Вопрос 22

Классы элементарных частиц. Типы взаимодействий.

Под элементарными частицами можно понимать такие микрочастицы, внутреннюю структуру которых на современном уровне развития физики нельзя представить как объединения других частиц.

Чтобы объяснить свойства и поведение элементарных частиц, их приходится наделить, кроме массы, электрического заряда и спина, рядом дополнительных величин (квантовых чисел).

Существуют 4 вида взаимодействия: (по участию в них подразделяются и элементарные частицы).

Сильное – обеспечивает связь нуклонов в ядре. Интенсивность взаимодействия характеризуется с помощью так называемой константы взаимодействия – безразмерного параметра, определяющего вероятность процессов, обусловленных данным видом взаимодействия. У сильного взаимодействия она равна 10. Наибольшее расстояние, на котором оно проявляется ~ 10^-13 см.

Электромагнитное взаимодействие – константа взаимодействия = 1/137 ≈ 10^-2. Радиус действия не ограничен (r = ∞).

Слабое взаимодействие – отвечает за все виды β-распада ядер, за распады элементарных частиц, за все процессы взаимодействия нейтрино с веществом. Константа взаимодействия равна по порядку величины 10^-14 (10^-5). Слабое взаимодействие также является короткодействующим.

Гравитационное взаимодействие. Константа взаимодействия имеет значение ~ 10^-39 (r = ∞). Ему подвержены все элементарные частицы.

Физика до недавнего времени изучала материю в двух ее проявлениях – вещества и поля. В природе существуют две группы частиц – адроны и лептоны. Частицы вещества являются ферми-частицами (фермионами). Системы тождественных ферми-частиц подчиняются статистике Ферми-Дирака. Все фермионы имеют полуцелое значение спина. Для них справедлив принцип Паули, согласно которому происходит заполнение электронных оболочек. Адроны участвуют во всех фундаментальных взаимодействиях. Лептоны не участвуют только в сильном взаимодействии.

Кванты полей являются бозе-частицами (бозонами) – частицами с целочисленным значением спина. Переносчиками сильного взаимодействия являются глюоны, электромагнитного поля – фотоны, (γ-кванты), слабого взаимодействия – w⁺ и z^o – бозоны. Переносчиками гравитационного взаимодействия ученые считают гипотетические пока (на современном уровне развития науки) гравитоны.

Вопрос 23

Принцип неопределённости Гейзенберга и принцип дополнительности Бора.

Принцип неопределённости Гейзенберга

Считалось, что электромагнитного поля нет, если нет квантов этого поля – фотонов. Следовательно, в этой области пространства должна быть пустота, т.к. специальная теория относительности победила представления об эфире. Сейчас можно сказать, что вакуум пуст только в среднем. В нем постоянно рождается и исчезает огромное количество виртуальных частиц и античастиц. Вакуум в квантовой теории поля определяется как наинизшее энергетическое состояние квантованного поля, энергия которого равна нулю только в среднем. Рождение и исчезновение частиц не нарушают закона сохранения энергии согласно принципу неопределенности Гейзенберга (ΔЕΔt ≥ h)