16. Элементарные частицы как глубинный уровень структурной организации материи.

В настоящее время открыто более 350 микрочастиц. Термин «элементарная частица» первоначально означал простейшие,далее ни на что не разложимые частицы,лежащие в основе любых материальных образований. Основные характеристики: масса, заряд, среднее время жизни, спин, квантовые числа.Массу покоя элементарных частицопределяют по отношению к массе покоя электрона. -фотоны –не имеющие массы покоя; -лептоны – легкие частицы (электрон,нейтрино); -мезоны – средние частицы с массой в пределах от1 до1000 масс электрона; -барионы – тяжелые частицы,чья масса превышает 1000 масс электрона и в состав которых входят протоны,нейтроны,гипероны и многие резонансы.Электрический заряд может быть положительным,отрицательным или нулевым.Каждой частице,кроме фотона и двух мезонов,соответствуют античастицы с противоположным зарядом.По времени жизниделятся на стабильные и нестабильные. Стабильные: фотон,две разновидности нейтрино,электрон и протон (играют важнейшую роль в структуре макротел).Все остальные частицы нестабильные,существуют около 10 в –10 – 10 в –24 с,после чего распадаются.Резонансы – элем.частицы со средним временем жизни 10 в –23 – 10в-22 с,распадаются до того ,как успеют покинуть атом или ядро.Спина, или собственного момента количества движения микрочастиц, и понятием квантовых чисел. –фермионы (кварки и лептоны),составляют вещество. -бозоны (кванты полей – фотоны,векторные бозоны,глюоны,гравитино и гравитоны),переносят взаимодействие. Считаются истинно элементарными,т.е. далее неразложимыми. Остальные частицы считаются условно элементарными,т.е. составные частицы,образованные из кварков и квантов полей.

Различают 4 вида фундаментальных взаимодействий: 1)сильное –происходит на уровне атомных ядер,действует на расстоянии 10в-13см. 2)электромагнитное – слабее сильного, но дальнодействующее, носитель – фотон. 3)слабое – возможно между различными частицами и связано главным образом с распадом. 4)гравитационное – сила тяготения,расстояние бесконечно. Все 4 взаимодействия необходимы и достаточны для построения разнообразного мира.

17. Мегамир: современные астрофизические концепции. Современная модель эволюции вселенной.

В классической науке существовала теория стационарного состояния Вселенной,вопрос об ее эволюции не ставился.

Постулаты классической ньютоновской космологии: -вселенная всесуществующая.Космология познает мир таким,как он существует сам по себе. -пространство и время Вселенной абсолютны,не зависят от материальных объектов и процессов. -пространство и время бесконечны. -пространство и время однородны и изотропны. -Вселенная стационарна,не претерпевает эволюции.

Возникали два парадокса: 1)гравитационный– если вселенная бесконечна и в ней существует бесконечное количество небесных тел,то сила тяготения будет бесконечно большая,и вселенная должна сколлапсировать,а не существовать вечно. 2)фотометрический– если существует бесконечное количество небесных тел,то должна быть бесконечная светимость неба,что не наблюдается.

Эти парадоксы разрешает современная космология,которая основывается на общей теории относительности Эйнштейна,согласно которой метрика пространства и времени определяется распределением гравитационных масс во вселенной.Ее свойства обусловлены средней плотностью матери и другими физическими факторами.

Эйнштейн разработал первую космологическую модель вселенной,отбросив постулаты об абсолютности и бесконечности пространства и времени.

Хаббл обнаружил существование зависимости между расстоянием и скоростью галактик: все галактики движутся от нашей,причем с скорость движения возрастает пропорционально расстоянию.

Леметр рассчитал радиус вселенной в некоем первоначальном состоянии: 10в-12см,плотность этого вещества 10в96 г/см3.

Гамма построил модель эволюции с начала взрыва:

1.Эра андронов– тяжелые частицы с сильным взаимодействием. Продолжительность 1\10000 сек.Свет не существует.

2.Эра лептонов– легкие частицы на фоне сильного электромагнитного взаимодействия.Продолжительность 10 сек.Свет не существует.

3.Эра фотонная. Продолжительность 1млн.лет.Свет и фотон существовал неотделимо от вещества,т.е. имел массу покоя.

4.Звездная эра.

Структура Вселенной:

*Метагалактика – совокупность звездных систем – галактик,ее структура определяется их распределением в пространстве,заполненном разреженным межгалактическим газом и пронизываемом межгалактическими лучами.

*Галактика – гигантская система,состоящая из скоплений звезд и туманностей,образующих в пространстве сложную конфигурацию.

-эллиптические галактики – наиболее простые по структуре,распределение звезд равномерно убывает от центра.

-спиральные галактики (наша галактика Млечный путь)

-неправильные галактики,отсутствует центральное ядро.

*звезды

*Солнечная система – группа небесных тел различных по форме и состоянию.

В нее входят: Солнце, 9 планет,десятки спутников,тысячи астероидов (малые планеты),кометы,метеориты.