Интеллектуальный собор бытия [Николай Михайлович Сухомозский] (fb2) читать онлайн
[Настройки текста] [Cбросить фильтры]
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 ичастичкой, 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.
Последние комментарии
8 часов 31 минут назад
9 часов 7 минут назад
10 часов назад
10 часов 4 минут назад
10 часов 16 минут назад
10 часов 29 минут назад