Элементарные и фундаментальные частицы. Обменный механизм взаимодействий

Элемента́рная части́ца — собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые невозможно расщепить на составные части.

Фундамента́льная части́ца — бесструктурная элементарная частица, которую до настоящего времени не удалось описать как составную. В настоящее время термин применяется преимущественно для лептонов и кварков (по 6 частиц каждого рода, вместе с античастицами, составляют набор из 24 фундаментальных частиц) в совокупности с калибровочными бозонами (частицами-переносчиками фундаментальных взаимодействий).

Фундаментальные взаимодействия. Процессы, в которых участвуют различные элементарные частицы, сильно различаются по энергиям и характерным временам их протекания. Согласно современным представлениям, в природе осуществляется четыре вида взаимодействий, которые не могут быть сведены к другим, более простым видам: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Эти виды взаимодействий называют фундаментальными.

Сильное (или ядерное) взаимодействие – наиболее интенсивное. Оно обуславливает исключительно прочную связь между протонами и нейтронами в ядрах атомов. В сильном взаимодействии могут принимать участие только тяжелые частицы – адроны (мезоны и барионы). Сильное взаимодействие проявляется на расстояниях порядка 10^–15 м и менее. Поэтому его называют короткодействующим.

Электромагнитное взаимодействие. В нем могут принимать участие любые электрически заряженные частицы, а так же фотоны – кванты электромагнитного поля. Электромагнитное взаимодействие ответственно, в частности, за существование атомов и молекул. Оно определяет многие свойства веществ в твердом, жидком и газообразном состояниях. Кулоновское отталкивание протонов приводит к неустойчивости ядер с большими массовыми числами. Электромагнитное взаимодействие обуславливает процессы поглощения и излучения фотонов атомами и молекулами вещества и многие другие процессы физики микро- и макромира.

Слабое взаимодействие – определяет ход наиболее медленных процессов, протекающих в микромире. В нем могут принимать участие любые элементарные частицы, кроме фотонов. Слабое взаимодействие ответственно за протекание процессов с участием нейтрино или антинейтрино, например, β-распад нейтрона

7.Молекулярно=кинетические представления о строении вещества и различных агрегатных состояниях. Статистический метод описания состояния и поведения систем многих частиц. Распределение молекул идеального газа по состояниям.

Молекулярно - кинетические представления о веществе:

Молекулярно-кинетическая теория (сокращённо МКТ) — теория XIX века, рассматривавшая строение вещества, в основном газов, с точки зрения трёх основных приближенно верных положений:

§ все тела состоят из частиц: атомов, молекул и ионов;

§ частицы находятся в непрерывном хаотическом движении (тепловом);

§ частицы взаимодействуют друг с другом путём абсолютно упругих столкновений.

Основными доказательствами этих положений считались:

§ Диффузия

§ Броуновское движение

§ Изменение агрегатных состояний вещества

Статистический метод описания систем большого числа частиц основан на большом многообразии законов природы, которые не проявляют себя при анализе поведения нескольких частиц (если частицы не являются квантовыми!), однако великолепно (с большой точностью!) работают, если число частиц велико. Для квантовых частиц статистический метод необходимо применять даже для изучения небольшого количества частиц. Статистический метод рассматривает параметры движения частиц (например, координата, направление и модуль скорости частицы) как случайные величины, оперирует с усредненными характеристиками системы частиц, с функциями распределения, с вероятностями обнаружения частицы в том или ином состоянии. Идеальный газ. Статистический и термодинамический методы изучения систем большого числа частиц дополняют друг друга. При их применении чрезвычайно полезной является модель идеального газа – наиболее простая модель системы многих частиц. По определению, идеальным газом называется большое число точечных материальных частиц с конечной массой, между которыми отсутствуют силы взаимодействия, действующие на расстоянии, и которые сталкиваются между собой по законам соударения шаров. Простота модели делает ее удобной для знакомства с методами изучения систем большого числа частиц.

8.Термодинамические параметры. Их связь со средними значениями характеристик молекул: основное уравнение мкт идеального газа, внутренняя энергия идеального газа, температура, термодинамическая вероятность и энтропия.

Параметры состояния, термодинамические параметры — физические величины, характеризующие состояние термодинамической системы: температура, давление, удельный объём, намагниченность, электрическая поляризация и др. Различают экстенсивные параметры состояния, пропорциональные массе системы:

§ объём,

§ внутренняя энергия,

§ энтропия,

§ энтальпия,

§ энергия Гиббса,

§ энергия Гельмгольца (свободная энергия),

и интенсивные параметры состояния, не зависящие от массы системы:

§ давление,

§ температура,

§ концентрация,

§ магнитная индукция и др.

Не все параметры состояния независимы, так что равновесное состояние системы можно однозначно определить, установив значения ограниченного числа параметров состояния.

Дата добавления: 2014-01-04