Микромир и его элементы
Информация - Биология
Другие материалы по предмету Биология
или отдавать электроны, становясь отрицательно или положительно заряженными ионами.
В самом конце XIX в. английский физик Джон Томсон открыл существование в атоме отрицательно заряженных частиц, которые получили название электронов. Поскольку атом в целом электрически нейтрален, то было сделано предположение, что помимо электронов в нем существуют также положительно заряженные частицы. Опыты английского физика Эрнеста Резерфорда привели его к выводу о том, что в любом атоме существует ядро - положительно заряженная частица, размер которой (10-12 см или одна стомиллиардная часть миллиметра) очень мал по сравнению с размерами всего атома (10-8 см или одна десятимиллионная часть миллиметра).
Эти открытия убедительно показали, что атомы - это не простейшие, неделимые и неизменные частицы вещества, а сложные, делимые и способные к превращению микрообъекты, имеющие определенное устройство.
Химические свойства атомов определяются в основном числом электронов во внешней оболочке; соединяясь химически, атомы образуют молекулы.
Молекулы - это очередной после атомов качественный уровень строения и эволюции вещества. Молекула (новолат. Molecula - уменьшит. от лат. moles - масса) - микрочастица, образованная из атомов и способная к самостоятельному существованию, обладающая его главными химическими свойствами. Имеет постоянный состав входящих в нее атомных ядер и фиксированное число электронов и обладает совокупностью свойств, позволяющих отличать молекулы одного вида от молекул другого. Число атомов в молекуле может быть различным: от двух до сотен тысяч.
Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, сложных - из разных атомов. Существует большое количество соединений, молекулы которых состоят из многих тысяч атомов - макромолекулы.
Подчеркивая целостность молекул, органическое единство их составных частей, современное естествознание характеризует движение молекул как движение самостоятельных и целостных систем, а не как простую сумму разрозненных движений отдельных образующих их частиц (атомов, ядер и электронов). Те взаимодействия молекул, которые не сопровождаются изменением их структуры, изучаются физикой и называются физическими. Взаимодействия же молекул, приводящие к их качественным взаимопревращениям, перестройке их внутренних связей, называются химическими и изучаются химией.
Открытия в физике, сделанные на рубеже XIX и XX столетий, разрушили многовековые представления об атомах, произвели настоящую революцию в науке.
.3 Микромир как мир элементарных частиц
Элементарные частицы - материальные объекты, которые нельзя разделить на составные части. В соответствии с этим определением к элементарным частицам не могут быть отнесены молекулы, атомы и атомные ядра, которые поддаются делению на составные части - атом делится на ядро и орбитальные электроны, ядро - на нуклоны. В то же время нуклоны, состоящие из более мелких и фундаментальных частиц - кварков, нельзя разделить на эти кварки. Поэтому нуклоны относят к элементарным частицам.
В строгом смысле слова элементарные частицы не должны содержать в себе какие-либо другие частицы. Однако далеко не все из наиболее известных элементарных частиц удовлетворяют этому требованию. Было обнаружено, что элементарные частицы могут взаимно превращаться, т.е. не являются последними кирпичиками мироздания. В настоящее время уже известны сотни элементарных частиц. И, хотя элементарных частиц очень много, весь наш привычный мир построен всего из трех элементарных частиц, которые были открыты первыми - это электрон, протон и нейтрон.
К элементарным частицам относят также фотон - частицу электромагнитного поля. По современным представлениям вопрос о размерах частиц ставить некорректно. У них нет четкой границы, они как бы размазаны по пространству, и мы можем знать только вероятность нахождения частицы в той или иной области. Тем не менее не вызывает возражений утверждение, что элементарные частицы очень малы. Только фотон обладает незначительной энергией и малым импульсом, и понятия размера для фотона не существует. У фотона нет такого свойства, поэтому нельзя сказать маленький фотон или большой фотон.
Так как все вещество построено из протонов, нейтронов и электронов, а электромагнитное поле - из фотонов, можно утверждать, что основное население микромира состоит из этих четырех частиц. Однако, это не означает, что остальные частицы не имеют никакого значения. Каждая из элементарных частиц важна на своем месте. Например, мезоны обеспечивают взаимодействие между протонами и нейтронами и удерживают их вместе в ядре. Всепроникающие и почти неуловимые нейтрино образуются при некоторых реакциях, унося часть энергии. Без них эти реакции были бы невозможны.
Простейший атом вещества - атом водорода - состоит из одного протона и одного электрона. Его диаметр примерно равен 10-10м = 1А (ангстрем). Ангстрем наиболее удобная единица длины для микромира. Он примерно во столько же раз меньше одного метра, во сколько раз длина нашего класса меньше расстояния от Земли до Солнца. Можно сказать, что атом так же далек от нас, как и Солнце. Только Солнце далеко вдаль, а атом далек в глубину.
Для изучения элементарных частиц требуются их источники. Если раньше элементарные частицы обычно обнаруживали в космических лучах, то с начала 50-х годов в основной инструмент для исследования элементарных частиц превратились ускорители.
Есть элементарные ча?/p>