klasyfikować, biorąc pod uwagę zmiany właściwości obiektów materialnych i charakterystykę ich wzajemnego oddziaływania.

Ruch próżni fizycznej (wolnych pól podstawowych w stanie normalnym) sprowadza się do tego, że stale odchyla się ona nieznacznie w różnych kierunkach od swojej równowagi, jakby „drgała”. W wyniku takich spontanicznych wzbudzeń niskoenergetycznych (odchylenia, zakłócenia, fluktuacje) powstają cząstki wirtualne, które natychmiast rozpuszczają się w próżni fizycznej. Jest to najniższy (podstawowy) stan energetyczny poruszającej się próżni fizycznej, jej energia jest bliska zeru. Jednak próżnia fizyczna może w pewnym miejscu na jakiś czas przejść w stan wzbudzony, charakteryzujący się pewnym nadmiarem energii. Przy tak znacznych, wysokoenergetycznych wzbudzeniach (odchyleniach, zakłóceniach, fluktuacjach) próżni fizycznej, cząstki wirtualne mogą dopełnić swój wygląd i wtedy z próżni fizycznej wyrwą się rzeczywiste cząstki elementarne różne rodzaje i z reguły parami (posiadający ładunek elektryczny w postaci cząstki i antycząstki z ładunkami elektrycznymi o przeciwnych znakach, na przykład w postaci pary elektron-pozyton).

Pojedyncze wzbudzenia kwantowe różnych wolnych pól podstawowych są cząstkami podstawowymi.

Podstawowe pola fermionowe (spinorowe) mogą generować 24 fermiony (6 kwarków i 6 antykwarków oraz 6 leptonów i 6 antyleptonów), podzielone na trzy generacje (rodziny). W pierwszej generacji kwarki górne i dolne (i antykwarki), a także leptony, elektron i neutrino elektronowe (oraz pozyton z antyneutrinem elektronowym) tworzą zwykłą materię (i rzadko odkrywaną antymaterię). W drugiej generacji kwarki powabne i dziwne (i antykwarki), a także leptony, mion i neutrino mionowe (oraz antymion z antyneutrinem mionowym), posiadające większą masę (większy ładunek grawitacyjny), mają większą masę (większy ładunek grawitacyjny). . W trzeciej generacji występują kwarki prawdziwe i urocze (i antykwarki), a także leptony taon i neutrino taonowe (oraz antytaon z antyneutrinem taonowym). Fermiony drugiej i trzeciej generacji nie biorą udziału w tworzeniu zwykłej materii, są niestabilne i rozpadają się wraz z utworzeniem fermionów pierwszej generacji.

Podstawowe pola bozonowe (miernikowe) mogą generować 18 rodzajów bozonów: pole grawitacyjne – grawitony, pole elektromagnetyczne – fotony, pole oddziaływań słabych – 3 rodzaje „wiionów” 1, pole gluonowe – 8 rodzajów gluonów, pole Higgsa – 5 rodzajów Higgsa bozony.

Próżnia fizyczna w stanie dostatecznie wysokoenergetycznym (wzbudzonym) jest w stanie wygenerować wiele cząstek elementarnych o znacznej energii w postaci miniwszechświata.

Dla substancji mikroświata ruch sprowadza się do:

do rozprzestrzeniania się, zderzeń i przemian cząstek elementarnych w siebie;

powstawanie jąder atomowych z protonów i neutronów, ich ruch, zderzenia i zmiany;

powstawanie atomów z jąder atomowych i elektronów, ich ruch, zderzenia i zmiany, w tym przeskakiwanie elektronów z jednego orbitalu atomowego na drugi i ich oddzielanie od atomów, dodawanie nadmiarowych elektronów;

powstawanie cząsteczek z atomów, ich ruch, zderzenia i zmiany, w tym dodawanie nowych atomów, uwalnianie atomów, zastępowanie niektórych atomów innymi oraz zmiana kolejności atomów względem siebie w cząsteczce.

Dla istoty makroświata i megaświata ruch sprowadza się do przemieszczeń, zderzeń, deformacji, destrukcji, unifikacji różnych ciał i najróżniejszych ich zmian.

Jeżeli ruchowi obiektu materialnego (skwantowanego pola lub obiektu materialnego) towarzyszy jedynie zmiana jego właściwości fizyczne, na przykład częstotliwość lub długość fali dla skwantowanego pola, chwilowa prędkość, temperatura, ładunek elektryczny dla obiektu materialnego, wówczas taki ruch nazywany jest formą fizyczną. Jeżeli ruchowi obiektu materialnego towarzyszy zmiana jego właściwości chemiczne, na przykład rozpuszczalność, palność, kwasowość, wówczas taki ruch klasyfikuje się jako postać chemiczną. Jeżeli ruch dotyczy zmian w obiektach megaświata (obiektów kosmicznych), to ruch taki zalicza się do formy astronomicznej. Jeżeli ruch dotyczy zmian w obiektach znajdujących się w głębokich powłokach ziemskich (wnętrzu Ziemi), wówczas taki ruch zalicza się do formy geologicznej. Jeżeli ruch dotyczy zmian obiektów powłoki geograficznej, która jednoczy wszystkie powłoki powierzchniowe Ziemi, wówczas ruch taki zalicza się do formy geograficznej. Ruch ciał żywych i ich układów w postaci różnych przejawów życiowych zalicza się do form biologicznych. Ruch przedmiotów materialnych, któremu towarzyszy zmiana właściwości istotnych społecznie przy obowiązkowym udziale człowieka, na przykład górnictwo Ruda żelaza oraz produkcja żelaza i stali, uprawa buraków cukrowych i produkcja cukru zaliczane są do form ruchu zdeterminowanych społecznie.

Ruchu jakiegokolwiek obiektu materialnego nie zawsze można przypisać jednej formie. Jest złożony i różnorodny. Nawet ruch fizyczny właściwy obiektom materialnym od skwantowanego pola do ciał może obejmować kilka form. Przykładowo zderzenie sprężyste (zderzenie) dwóch ciał stałych w postaci kul bilardowych obejmuje zmianę w czasie położenia piłek względem siebie i stołu oraz obrót piłek i tarcie kulek na powierzchni stołu i powietrza oraz ruch cząstek każdej kulki i praktycznie odwracalna zmiana kształtu kulek podczas zderzenia sprężystego oraz wymiana energii kinetycznej z jej częściową konwersją na energię wewnętrzną kulek kulek podczas zderzenia sprężystego oraz przekazywanie ciepła pomiędzy kulkami, powietrzem i powierzchnią stołu oraz możliwy rozpad promieniotwórczy jąder niestabilnych izotopów zawartych w kulkach oraz przenikanie przez kulki promieni kosmicznych neutrin, itp. Wraz z rozwojem materii i pojawieniem się obiektów materialnych o charakterze chemicznym, astronomicznym, geologicznym, geograficznym, biologicznym i zdeterminowanym społecznie, formy ruchu stają się coraz bardziej złożone i różnorodne. Zatem w ruchu chemicznym można dostrzec zarówno fizyczne formy ruchu, jak i jakościowo nowe, nieredukowalne do fizycznych form chemicznych. W ruchu obiektów astronomicznych, geologicznych, geograficznych, biologicznych i społecznie zdeterminowanych można dostrzec zarówno fizyczne i chemiczne formy ruchu, jak i jakościowo nowe, nieredukowalne do fizycznych i chemicznych, odpowiednio astronomicznych, geologicznych, geograficznych, biologicznych lub społecznie określone formy ruchu. Jednocześnie niższe formy ruchu materii nie różnią się obiektami materialnymi o różnym stopniu złożoności. Na przykład fizyczny ruch cząstek elementarnych, jąder atomowych i atomów nie różni się między obiektami materialnymi astronomicznymi, geologicznymi, geograficznymi, biologicznymi lub społecznie zdeterminowanymi.

W badaniu złożonych form ruchu należy unikać dwóch skrajności. Po pierwsze, badania złożonych form ruchu nie można sprowadzić do prostych form ruchu; złożonej formy ruchu nie można wyprowadzić z prostych. Na przykład ruchu biologicznego nie można wyprowadzić wyłącznie z fizycznych i chemicznych form ruchu, ignorując same biologiczne formy ruchu. Po drugie, nie można ograniczać się do badania wyłącznie złożonych form ruchu, pomijając proste. Na przykład badanie ruchu biologicznego dobrze uzupełnia badanie fizycznych i chemicznych form ruchu, które pojawiają się w tym przypadku.

2. Zdolność materii do samorozwoju

Jak wiadomo samorozwój materii, a materia jest zdolna do samorozwoju, charakteryzuje się spontanicznym, ukierunkowanym i nieodwracalnym, stopniowym komplikowaniem form poruszającej się materii.

Spontaniczny samorozwój materii oznacza, że ​​proces stopniowego komplikowania form poruszającej się materii zachodzi samoistnie, w sposób naturalny, bez udziału jakichkolwiek sił nadprzyrodzonych czy nadprzyrodzonych Stwórcy, z przyczyn wewnętrznych, naturalnych.

Kierunek samorozwoju materii oznacza swego rodzaju skanalizację procesu stopniowego komplikowania form poruszającej się materii z jednej formy, która istniała wcześniej, do innej formy, która pojawiła się później: dla każdej nowej formy poruszającej się materii można znaleźć poprzednią formy poruszającej się materii, która dała jej początek, i odwrotnie, w przypadku każdej wcześniejszej formy poruszającej się materii można znaleźć nową formę poruszającej się materii, która z niej powstała. Co więcej, poprzednia forma poruszającej się materii zawsze istniała przed nową formą poruszającej się materii, która z niej powstała, poprzednia forma jest zawsze starsza od nowej formy, która z niej powstała. Dzięki kanalizowaniu samorozwoju poruszającej się materii powstają unikalne serie stopniowych komplikacji jej form, pokazujące, w jakim kierunku i poprzez jakie formy pośrednie (przejściowe) historyczny rozwój tego czy innego pojawiła się forma poruszającej się materii.

Nieodwracalność samorozwoju materii powoduje, że proces stopniowego komplikowania form poruszającej się materii nie może przebiegać w odwrotnym kierunku, wstecz: nowa forma poruszającej się materii nie może dać początek poprzedniej formie poruszającej się materii, z której powstała, ale może stać się formą poprzednią dla nowych form. A jeśli nagle jakakolwiek nowa forma poruszającej się materii okaże się bardzo podobna do jednej z form, które ją poprzedzały, nie będzie to oznaczać, że poruszająca się materia zaczęła się samorozwijać w przeciwnym kierunku: poprzednia forma poruszającej się materii pojawiła się znacznie wcześniej , a nowa forma poruszającej się materii, równa i bardzo do niej podobna, pojawiła się znacznie później i jest, choć podobna, ale zasadniczo odmienna forma poruszającej się materii.

3. Komunikacja i interakcja obiektów materialnych

Nieodłącznymi właściwościami materii są połączenia i wzajemne oddziaływanie, które są przyczyną jej ruchu. Ponieważ połączenie i interakcja są przyczyną ruchu materii, dlatego połączenie i interakcja, podobnie jak ruch, są uniwersalne, tj. nieodłączne wszystkim przedmiotom materialnym, niezależnie od ich natury, pochodzenia i złożoności. Wszystkie zjawiska w świecie materialnym są zdeterminowane (w sensie bycia uwarunkowanymi) przez naturalne materialne powiązania i interakcje, a także obiektywne prawa natury, odzwierciedlające wzorce połączeń i interakcji. „W tym sensie nie ma na świecie nic nadprzyrodzonego i całkowicie przeciwnego materii”. 1 Interakcja, podobnie jak ruch, jest formą bytu (istnienia) materii.

Istnienie wszystkich obiektów materialnych przejawia się w interakcji. Istnienie dowolnego obiektu materialnego oznacza w jakiś sposób manifestowanie się w odniesieniu do innych obiektów materialnych, wchodzenie z nimi w interakcję, bycie z nimi w obiektywnych powiązaniach i relacjach. Gdyby hipotetyczny „obiekt materialny, który nie przejawiałby się w żaden sposób w stosunku do jakichś innych obiektów materialnych, nie byłby z nimi w żaden sposób powiązany, nie wchodziłby z nimi w interakcję, to „nie istniałby dla tych innych obiektów materialnych. „Ale nasze założenia na jego temat również nie mogły opierać się na niczym, ponieważ z powodu braku interakcji nie mielibyśmy o nim żadnych informacji”. 2

Interakcja to proces wzajemnego oddziaływania jednych obiektów materialnych na inne poprzez wymianę energii. Oddziaływanie obiektów materialnych może mieć charakter bezpośredni, np. w formie zderzenia (uderzenia) dwóch ciał stałych. Lub może się to zdarzyć na odległość. W tym przypadku interakcję obiektów materialnych zapewniają powiązane z nimi podstawowe pola bozonowe (miernikowe). Zmiana jednego obiektu materialnego powoduje wzbudzenie (odchylenie, zaburzenie, fluktuację) odpowiedniego bozonowego (miernikowego) pola podstawowego z nim związanego, a wzbudzenie to rozchodzi się w postaci fali o skończonej prędkości nieprzekraczającej prędkości światła w próżni (prawie 300 tys. km/z). Oddziaływanie obiektów materialnych na odległość, zgodnie z mechanizmem przenoszenia interakcji pola kwantowego, ma charakter wymienny, ponieważ cząstki nośnika przenoszą oddziaływanie w postaci kwantów odpowiedniego pola podstawowego bozonowego (cechowego). Różne bozony, jako cząstki nośnika interakcji, są wzbudzeniami (odchyleniami, perturbacjami, fluktuacjami) odpowiednich bozonowych (cechowych) pól podstawowych: podczas emisji i absorpcji przez obiekt materialny są one rzeczywiste, a podczas propagacji – wirtualne.

Okazuje się, że w każdym razie interakcja obiektów materialnych, nawet na odległość, jest działaniem krótkiego zasięgu, ponieważ odbywa się bez żadnych przerw i pustek.

Oddziaływaniu cząstki z antycząstką substancji towarzyszy ich anihilacja, czyli przemiana w odpowiednie pole podstawowe fermionu (spinora). W tym przypadku ich masa (energia grawitacyjna) jest przekształcana w energię odpowiedniego pola podstawowego fermionowego (spinorowego).

Wirtualne cząstki wzbudzonej (zaburzającej, „drżącej”) próżni fizycznej mogą oddziaływać z cząstkami rzeczywistymi, jakby je otaczając, towarzysząc im w postaci tzw. pianki kwantowej. Na przykład w wyniku oddziaływania elektronów atomu z wirtualnymi cząstkami próżni fizycznej następuje pewne przesunięcie ich poziomów energii w atomach, a same elektrony wykonują ruchy oscylacyjne o małej amplitudzie.

Istnieją cztery rodzaje oddziaływań podstawowych: grawitacyjne, elektromagnetyczne, słabe i silne.

„Oddziaływanie grawitacyjne objawia się wzajemnym przyciąganiem... obiektów materialnych posiadających masę” 1 w stanie spoczynku, czyli obiektów materialnych, znajdujących się w dowolnych dużych odległościach. Zakłada się, że wzbudzona próżnia fizyczna, która generuje wiele cząstek elementarnych, jest zdolna do manifestowania odpychania grawitacyjnego. Oddziaływanie grawitacyjne przenoszone jest przez grawitony pola grawitacyjnego. Pole grawitacyjne łączy ciała i cząstki z masą spoczynkową. Do rozchodzenia się pola grawitacyjnego w postaci fal grawitacyjnych (wirtualnych grawitonów) nie jest wymagane żadne medium. Oddziaływanie grawitacyjne jest najsłabsze w swojej sile, dlatego w mikroświecie jest nieistotne ze względu na znikomość mas cząstek; w makroświecie jego manifestacja jest zauważalna i powoduje np. upadek ciał na Ziemię oraz w megaświecie. odgrywa wiodącą rolę ze względu na ogromne masy ciał w megaświecie i zapewnia m.in. obrót Księżyca i sztucznych satelitów wokół Ziemi; powstawanie i ruch planet, planetoid, komet i innych ciał Układ Słoneczny i jego integralność; powstawanie i ruch gwiazd w galaktykach - gigantycznych układach gwiezdnych, obejmujących aż do setek miliardów gwiazd, połączonych wzajemną grawitacją i wspólnym pochodzeniem, a także ich integralnością; integralność gromad galaktyk – układów stosunkowo blisko siebie położonych galaktyk, połączonych siłami grawitacyjnymi; integralność Metagalaktyki - układu wszystkich znanych gromad galaktyk połączonych siłami grawitacyjnymi, jako badana część Wszechświata, integralność całego Wszechświata. Oddziaływanie grawitacyjne warunkuje koncentrację materii rozproszonej we Wszechświecie i jej włączenie w nowe cykle rozwojowe.

„Interakcja elektromagnetyczna jest wywoływana przez ładunki elektryczne i jest przenoszona” 1 przez fotony pola elektromagnetycznego na dowolne duże odległości. Pole elektromagnetyczne wiąże ciała i cząstki posiadające ładunki elektryczne. Ponadto stacjonarne ładunki elektryczne są połączone tylko składową elektryczną pola elektromagnetycznego w postaci pole elektryczne, a poruszające się ładunki elektryczne są połączone zarówno przez składową elektryczną, jak i magnetyczną pola elektromagnetycznego. Do propagacji pola elektromagnetycznego w postaci fal elektromagnetycznych nie jest wymagany żaden dodatkowy ośrodek, gdyż „zmienne pole magnetyczne wytwarza zmienne pole elektryczne, które z kolei jest źródłem zmiennego pola magnetycznego” 2. „Interakcja elektromagnetyczna może objawiać się zarówno przyciąganiem (między różnymi ładunkami), jak i odpychaniem (między” 3 podobnymi ładunkami). Oddziaływanie elektromagnetyczne jest znacznie silniejsze niż oddziaływanie grawitacyjne. Przejawia się zarówno w mikrokosmosie, jak i makrokosmosie i megaświecie, ale w makrokosmosie pełni wiodącą rolę. Oddziaływanie elektromagnetyczne zapewnia oddziaływanie elektronów z jądrami. Oddziaływanie międzyatomowe i międzycząsteczkowe ma charakter elektromagnetyczny, dzięki niemu np. istnieją cząsteczki i realizowana jest chemiczna forma ruchu materii, istnieją ciała i określa się ich stany skupienia, sprężystość, tarcie, napięcie powierzchniowe cieczy, funkcje widzenia. Zatem oddziaływanie elektromagnetyczne zapewnia stabilność atomów, cząsteczek i ciał makroskopowych.

Oddziaływanie słabe obejmuje cząstki elementarne posiadające masę spoczynkową; przenoszone są one przez „wiony” pól o wielkości 4 mierników. Słabe pola interakcji łączą różne cząstki elementarne z masą spoczynkową. Oddziaływanie słabe jest znacznie słabsze niż siła elektromagnetyczna, ale silniejsze niż siła grawitacyjna. Ze względu na swoje krótkie działanie objawia się jedynie w mikrokosmosie powodując np. większość samorozpadów cząstek elementarnych (np. wolny neutron samoczynnie rozpada się przy udziale ujemnie naładowanego bozonu cechowania w proton , elektron i antyneutrino elektronowe, czasami wytwarza to również foton), oddziaływanie neutrin z resztą substancji.

Silne oddziaływanie objawia się wzajemnym przyciąganiem hadronów, do których zaliczają się struktury kwarkowe, na przykład mezony dwukwarkowe i nukleony trzykwarkowe. Jest przenoszony przez gluony pól gluonowych. Pola gluonowe wiążą hadrony. Jest to najsilniejsze oddziaływanie, ale ze względu na swoje krótkie działanie objawia się jedynie w mikrokosmosie, zapewniając np. połączenie kwarków w nukleonach, połączenie nukleonów w jądrach atomowych, zapewniając ich stabilność. Silne oddziaływanie jest 1000 razy silniejsze niż oddziaływanie elektromagnetyczne i zapobiega odlatywaniu podobnie naładowanych protonów zjednoczonych w jądrze. Dzięki silnemu oddziaływaniu możliwe są także reakcje termojądrowe, w których kilka jąder łączy się w jedno. Reaktory termojądrowe to gwiazdy, które tworzą wszystko. pierwiastki chemiczne cięższy od wodoru. Ciężkie jądra wielonukleonowe stają się niestabilne i ulegają rozszczepieniu, ponieważ ich rozmiary przekraczają już odległość, przy której objawia się silne oddziaływanie.

"W rezultacie badania eksperymentalne oddziaływania cząstek elementarnych... odkryto, że przy wysokich energiach zderzeń protonów - około 100 GeV - ... oddziaływania słabe i elektromagnetyczne nie różnią się - można je uznać za pojedyncze oddziaływanie elektrosłabe." 1 Zakłada się, że „przy energii 10 15 GeV łączy je oddziaływanie silne, a przy” 2 „jeszcze wyższych energiach oddziaływania cząstek (do 10 19 GeV) lub przy ekstremalnie wysoka temperatura W materii wszystkie cztery podstawowe oddziaływania charakteryzują się tą samą siłą, tj. reprezentują jedno oddziaływanie” 3 w postaci „supersiły”. Być może takie warunki wysokoenergetyczne istniały na początku rozwoju Wszechświata, który wyłonił się z fizycznej próżni. W procesie dalszej ekspansji Wszechświata, któremu towarzyszy szybkie chłodzenie powstałej materii, oddziaływanie całkowe podzielono najpierw na elektrosłabe, grawitacyjne i silne, a następnie oddziaływanie elektrosłabe podzielono na elektromagnetyczne i słabe, tj. na cztery zasadniczo różne interakcje.

BIBLIOGRAFIA:

Karpenkov, S. Kh. Podstawowe pojęcia nauk przyrodniczych [Tekst]: podręcznik. podręcznik dla uniwersytetów / S. Kh. Karpenkov. – wyd. 2, poprawione. i dodatkowe – M.: Projekt Akademicki, 2002. – 368 s.

Koncepcje nowoczesne nauki przyrodnicze[Tekst]: podręcznik. dla uczelni / wyd. V. N. Lavrinenko, V. P. Ratnikova. – wyd. 3, poprawione. i dodatkowe – M.: UNITY-DANA, 2005. – 317 s.

Filozoficzne problemy nauk przyrodniczych [Tekst]: podręcznik. podręcznik dla doktorantów i studentów filozofii. i naturalne udawane. un-tov / wyd. S. T. Melyukhina. – M.: Szkoła wyższa, 1985. – 400 s.

Tsyupka, V.P. Przyrodniczo-naukowy obraz świata: koncepcje współczesnych nauk przyrodniczych [Tekst]: podręcznik. zasiłek / wiceprezes Tsyupka. – Biełgorod: IPK NRU „BelSU”, 2012. – 144 s.

Tsyupka, V. P. Koncepcje współczesnej fizyki składające się na współczesny fizyczny obraz świata [Zasoby elektroniczne] // Naukowe archiwum elektroniczne Akademia Rosyjska Nauki przyrodnicze: korespondencja. elektron. naukowy konf. Adres URL „Koncepcje współczesnych nauk przyrodniczych czy przyrodniczo-naukowy obraz świata”: http://site/article/6315(wysłano: 31.10.2011)

Yandex. Słowniki. [Zasoby elektroniczne] Adres URL: http://slovari.yandex.ru/

1Karpenkow S.Ch. Podstawowe pojęcia nauk przyrodniczych. M. Projekt akademicki. 2002. s. 60.

2Filozoficzne problemy nauk przyrodniczych. M. Szkoła wyższa. 1985. s. 181.

3Karpenkow S.Ch. Podstawowe pojęcia nauk przyrodniczych... s. 60.

1Karpenkow S.Ch. Podstawowe pojęcia nauk przyrodniczych... S. 79.

1Karpenkow S.Ch.

1Filozoficzne problemy nauk przyrodniczych... s. 178.

2 Tamże. s. 191.

1Karpenkow S.Ch. Podstawowe pojęcia nauk przyrodniczych... s. 67.

1Karpenkow S.Ch. Podstawowe pojęcia nauk przyrodniczych... s. 68.

3Filozoficzne problemy nauk przyrodniczych... S. 195.

4Karpenkow S.Ch. Podstawowe pojęcia nauk przyrodniczych... s. 69.

1Karpenkow S.Ch. Podstawowe pojęcia nauk przyrodniczych... s. 70.

2Koncepcje współczesnych nauk przyrodniczych. M. JEDNOŚĆ-DANA. 2005. s. 119.

3Karpenkow S.Ch. Podstawowe pojęcia nauk przyrodniczych... S. 71.

Tsyupka V.P. O ROZUMIENIU RUCHU MATERII, JEGO ZDOLNOŚCI DO SAMOROZWOJU, A TAKŻE KOMUNIKACJI I INTERAKCJI PRZEDMIOTÓW MATERIAŁOWYCH WE WSPÓŁCZESNYM NAUCE PRZYRODNICZEJ // Elektroniczne archiwum naukowe.
Adres URL: (data dostępu: 17.03.2020).

Leptony nie biorą udziału w oddziaływaniach silnych. elektron. pozyton. mion. Neutrino jest lekką cząstką neutralną, która uczestniczy tylko w słabych i oddziaływanie grawitacyjne. neutrino (# strumień). kwarki. nośniki oddziaływań: fotonowy kwant światła...

Żądanie „Badania podstawowe” przekierowuje tutaj; zobacz także inne znaczenia. Nauki podstawowe to dziedzina wiedzy, która obejmuje teoretyczne i eksperymentalne badania naukowe nad zjawiskami podstawowymi (w tym... ... Wikipedia

Zapytanie „Cząstki elementarne” zostało przekierowane tutaj; zobacz także inne znaczenia. Cząstka elementarna to zbiorcze określenie odnoszące się do mikroobiektów w skali subjądrowej, których nie da się rozłożyć na części składowe. Powinien być w... ...Wikipedii

Cząstka elementarna to zbiorczy termin odnoszący się do mikroobiektów w skali subjądrowej, które nie mogą (lub nie zostało jeszcze udowodnione, że są) podzielone na części składowe. Ich strukturę i zachowanie bada fizyka cząstek elementarnych. Koncepcja... ...Wikipedia

elektron- ▲ cząstka podstawowa mająca element, ładunek elektronowy, cząstkę elementarną naładowaną ujemnie, z elementarną ładunek elektryczny. ↓ … Słownik ideograficzny języka rosyjskiego

Cząstka elementarna to zbiorczy termin odnoszący się do mikroobiektów w skali subjądrowej, które nie mogą (lub nie zostało jeszcze udowodnione, że są) podzielone na części składowe. Ich strukturę i zachowanie bada fizyka cząstek elementarnych. Koncepcja... ...Wikipedia

Termin ten ma inne znaczenia, patrz Neutrino (znaczenia). neutrino elektronowe neutrino mionowe neutrino tau Symbol: νe νμ ντ Skład: Cząstka elementarna Rodzina: Fermiony ... Wikipedia

Rodzaj oddziaływań podstawowych (wraz z grawitacją, słabych i silnych), który charakteryzuje się udziałem pola elektromagnetycznego (patrz Pole elektromagnetyczne) w procesach interakcji. Pole elektromagnetyczne (w fizyce kwantowej... ... Wielka encyklopedia radziecka

Jedna z najbardziej niejednoznacznych filozofii. pojęcia, którym nadawane jest jedno (lub kilka) z następujących znaczeń: 1) coś, czego charakterystycznymi cechami są rozciągłość, położenie w przestrzeni, masa, ciężar, ruch, bezwładność, opór,... ... Encyklopedia filozoficzna

Książki

• Kinetyczna teoria grawitacji i podstawy jednolitej teorii materii, V. Ya. Wszystkie materialne obiekty Natury (zarówno materialne, jak i pole) są odrębne. Składają się z elementarnych cząstek w kształcie sznurka. Nieodkształcona struna podstawowa to cząstka pola...

Jednostki miary wielkości fizycznych przy opisie zjawisk zachodzących w mikroświecie dzielimy na podstawowe i pochodne, które wyznacza się poprzez matematyczny zapis praw fizyki.
Ze względu na fakt, że wszystkie zjawiska fizyczne zachodzą w przestrzeni i czasie, za podstawowe jednostki przyjmuje się przede wszystkim jednostki długości i czasu, a następnie jednostkę masy. Podstawowe jednostki: długości l, czas t, masa m - otrzymują określony wymiar. Wymiary jednostek pochodnych wyznaczają wzory wyrażające pewne prawa fizyczne.
Wymiary głównych jednostek fizycznych dobierane są tak, aby były wygodne w zastosowaniu w praktyce.
W układzie SI akceptowane są następujące wymiary: długości [ l] = m (metr), czas [t] = s (sekunda), masa [t] = kg (kilogram).
W systemie CGS jako jednostki podstawowe przyjmuje się następujące wymiary: długość [/] = cm (centymetr), czas [t] = s (sekunda) i masa [t] = g (gram). Do opisu zjawisk zachodzących w mikrokosmosie można wykorzystać zarówno jednostki SI, jak i CGS.
Oszacujmy rzędy wielkości długości, czasu i masy w zjawiskach mikroświata.
Oprócz ogólnie przyjętych systemy międzynarodowe Jednostki SI i CGS również wykorzystują „naturalne układy jednostek” oparte na uniwersalnych stałych fizycznych. Te układy jednostek są szczególnie istotne i są stosowane w różnych teoriach fizycznych. W naturalnym układzie jednostek za podstawowe jednostki przyjmuje się stałe podstawowe: prędkość światła w próżni – с, stała Plancka – ћ, stała grawitacyjna G N, stała Boltzmanna – k: liczba Avogadra – N A itd. W układzie naturalnym jednostek Plancka przyjmuje się c = ћ = G N = k = 1. Ten układ jednostek stosowany jest w kosmologii do opisu procesów, w których jednocześnie istotne są efekty kwantowe i grawitacyjne (teorie czarnych dziur, teorie wczesnego Wszechświata).
W naturalnym układzie jednostek rozwiązano problem naturalnej jednostki długości. Można to uznać za długość fali Comptona λ 0, która jest określona przez masę cząstki M: ​​λ 0 = ћ/Мс.
Długość charakteryzuje wielkość obiektu. Zatem dla elektronu klasyczny promień wynosi r 0 = e 2 /m e c 2 = 2,81794·10 -13 cm (e, m e - ładunek i masa elektronu). Klasyczny promień elektronu oznacza promień naładowanej kuli o ładunku e (rozkład jest sferycznie symetryczny), przy którym energia pola elektrostatycznego kuli ε = γе 2 /r 0 jest równa reszcie energia elektronu me c 2 (używana przy rozważaniu rozpraszania światła Thompsona).
Wykorzystywany jest również promień orbity Bohra. Definiuje się ją jako odległość od jądra, w której najprawdopodobniej znajduje się elektron w niewzbudzonym atomie wodoru
a 0 = ћ 2 /m e e 2 (w układzie SGS) i a 0 = (α/4π)R = 0,529·10 -10 m (w układzie SI), α = 1/137.
Rozmiar jądra r ≈ 10 -13 cm (1 femtometr). Charakterystyczne wymiary układów atomowych to 10 -8, układy jądrowe to 10 -12 ÷ 10 -13 cm.
Czas zmienia się w szerokim zakresie i jest definiowany jako stosunek odległości R do prędkości obiektu v. Dla mikroobiektów τ trucizna = R/v = 5,10 -12 cm/10 9 cm/s ~ 5,10 -22 s;
τ element h = 10 -13 cm/3,10 10 cm/s = 3,10 -24 s.
Szerokie rzesze obiekty zmieniają się od 0 do M. Zatem masa elektronu m e ≈ 10 -27 g, masa protonu
m р ≈ 10 -24 g (system SGS). Jedna jednostka masy atomowej stosowana w fizyce atomowej i jądrowej, 1 amu. = M(C)/12 w jednostkach masy atomu węgla.
Do podstawowych cech mikroobiektów zalicza się ładunek elektryczny, a także cechy niezbędne do identyfikacji cząstki elementarnej.
Ładunek elektryczny cząstki Q zwykle mierzy się w jednostkach ładunku elektronowego. Ładunek elektronu e = 1,6·10 -19 kulombów. Dla cząstek w stanie wolnym Q/e = ±1,0, a dla kwarków wchodzących w skład hadronów Q/e = ±2/3 i ±1/3.
W jądrach ładunek zależy od liczby protonów Z zawartych w jądrze. Ładunek protonu jest w wartości bezwzględnej równy ładunkowi elektronu.
Aby zidentyfikować cząstkę elementarną, musisz wiedzieć:
I – spin izotopowy;
J – wewnętrzny moment pędu – spin;
P – parytet przestrzenny;
C – parzystość ładunku;
G - G-parzystość.
Informacje te zapisuje się w postaci wzoru I G (J PC).
Kręcić się− jedna z najważniejszych cech cząstki, dla której wykorzystuje się podstawową stałą Plancka h lub ћ = h/2π = 1,0544·10 -27 [erg-s]. Bozony mają spin całkowity w jednostkach ћ: (0,1, 2,...)ћ, fermiony mają spin półcałkowity (1/2, 3/2,.. .)ћ. W klasie cząstek supersymetrycznych wartości spinów fermionów i bozonów są odwrócone.

Ryż. 4 ilustruje znaczenie fizyczne spin J analogicznie do klasycznej koncepcji momentu pędu cząstki o masie m = 1 g poruszającej się z prędkością v = 1 cm/s po okręgu o promieniu r = 1 cm. W fizyce klasycznej moment pędu J = mvr = L (L – moment orbitalny). W mechanice kwantowej J = = 10 27 ћ = 1 erg·s dla tych samych parametrów obiektu poruszającego się po okręgu, gdzie ћ = 1,05·10 -27 erg·s.
Rzut spinu cząstki elementarnej na kierunek jej pędu nazywa się helikalnością. Helikalność bezmasowej cząstki o dowolnym spinie przyjmuje tylko dwie wartości: wzdłuż lub przeciwnie do kierunku pędu cząstki. Dla fotonu możliwe wartości helikalności są równe ±1, dla bezmasowego neutrina helikalność jest równa ±1/2.
Spinowy moment pędu jądra atomowego definiuje się jako sumę wektorową spinów cząstek elementarnych tworzących układ kwantowy i orbitalnych momentów kątowych tych cząstek wynikających z ich ruchu w układzie. Pęd orbitalny || i pęd wirowy || nabrać dyskretnego znaczenia. Pęd orbitalny || = ћ[ l(l+1)] 1/2 , gdzie l− orbitalna liczba kwantowa (może przyjmować wartości 0, 1,2,...), wewnętrzny moment pędu || = ћ 1/2 gdzie s jest liczbą kwantową spinu (może przyjmować wartości zerowe, całkowite lub półcałkowite J, całkowity moment pędu jest równy sumie + = .
Jednostki pochodne obejmują: energię cząstek, prędkość, prędkość zastępującą dla cząstek relatywistycznych, moment magnetyczny itp.
Energia cząstka w spoczynku: E = mc 2 ; poruszająca się cząstka: E = m 2 do 4 + p 2 do 2.
Dla cząstek nierelatywistycznych: E = mc 2 + p 2 /2m; dla cząstek relatywistycznych o masie m = 0: E = śr.
Jednostki energii - eV, keV, MeV, GeV, TeV, ... 1 GeV = 10 9 eV, 1 TeV = 10 12 eV,
1 eV = 1,6·10 -12 erg.
Prędkość cząstek β = v/c, gdzie c = 3,10 10 cm/s to prędkość światła. Decyduje o tym prędkość cząstki najważniejsza cecha jako współczynnik Lorentza cząstki γ = 1/(1-β 2) 1/2 = E/mc 2. Zawsze γ > 1- Dla cząstek nierelatywistycznych 1< γ < 2, а для релятивистских частиц γ > 2.
W fizyce wysokich energii prędkość cząstki β jest bliska 1 i jest trudna do wyznaczenia dla cząstek relatywistycznych. Dlatego zamiast prędkości stosuje się prędkość y, która jest powiązana z prędkością zależnością y = (1/2)ln[(1+β)/(1-β)] = (1/2)ln[(E +p)/(E-p)]. Prędkość waha się od 0 do ∞.

Funkcjonalną zależność między prędkością cząstek a szybkością pokazano na ryc. 5. Dla cząstek relatywistycznych w β → 1, E → p, wówczas zamiast szybkości możemy zastosować pseudoprędkość η, która jest określona przez kąt wyjścia cząstki θ, η = (1/2)ln tan(θ/2) . W przeciwieństwie do prędkości, prędkość jest wielkością addytywną, tj. y 2 = y 0 + y 1 dla dowolnego układu odniesienia oraz dla dowolnych cząstek relatywistycznych i nierelatywistycznych.
Moment magnetyczny μ = Iπr 2 /c, gdzie prąd I = ev/2πr powstaje w wyniku rotacji ładunku elektrycznego. Zatem każda naładowana cząstka ma moment magnetyczny. Rozważając moment magnetyczny elektronu, stosuje się magneton Bohra
μ B = eћ/2m e c = 0,5788·10 -14 MeV/G, elektronowy moment magnetyczny = g·μ B ·. Współczynnik g nazywany jest współczynnikiem żyromagnetycznym. Dla elektronu g = /μ B · = 2, ponieważ J = ћ/2, = μ B pod warunkiem, że elektron jest punktową cząstką bez struktury. Współczynnik żyromagnetyczny g zawiera informację o strukturze cząstki. Wielkość (g − 2) mierzy się w doświadczeniach mających na celu badanie struktury cząstek innych niż leptony. W przypadku leptonów wartość ta wskazuje na rolę wyższych poprawek elektromagnetycznych (patrz dalszy rozdział 7.1).
W fizyce jądrowej stosuje się magneton jądrowy μ i = eћ/2m p c, gdzie m p jest masą protonu.

2.1.1. System Heaviside i jego powiązanie z systemem GHS

W układzie Heaviside'a przyjmuje się, że prędkość światła c i stała Plancka ћ są równe jedności, tj. с = ћ = 1. Podstawowymi jednostkami miary są jednostki energii − MeV lub MeV -1, natomiast w systemie GHS głównymi jednostkami miary są [g, cm, s]. Następnie korzystając z zależności: E = mc 2 = m = MeV, l= ћ/mc = MeV -1, t = ћ/mc 2 = MeV -1, otrzymujemy połączenie pomiędzy systemem Heaviside i systemem SGS w postaci:

• m(g) = m(MeV) 2 10 -27,
• l(cm) = l(MeV -1) 2 10 -11 ,
• t (s) = t (MeV -1) b.b 10 -22.

System Heaviside'a stosowany jest w fizyce wysokich energii do opisu zjawisk zachodzących w mikrokosmosie i opiera się na wykorzystaniu stałych naturalnych c i ћ, które są decydujące w mechanice relatywistycznej i kwantowej.
Wartości liczbowe odpowiednich wielkości w układzie CGS dla elektronu i protonu podano w tabeli. 3 i można go używać do przenoszenia z jednego systemu do drugiego.

Tabela 3. Wartości liczbowe wielkości w układzie CGS dla elektronu i protonu

2.1.2. Jednostki Plancka (naturalne).

Rozważając efekty grawitacyjne, wprowadza się skalę Plancka w celu pomiaru energii, masy, długości i czasu. Jeżeli energia grawitacyjna obiektu jest równa jego energii całkowitej, tj.

To
długość = 1,6·10 -33 cm,
masa = 2,2·10 -5 g = 1,2·10 19 GeV,
czas = 5,4·10 -44 s,
Gdzie = 6,67·10 -8 cm 2 ·g -1 ·s -2 .

Efekty grawitacyjne są znaczące, gdy energia grawitacyjna obiektu jest porównywalna z jego energią całkowitą.

2.2. Klasyfikacja cząstek elementarnych

Pojęcie „cząstki elementarnej” powstało wraz z ustaleniem dyskretnej natury struktury materii na poziomie mikroskopowym.

Atomy → jądra → nukleony → partony (kwarki i gluony)

We współczesnej fizyce termin „cząstki elementarne” jest używany do określenia dużej grupy maleńkich zauważony cząstki materii. Ta grupa cząstek jest bardzo obszerna: p protony, n neutrony, π- i K-mezony, hiperony, cząstki czarowane (J/ψ...) i wiele rezonansów (w sumie
~ 350 cząstek). Cząstki te nazywane są „hadronami”.
Okazało się, że cząstki te nie są elementarne, ale reprezentują układy złożone, których składniki są naprawdę elementarne lub, jak zaczęto je nazywać, „ fundamentalny „ cząstki − partony, odkryte podczas badania struktury protonu. Badanie właściwości partonów umożliwiło ich identyfikację kwarki I gluony, wprowadzone przez Gell-Manna i Zweiga przy klasyfikacji obserwowalnych cząstek elementarnych. Kwarki okazały się fermionami o spinie J = 1/2. Przypisano im ułamkowe ładunki elektryczne i liczbę barionową B = 1/3, gdyż barion o B = 1 składa się z trzech kwarków. Ponadto, aby wyjaśnić właściwości niektórych barionów, konieczne stało się wprowadzenie nowej liczby kwantowej – koloru. Każdy kwark ma trzy stany barwne, oznaczone indeksami 1, 2, 3 lub słowami czerwony (R), zielony (G) i niebieski (B). Kolor nie objawia się w żaden sposób w obserwowanych hadronach i działa jedynie wewnątrz nich.
Do chwili obecnej odkryto 6 smaków (rodzajów) kwarków.
W tabeli 4 pokazuje właściwości kwarków dla jednego stanu barwnego.

Tabela 4. Właściwości kwarków

Aromat	Masa, MeV/s 2	I	ja 3	Q q/e	S	Z	B	T
wstajesz	330; (5)	1/2	1/2	2/3	0	0	0	0
w dół	340; (7)	1/2	-1/2	-1/3	0	0	0	0
to dziwne	450; (150)	0	0	-1/3	-1	0	0	0
z urokiem	1500	0	0	2/3	0	1	0	0
b piękno	5000	0	0	-1/3	0	0	-1	0
prawda	174000	0	0	2/3	0	0	0	1

Dla każdego smaku kwarka wskazana jest jego masa (w nawiasach podano masy kwarków składowych i masy obecnych kwarków), spin izotopowy I i 3. rzut spinu izotopowego I 3, ładunek kwarku Q q /e i kwant liczby s, c, b, t. Oprócz tych liczb kwantowych często stosuje się hiperładunek liczby kwantowej Y = B + s + c + b+ t. Istnieje związek pomiędzy rzutem spinu izotopowego I 3, ładunkiem elektrycznym Q i hiperładowaniem Y: Q = I 3 + (1/2)Y.
Ponieważ każdy kwark ma 3 kolory, należy wziąć pod uwagę 18 kwarków. Kwarki nie mają struktury.
Jednocześnie wśród cząstek elementarnych istniała cała klasa cząstek zwana „ leptony„Są to także cząstki elementarne, czyli nie mają struktury. Jest ich sześć: trzy naładowane e, μ, τ i trzy obojętne ν e, ν μ, ν τ. Leptony uczestniczą jedynie w oddziaływaniach elektromagnetycznych i słabych. Leptony i kwarki o spinie półcałkowitym J = (n+1/2)ћ, n = 0, 1,... . należą do fermionów podstawowych. Obserwuje się niesamowitą symetrię pomiędzy leptonami i kwarkami: sześć leptonów i sześć kwarków.
W tabeli Rysunek 5 przedstawia właściwości podstawowych fermionów: ładunek elektryczny Q i w jednostkach ładunku elektronu i masę cząstki m. Leptony i kwarki łączą się w trzy generacje (I, II i III). Dla każdej generacji suma ładunków elektrycznych ∑Q i = 0, biorąc pod uwagę 3 ładunki kolorowe na każdy kwark. Każdemu fermionowi odpowiada antyfermion.
Oprócz charakterystyki cząstek wskazanych w tabeli, ważna rola dla leptonów grają liczby leptonowe: elektronowy L e równy +1 dla e - i ν e , mionowy L μ równy +1 dla μ - i ν μ oraz taoniczny L τ równy +1 dla τ - i ν τ , które odpowiadają smakom leptonów biorących udział w określonych reakcjach i są wielkościami konserwatywnymi. W przypadku leptonów liczba barionowa B = 0.

Tabela 5. Właściwości podstawowych fermionów

Otaczająca nas materia składa się z fermionów pierwszej generacji o niezerowej masie. Wpływ cząstek drugiej i trzeciej generacji objawił się we wczesnym Wszechświecie. Wśród cząstek elementarnych szczególną rolę odgrywają fundamentalne bozony cechowania, które posiadają całkowitą wewnętrzną liczbę kwantową spinu J = nћ, n = 0, 1, .... Bozony cechowania odpowiadają za cztery rodzaje oddziaływań fundamentalnych: silne ( gluon g), elektromagnetyczny (foton γ), słaby (bozony W ± , Z 0), grawitacyjny (grawiton G). Są to również bezstrukturalne cząstki podstawowe.
W tabeli 6 pokazuje właściwości podstawowych bozonów, które w teoriach cechowania są kwantami pola.

Tabela 6. Właściwości bozonów podstawowych

Nazwa	Opłata	Waga	Kręcić się	Interakcje
Grawiton, G	0	0	2	Grawitacyjny
Foton, γ	0	< 3·10 -27 эВ	1	Elektromagnetyczny
Naładowane bozony wektorowe, W ±	±1	80,419 GeV/s 2	1	Słaby
Bozon wektora neutralnego, Z 0	0	91,188 GeV/s 2	1	Słaby
Gluony, g 1 , ... , g 8	0	0	0	Mocny
Higgsa, H 0 , H ±	0	> 100 GeV/s 2	0

Oprócz właściwości bozonów otwartego cechowania γ, W ±, Z 0, g 1,..., g 8, w tabeli przedstawiono właściwości nieodkrytych dotychczas bozonów: grawitonu G i bozonów Higgsa H 0, H ±.
Rozważmy teraz najbardziej duża grupa elementarne cząstki silnie oddziałujące – hadrony, dla wyjaśnienia budowy których wprowadzono pojęcie kwarków.
Hadrony dzielą się na mezony i bariony. Mezony zbudowane są z kwarka i antykwarka (q). Bariony składają się z trzech kwarków (q 1 q 2 q 3).
W tabeli 7 zawiera listę właściwości głównych hadronów. (Szczegółowe tabele można znaleźć w The European Physical Journal C, Rev. of Particle Phys., v.15, nr 1–4, 2000.)

Tabela 7. Właściwości hadronów

	Nazwa	Masa, MeV/s 2	Czas życia, s	Tryby rozpadu	Skład kwarkowy
	Piwonia π ± 1 - (0 --+) π 0	139.567 134.965	2,6·10 -8 0,83·10 -16	π ± → μ ± + ν π 0 → γ + γ	(u), (d) (u - d)/√2
	η-mezon η 0 0 + (0 -+)	548.8	Г=1,18±0,11 keV	η 0 → γ + γ; 3π 0 →π + + π -0 + π --	do 1 (u + d) + do 2 (s)
				(nas) (D) (D)
	D ± D0	1869.3 1864.5	10,69·10 -13 4,28·10 -13	D ± → e ± + X re 0 → e + + X -	(płyta CD) (C)
	F ± =	1969.3	4,36·10 -13	→ ρ 0 + π ±	(c, s)
	B ± B 0	5277.6 5279.4	13.1·10 -13 13.1·10 -13	B ± → + π ± B 0 →+ π -0 +	(u), (b) d), b)
B	Proton str Neutron r	938.3 939.5	> 10 33 lata 898 ±16	n → р + e - +	uud udd
	Λ		2,63·10 -10	Λ → p + π -	ud
	Σ + Σ 0 Σ -	1189.4 1192 1197	0,8·10 -10 5,8·10 -20 1,48·10 -10	Σ + →p + π 0 Σ 0 → Λ+ γ Σ - →n + π -	u nas ud dds
	Ξ 0 Ξ -	1314.9 1321	2,9·10 -10 1,64·10 -10	Ξ 0 → Λ+ π 0 Ξ - → Λ + π -	my dss
	Ω -	1672	0,8·10 -10	Ω - → Λ+ K -	sss
	Σ s		Σ с →+ π →Ξ - π + π + →l - l	uc usc dsc udb

Kwarkowa struktura hadronów pozwala wyróżnić w tej dużej grupie cząstek hadrony niedziwne, które składają się z kwarków niedziwnych (u, d), hadrony dziwne, do których zalicza się kwark dziwny s, hadrony czarowane zawierające c- kwark, ładne hadrony (hadrony dolne) z kwarkiem b.
W tabeli przedstawiono właściwości tylko niewielkiej części hadronów: mezonów i barionów. Pokazano ich masę, czas życia, główne tryby rozpadu i skład kwarków. Dla mezonów liczba barionowa B = O i liczba leptonowa L = 0. Dla barionów liczba barionowa B = 1, liczba leptonowa L = 0. Mezony to bozony (spin całkowity), bariony to fermiony (spin półcałkowity) ).
Dalsze rozważenie właściwości hadronów pozwala połączyć je w multiplety izotopowe, składające się z cząstek o tych samych liczbach kwantowych (liczba barionowa, spin, parzystość wewnętrzna, obcość) i podobnych masach, ale o różnych ładunkach elektrycznych. Każdy multiplet izotopowy charakteryzuje się spinem izotopowym I, który określa całkowitą liczbę cząstek wchodzących w skład multipletu, równą 2I + 1. Isospin może przyjmować wartości 0, 1/2, 1, 3/2, 2, . .., tj. możliwe jest istnienie izotopowych singletów, dubletów, tripletów, kwartetów itp. Zatem proton i neutron tworzą dublet izotopowy, mezony π + -, π - -, π 0 - uważa się za tryplet izotopowy.
Bardziej złożonymi obiektami w mikrokosmosie są jądra atomowe. Jądro atomowe składa się z protonów Z i N neutronów. Suma Z + N = A to liczba nukleonów w danym izotopie. Często tabele podają wartość uśrednioną dla wszystkich izotopów, wtedy staje się ona ułamkowa. Znane są jądra, dla których wskazane wartości mieszczą się w granicach: 1< А < 289, 1 < Z < 116.
Cząstki wymienione powyżej są rozpatrywane w ramach Modelu Standardowego. Zakłada się, że poza Modelem Standardowym może istnieć inna grupa cząstek elementarnych – cząstki supersymetryczne (SUSY). Muszą zapewnić symetrię pomiędzy fermionami i bozonami. W tabeli 8 pokazuje oczekiwane właściwości tej symetrii.

2.3. Terenowe podejście do problemu interakcji

2.3.1 Właściwości oddziaływań fundamentalnych

O ogromnej różnorodności zjawisk fizycznych zachodzących podczas zderzeń cząstek elementarnych decydują jedynie cztery rodzaje oddziaływań: elektromagnetyczne, słabe, silne i grawitacyjne. W teorii kwantów oddziaływanie opisuje się w kategoriach wymiany określonych kwantów (bozonów) związanych z danym rodzajem oddziaływania.
Aby wizualnie przedstawić interakcję cząstek, amerykański fizyk R. Feynman zaproponował użycie diagramów, które otrzymały jego imię. Diagramy Feynmana opisują dowolny proces interakcji, gdy zderzają się dwie cząstki. Każda cząstka biorąca udział w procesie jest reprezentowana przez linię na diagramie Feynmana. Wolny lewy lub prawy koniec linii wskazuje, że cząstka znajduje się odpowiednio w stanie początkowym lub końcowym. Linie wewnętrzne na diagramach (tj. linie, które nie mają wolnych końców) odpowiadają tzw. cząstkom wirtualnym. Są to cząstki powstałe i wchłonięte w procesie interakcji. Nie można ich zarejestrować, w przeciwieństwie do cząstek rzeczywistych. Interakcja cząstek na diagramie jest reprezentowana przez węzły (lub wierzchołki). Rodzaj oddziaływania charakteryzuje się stałą sprzężenia α, którą można zapisać jako: α = g 2 /ћc, gdzie g jest ładunkiem źródła oddziaływania i jest główną charakterystyką ilościową siły działającej pomiędzy cząstkami. W oddziaływaniu elektromagnetycznym α e = e 2 /ћc = 1/137.

Ryc.6. Diagram Feynmana.

Proces a + b →с + d w postaci diagramu Feynmana (rys. 6) wygląda następująco: R jest cząstką wirtualną wymienianą pomiędzy cząstkami a i b podczas oddziaływania określonego przez stałą oddziaływania α = g 2 /ћc, charakteryzujący siłę oddziaływania na odległość równą promieniowi oddziaływania.
Cząstka wirtualna może mieć masę M x i podczas wymiany tej cząstki zostaje przeniesiony 4-pęd t = −q 2 = Q 2.
W tabeli Rysunek 9 przedstawia charakterystykę różnych typów interakcji.

Oddziaływania elektromagnetyczne . Najpełniej i konsekwentnie zbadano oddziaływania elektromagnetyczne, jakim podlegają wszystkie naładowane cząstki i fotony. Nośnikiem oddziaływania jest foton. W przypadku sił elektromagnetycznych stała interakcji jest liczbowo równa stałej struktury drobnej α e = e 2 /ћc = 1/137.
Przykładami najprostszych procesów elektromagnetycznych są efekt fotoelektryczny, efekt Comptona, powstawanie par elektron-pozyton, a dla cząstek naładowanych - rozpraszanie jonizacyjne i bremsstrahlung. Teoria tych oddziaływań – elektrodynamika kwantowa – jest najdokładniejszą teorią fizyczną.

Słabe interakcje. Po raz pierwszy zaobserwowano słabe oddziaływania podczas rozpadu beta jąder atomowych. I jak się okazało, rozpady te są związane z przemianą protonu w neutron w jądrze i odwrotnie:
p → n + mi + + ν mi, n → p + mi - + mi. Możliwe są także reakcje odwrotne: wychwyt elektronu e - + p → n + ν e lub antyneutrino e + p → e + + n. Oddziaływanie słabe zostało opisane przez Enrico Fermiego w 1934 roku w kategoriach oddziaływania kontaktowego czterech fermionów zdefiniowanego przez stałą Fermiego
G F = 1,4·10 -49 erg·cm 3 .
Przy bardzo wysokich energiach zamiast oddziaływania kontaktu Fermiego, oddziaływanie słabe opisuje się jako oddziaływanie wymienne, w którym kwant wyposażony w ładunek słaby gw (analogicznie do ładunku elektrycznego) ulega wymianie i oddziałuje pomiędzy fermionami. Kwanty takie zostały po raz pierwszy odkryte w 1983 roku w zderzaczu SppS (CERN) przez zespół kierowany przez Carla Rubbię. Są to bozony naładowane – W ± i bozon obojętny – Z 0, ich masy są odpowiednio równe: m W± = 80 GeV/s 2 i m Z = 90 GeV/s 2. Stała interakcji α W w tym przypadku wyrażana jest poprzez stałą Fermiego:

Tabela 9. Główne typy interakcji i ich charakterystyka