Концепція атомізму й елементарні частки. Пізнання речовин і хімічні системи
Информация - Биология
Другие материалы по предмету Биология
ектрони.
Згодом ця модель була значно модифікована відомим датським фізиком Нільсом Бором (1885-1962) і іншими вченими. Виявилося, що електрони не можуть обертатися по будь-яких орбітах, а тільки по стаціонарним, тому що в противному випадку вони б безупинно випромінювали енергію й упали б на ядро, і атом мимовільно зруйнувався. Нічого подібного, однак, не спостерігається, тому що атоми є досить стійкими утвореннями. Всі ці й повязані з ними революційні відкриття неможливо було зрозуміти й пояснити з погляду старої, класичної фізики, і тому на початку чимало вчених уважали, що вони не тільки підривають матеріалістичний погляд на природу, але й заперечують обєктивний зміст фізичної науки. Якщо колишні поняття й принципи цієї науки міняються, то, отже, у них не втримується ніякої істини. Так сприйняли нові відкриття у фізику деякі вчені. Відповідно одна частина вчених стала розглядати наукові істини просто як умовні угоди, прийняті з метою узагальнення емпіричного матеріалу, інша - як корисні інструменти для пророкувань, третя - як засобу для економії мислення.
Таким чином, з відносності наукових істин, з того, що вони неповно, не цілком вірно, а лише приблизно відбивають властивості й закономірності природи, був зроблений зовсім помилковий висновок, що вони взагалі не є обєктивними істинами, тобто знання, що втримується в них, не залежить від людини. Все це породило кризу у фізику наприкінці XIX початку XX ст., вихід з якого випливало шукати в переході від старих понять і принципів класичної фізики, виявилися неадекватними для вивчення властивостей матерії на атомному рівні, до нових понять і теорій, які б вірно відбивали ці властивості й закономірності.
Такою новою фундаментальною теорією, як ми бачили, стала квантова механіка, що ввела зовсім невідомі для класичної фізики принципи дуалізму хвилі й частки, невизначеності (неточності) і додатковості, а замість універсальних законів колишньої фізики стала широко застосовувати статистичні закони й імовірнісні методи дослідження.
Подальший розвиток концепції атомізму
Після того, коли фізики встановили, що атом не є останньою цеглинкою світобудови й сам він побудований з більше простих, елементарних часток, ідея пошуку таких часток зайняла головне місце в їхніх дослідженнях. Як і раніше думка фізиків була спрямована на те, щоб звести все різноманіття складних властивостей тіл і явищ природи до простих властивостей невеликого числа первинних, фундаментальних часток, які згодом були названі елементарними. У точному значенні слова такі частки не повинні містити в собі які-небудь інші елементи. Однак у звичайному вживанні фізики називають елементарними такої частки, які не є атомами або атомними ядрами, за винятком протона й нейтрона. Найбільш відомими елементарними частками є електрон, фотон, пі-мезони, мюони, важкі лептони й нейтрино. Пізніше були відкриті частки з досить екзотичними назвами: дивні частки, мезони зі схованим зачаруванням зачаровані частки, іпсилон - частки, різноманітні резонансні частки й багато хто інші. Загальне їхнє число перевищує 350. Тому навряд чи всі такі частки можна назвати справді елементарними, не утримуючих інших елементів. Це переконання підсилюється у звязку з гіпотезою про існування кварків, з яких, по припущенню, побудовані всі відомі елементарні частки.
Очевидно, всі частки, які в цей час уважаються елементарними, є специфічними формами існування матерії, які не обєднані в ядра й атоми, внаслідок чого їх часто називають субядерними частками.
Історично електрон був першою елементарною часткою, відкритої ще наприкінці минулого століття відомим англійським фізиком Дж. Дж. Томсоном (1856-1940). В 1919 р. Э. Резерфорд, бомбардуючи атоми х-частками, відкрив протони. На початку століття був відкритий фотон, в1932р. така незвичайна частка, як позбавлений заряду нейтрон, через чотири роки - перша античастинка - позитрон, що по масі дорівнює електрону, але має позитивний заряд. Надалі при дослідженні космічних променів були виявлені багато інших елементарних часток, зокрема мюони й різні типи мезонів.
З початку 50-х років основним засобом відкриття й дослідження елементарних часток стали прискорювачі заряджених часток. З їхньою допомогою вдалося відкрити такі античастинки, як антипротон і антинейтрон. Відтоді фізики стали висувати гіпотези про існування антиречовинного й навіть антиматеріального миру. В 1970 і 1980-е роки потік відкриттів нових елементарних часток підсилився, і вчені заговорили навіть про сімейства елементарних часток, які назвали дивними, зачарованими і гарними.
Одна з характерних рис елементарних часток полягає в тому, що вони мають украй незначні маси й розміри. Маса більшості з них - порядку маси протона, тобто 1,6 * 10 - 24 г.. Інша їхня властивість полягає в здатності народжуватися й знищуватися, тобто випускатися й поглинатися при взаємодії з іншими частками. Ми вже наводили приклад перетворення пари електрон і позитрон у два фотони:
е\ - + e\+ :>2гама.
Подібного ж взаємоперетворення відбуваються й з іншими елементарними частками, тому термін аннігіляція, що означає буквальні зникнення або перетворення в ніщо, не зовсім підходить для характеристики взаємоперетворення елементарних часток. По інтенсивності, з якої відбуваються взаємодії між елементарними частками, їх ділять на сильне, електромагнітне, слабке й гравітаційне.
Сильна взаємодія є найбільш інтенс