Естествознание. 10 класс

Урок 16. Единство многообразия. Микромир

Особенности микромира

Единство многообразия. Микромир

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

Микромир – пространственная протяжённость порядка $10^{-6}$ см и менее; основные объекты (структурные уровни материи) – молекулы, атомы и составляющие их элементарные частицы; основные типы взаимодействия в микромире – электромагнитное, сильное и слабое.

Особенностями микромира являются:

Возможность исследования микромира существенно ограничена по сравнению с исследованием макромира;

Все «одинаковые» объекты микромира тождественны;

Все объекты микромира обладают свойствами волн и частиц.

Любой материальный объект является сложным, структурным. Структурными элементами материальных объектов являются элементарные частицы, взаимодействия между которыми обеспечивает целостность тех или иных объектов. Все элементарные частицы обладают рядом общих свойств, которые характеризуются такими величинами, как энергия, масса, импульс, заряд и т.д., и различаются по значениям этих величин. Среди всего многообразия элементарных частиц, на сегодняшний день, выделяют частицы переносчики фундаментальных взаимодействий, лептоны (электрон, позитрон, нейтрино) и кварки.

Важным свойством элементарных частиц является их взаимопревращаемость. Но превращение частиц не является процессом их механического деления, а представляет собой процесс исчезновения одних и рождения других частиц.

В природе имеется множество материальных объектов, каждый из которых не является чем-то абсолютно простым и бесструктурным и обладает многообразными свойствами. Новые исследования открывают нам новые объекты и новые свойства. Это означает, что познание человеком природы неисчерпаемо.

То обстоятельство, что любые объекты содержат в своей структуре элементарные частицы и те частицы, которые мы обнаруживаем в земных условиях, приходят к нам и из космических глубин, убедительно показывает, что при всем многообразии «миров» природа в целом обладает единством.

Структуры микромира

Элементарные частицы

Характерной особенностью микромира на уровне элементарных частиц является способность к взаимопревращению. Например, реакция распада протона записывается в виде:

$n\rightarrow p+e^-+\nu $

Однако нельзя сказать, что «нейтрон состоит из протона, электрона и антинейтрино», поскольку существует другая реакция, при помощи которой частица нейтрино была обнаружена:

$p+\nu \rightarrow n+e^+$

Приходится признать, что все частицы в равной степени элементарны и могут превращаться друг в друга.

Первоначально элементарные частицы классифицировали по массе: адроны – крупные, лептоны – мелкие, мезоны – средние, гипероны – сверхкрупные. Впоследствии выяснилось, что эта классификация неудачна, и два типа, адрон и лептоны, стали различать по способности участвовать в сильном взаимодействии.

Кварки экспериментально обнаружили, изучая реакцию нуклонов и нейтрино. Подобно тому, как Резерфорд выяснил, что атом «состоит в основном из пустоты», выяснилось, что нуклоны, имея размер порядка $10^{-13}$ см, имеют внутри себя плотные образования с размерами $10^{-16}$ см. Каждый нуклон состоит из трёх кварков.

Кварки в адроне связаны взаимодействием со специфическим зарядом – цветом, принимающим три значения, которые назвали «красным», «синим» и «зелёным». Кроме того, кварки характеризуются таким параметром, как аромат, отвечающий за их способность участвовать в слабом взаимодействии.

Таким образом, в настоящее время истинно элементарными считаются кварки и лептоны.

Предметы

По алфавиту По предметным областям

Классы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
angle-skew-bottom mix-copy next-copy-2 no-copy step-1 step-2 step-3 step-4 step-5 step-6 step-6