Элементарные частицы. Лилипуты пространства и времени

Элементарные частицы. Лилипуты пространства и времени

После революционных открытий в физике на рубеже XIX–XX вв. было установлено, что атомы делимы и имеют сложное строение – состоят из более мелких частиц, взаимодействующих одна с другой, благодаря чему возможны разные внутриатомные изменения и превращения. Эти частицы были названы элементарными (от лат. elementarius – первоначальный, простейший). Сначала они считались (вместо атомов) последним и неделимым пределом вещества, основой всех материальных объектов или физических тел. Однако в скором времени ученые осознали условность, или относительность, термина «элементарный», потому что выяснилось, что элементарные частицы вовсе не неделимы и совсем не просты, а, наоборот, представляют собой сложные микрообъекты с определенной структурой (устройством или строением), то есть оказалось, что они никак не элементарны. Тем не менее исторически сложившееся название продолжает существовать.

Дальнейшее проникновение науки в глубины микромира было связано с переходом от уровня атомов к уровню элементарных частиц. В качестве первой из них в конце XIX в. был открыт электрон, а затем в первые десятилетия ХХ в. – фотон, протон, позитрон и нейтрон. В середине нынешнего столетия благодаря использованию современной экспериментальной техники было установлено существование более 300 видов элементарных частиц.

Основными их свойствами являются масса, заряд, среднее время жизни и участие в тех или иных типах взаимодействия. Существуют элементарные частицы, не имеющие массы. Это фотоны. Другие частицы по массе делятся на лептоны (от греч. leptos – легкий), мезоны (от греч. mesos – средний) и барионы (от греч. barys – тяжелый). Все известные частицы обладают положительным, отрицательным или нулевым электрическим зарядом. Каждой частице, кроме фотона и двух мезонов, соответствуют античастицы с противоположным зарядом. Не так давно была высказана гипотеза о существовании частиц с дробным электрическим зарядом (1/3 или 2/3 от заряда электрона). Они были названы кварками. Экспериментального подтверждения эта гипотеза пока не нашла. По времени жизни элементарные частицы делятся на стабильные и нестабильные. Стабильных частиц пять: фотон, две разновидности нейтрино, электрон и протон. Именно они играют важнейшую роль в структуре макротел. Все остальные частицы нестабильны. Они существуют около 10-24 – 10-10 с, после чего распадаются. Элементарные частицы со средним временем жизни 10-23 – 10-22 с называются резонансами. Вследствие краткого времени существования они распадаются еще до того, как успеют покинуть атом или атомное ядро. Эти частицы вычислены теоретически, обнаружить их в реальных экспериментах пока не удается.

Важной характеристикой элементарных частиц является тип взаимодействия. По современным представлениям в природе существуют четыре вида взаимодействия в порядке убывания интенсивности: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Сильное взаимодействие происходит на уровне атомных ядер и представляет собой взаимное притяжение и отталкивание их составных частей. Оно действует на расстоянии не более 10-13 см. Сильное взаимодействие очень прочно связывает частицы, в результате чего возникают атомные ядра, обладающие большой прочностью. Они являются весьма устойчивыми, и их трудно разрушить. Электромагнитное взаимодействие в тысячу раз слабее сильного, радиус его действия не ограничен. В результате этого взаимодействия электроны и атомные ядра соединяются в атомы, а атомы – в молекулы. Слабое взаимодействие ответственно за многие распады элементарных частиц. Оно действует на расстоянии от 10-22 до 10-15 см. Гравитационное взаимодействие – самое слабое, не учитываемое в теории элементарных частиц. В космических масштабах оно, наоборот, имеет решающее значение, так как представляет собой не что иное, как всемирное тяготение (взаимное притяжение огромных космических объектов – планет и звезд). Расстояние, на котором оно действует, неограниченно.

Если физические тела состоят из молекул, молекулы – из атомов, а атомы – из элементарных частиц, то логично было бы предположить, что элементарные частицы складываются, в свою очередь, из более мелких частиц. Однако такой вывод сделать невозможно, потому что на элементарном уровне существуют совершенно иные законы и все, к чему мы привыкли в макромире, там абсолютно не действует. Например, мы прекрасно знаем, что если какое-нибудь тело распадается на части, то любая часть будет и по размерам, и по массе меньше исходного целого тела. А если распадется элементарная частица, то вполне может быть, что продукты ее распада окажутся по размерам и по массе больше исходной распавшейся частицы. Это невероятно с позиций привычных представлений. Поэтому правильнее было бы говорить, что элементарные частицы не распадаются, а преобразуются или превращаются. Как это ни удивительно, но одна частица может превращаться в другую. Так же почти каждая элементарная частица может быть как бы «составной частью» любой другой элементарной частицы. Если частицы способны к превращениям и другим сложным изменениям, значит, они имеют какую-то внутреннюю структуру или устройство. Какое? На этот вопрос современная наука пока не в состоянии ответить. Единственное, что можно утверждать, – несомненное наличие у элементарных частиц этой структуры. Однако невозможно говорить, как мы увидели, что она состоит из еще более мелких частиц. Здесь мы сталкиваемся с неведомым пока уровнем существования материи, который лежит глубже сферы элементарных частиц и представляет собой нечто совершенно для нас новое, непривычное, необыкновенное, невыразимое в существующих ныне научных понятиях и не укладывающееся в современные научные представления и теории. Дальнейшее проникновение в глубинные тайны микромира, по всей видимости, будет делом науки XXI в.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.



Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Похожие главы из других книг:

АНДРЕЙ БИТОВ «МИТЬКИ НА ГРАНИЦЕ ВРЕМЕНИ И ПРОСТРАНСТВА»

АНДРЕЙ БИТОВ «МИТЬКИ НА ГРАНИЦЕ ВРЕМЕНИ И ПРОСТРАНСТВА» – Андрей Георгиевич, ваша дружеская расположенность к Митькам известна. Но вот недавно вы прочли нью-йоркским студентам целую публичную лекцию, которая так и называлась – «От Пушкина до Митьков».С Пушкиным


4. Элементарные частицы

4. Элементарные частицы До конца 19 века считалось, что атомы представляют собой неделимые частицы вещества. После революционных открытий в физике, сделанных на рубеже прошлого и нынешнего столетий было установлено, что атомы делимы и имеют сложное строение. Они состоят


§ 3. Трактовка движения, пространства и времени

§ 3. Трактовка движения, пространства и времени В ряде своих работ Д. Кантемир трактует проблемы движения, пространства и времени. В основном он касается их в «Иероглифической истории».Отправной точкой рассуждений мыслителя о движении как таковом является весьма четко


94. Философское понимание пространства и времени

94. Философское понимание пространства и времени Пространство и время – важнейшие атрибуты бытия. В мире нет материальных систем, не обладающих пространственно временны?ми свойствами. Пространство характеризует протяженность, структурность, сосуществование и


Часть II Об идеях пространства и времени

Часть II Об идеях пространства и времени Глава 1. О бесконечной делимости наших идей пространства и времени Философы часто с жадностью хватаются за все, что похоже на парадокс и противоречит первоначальным, наиболее непредвзятым понятиям человечества, намереваясь


Глава 1. О бесконечной делимости наших идей пространства и времени

Глава 1. О бесконечной делимости наших идей пространства и времени Философы часто с жадностью хватаются за все, что похоже на парадокс и противоречит первоначальным, наиболее непредвзятым понятиям человечества, намереваясь показать превосходство своей науки, сумевшей


Глава 2. О бесконечной делимости пространства и времени

Глава 2. О бесконечной делимости пространства и времени Каждый раз, когда идеи являются адекватными представителями (representations) объектов, все отношения, противоречия и согласования между идеями приложимы и к объектам; мы можем вообще заметить, что это [положение]


Глава 3. О других качествах наших идей пространства и времени

Глава 3. О других качествах наших идей пространства и времени Ни одно открытие не могло бы быть столь благоприятным для решения всех споров относительно идей, чем то, которое мы упомянули выше, а именно что впечатления всегда предшествуют идеям и что всякая идея,


12.3. Лилипуты пространства и времени (элементарные частицы)

12.3. Лилипуты пространства и времени (элементарные частицы) После революционных открытий в физике на рубеже XIX–XX вв. было установлено, что атомы делимы и имеют сложное строение – состоят из более мелких частиц, взаимодействующих одна с другой, благодаря чему возможны


§ 2. Исследования проживаемого времени и проживаемого пространства

§ 2. Исследования проживаемого времени и проживаемого пространства Отправной точкой феноменологии шизофрении у Минковски, так же как у всех представителей феноменологической психиатрии, является совершенно своеобразное толкование понятий «норма» и «патология». Он


3. Деистическое истолкование проблемы движения, пространства и времени

3. Деистическое истолкование проблемы движения, пространства и времени Основным источником для изучения взглядов Прокоповича на проблему движения, пространства и времени является его философский курс. Интересные сведения по этому вопросу дает опись его библиотеки, из


Глава IX. Элементарные методы знания

Глава IX. Элементарные методы знания I. Теория интуитивизма (теория непосредственного усмотрения связи основания и следствия) Суждение есть акт дифференциации объекта путём сравнения. В результате этого акта, при успешном выполнении его, мы имеем предикат P, т. е.


Лилипуты пространства и времени. Элементарные частицы

Лилипуты пространства и времени. Элементарные частицы После революционных открытий в физике на рубеже XIX–XX вв. было установлено, что атомы делимы и имеют сложное строение – состоят из более мелких частиц, взаимодействующих одна с другой, благодаря чему возможны разные


§ 43. Представление времени и представление пространства

§ 43. Представление времени и представление пространства Критика познания дает основание для психологической реконструкции представления в том, что у Канта носит название «созерцание», понимая последнее в его чистой основной форме закона, значит, собственно, в «формах