151682 (Елементарні частинки та їх застосування), страница 3

Встановлення факту існування античастинок–позитронів , антинейтронів, антипротонів – привело до нової проблеми–проблеми антиречовини. Відкриття антипротона дало можливість висловити припущення , що антипротон може захоплювати на зовнішню орбіту позитрон і утворювати “антиатом”, аналогічний до атома Гідрогену, з тією лише різницею, що позитивні й негативні заряди міняються місцями . З антипротонів і антинейтронів можуть утворюватися “антиядра”

й інших елементів, які, захопивши на зовнішню орбіту відповідну кількість позитронів, утворюють антиатоми цих елементів. Сукупність таких антиатомів утворює антиречовину .

Ці припущення дістали експериментальне підтвердження. На сьогодні одержано важкий антиводень (антидейтерій), антигелій і антитритій.

Властивості антиречовини нічим не відрізняються від властивостей звичайної речовини, але разом речовина й антиречовина існувати не можуть взаємодіючи , атоми речовини й антиречовини зникають , перетворюючись у фотони та інші частинки . При такому перетворенні дефект маси досягає максимуму і виділяється максимально можлива , згідно з законом взаємозв'язку маси й енергії , кількість повної енергії 2mcІ, де m – маса однієї частинки. Таким чином , антиречовина є найбільш досконалим , найбільш “калорійним” паливом. Але це паливо необхідно не лише навчитися добувати , а й зберігати , оскільки воно має бути старанно ізольоване від звичайної речовини . Чи зможе людство успішно розв'язати цю проблему, покаже майбутнє.

Вчені припускають можливість існування окремих зір , а можливо , й цілих зоряних систем (галактик), які складаються з антиречовини , – антисвітів. Зустріч у світовому просторі зірок з двома типами речовини закінчилося б гігантським вибухом, зумовленим спільним зникнення атомів і антиатомів–перетворенням їх у фотони та інші частинки.

Частинки нейтрино характеризуються величезною проникаючою здатністю : одна така частинка може пройти крізь шар сталі товщиною в діаметр нашої галактики. Також вдається зафіксувати окремі взаємодії антинейтрино з атомами речовини . Такі взаємодії зрідка спостерігаються поблизу атомних реакторів , які випромінюють дуже сильні нейтринні потоки.

В останні роки високого розвитку досягла астрономія. Появилися нові розділи астрономії: радіо-і рентгеноастрономія , нейтринна астрономія . Відкриті нові космічні об'єкти – радіозірки, квазари, пульсари і т. д. Загальноприйнятим стало відкриття пульсарів як нейтронних зірок , деякі з них являються залишками вибухів понад нових зірок , як знаменитий пульсар в центрі Крабовидної туманності .

Спостерігається розвиток нейтринної астрономії. Великі маси речовини , здатними взаємодіяти з антинейтрино, містяться в балонах під горою Андирчі в Баксанській ущелині на Кавказі так, щоб можна було зафіксувати частинки , які пройшли через товщину Землі . Це робиться для того , щоб виключити випадкові взаємодії з частинками космічних променів. Потоки нейтрино несуть інформацію із тих місць , де вони зародилися . Це , як правило , внутрішній вміст зірок , в тому числі Сонця . Світло, що досягає поверхні Землі через 8,5 хв , випускається поверхнею нашого світила . Антинейтрино , що випускається і з надр Сонця, досягає Землі менше ніж за 9 хв, не взаємодіючи по дорозі ні з чим. Біля 10% енергії , що випромінюється Сонцем , забирає антинейтрино. На поверхні Землі густина потоку антинейтрино повинна дорівнювати 10 частинок/(смІ с). Поки-що зафіксувати таке випромінювання не вдалося.

В наш час відомими нам закономірностями не можна пояснити інтенсивність випромінювання квазарів , які ми спостерігаємо, не все зрозуміло в процесах утворення чорних дірок , не знайдено на досліді антинейтринне випромінювання Сонця, яке повинно супроводжувати термоядерну реакцію в надрах нашого світила.

Зміщення спектральних ліній доказує , що галактики розбігаються , чим дальше від нас галактика , тим більша її швидкість зникнення . Причини розбігання ми не знаємо , але існує думка , що колись всі галактики почали розбігатися з однієї точки . Тоді в цій точці повинна була вибухнути якась частинка , енергія якої розподілилася між всіма галактиками , які виникли внаслідок цього вибуху. Так наука про макрокосмос – астрономія – поєднується з наукою про мікрокосмос – фізикою елементарних частинок .

Цікавим являється питання про модель нашої Вселеної: чи припиниться коли-небудь розбігання галактик і чи воно буде продовжуватися вічно? Іншими словами, чи справедлива модель пульсуючої Вселеної? Існує гіпотеза, що наявність маси спокою у всіх нейтрино робить середню густину Вселеної достатньою для існування пульсуючої Вселеної.

Висновок

Роблячи висновок, можна назвати три моменти , які відзначають значення фізики елементарних частинок.

По-перше , фізика високих енергій вивчає фундаментальну структуру матерії , із якої побудований весь навколишній фізичний і біологічний світ . Вона являє собою природні продовження успішної традиції у фізиці , яка пройшла від вивчення макроскопічної матерії до молекул , атомів і ядер...

По-друге, розвиток спеціальної теорії відносності і квантової механіки залишило глибокий слід навіть у філософському мисленні людства. У своїй роботі над явищами при дуже високих енергіях і дуже малих відстанях фізики досліджують основну структуру не тільки речовини , але й простору часу, енергії електричного заряду . Це привело до глибоких змін самих основ фізики .

По-третє, ми живемо в епоху новітньої техніки , в якій людина починає маніпулювати все більш дрібними одиницями аж до атомних і субатомних розмірів.

Ряд фундаментальних відкриттів на початку 20ст– квантованості енергії і енергетичних рівнів електронів в атомах , єдності корпускулярних і хвильових властивостей у мікрочастинок , різноманітності типів елементарних частинок і їх властивостей, взаємодій і перетворень – все це привело до заміни електромагнітної картини якісно новою квантово-польовою картиною світу. Сучасна квантово-польова картина світу , як і будь яка інша наукова картина , ґрунтується на визнані матеріальності і єдності світу, загального зв'язку і зумовленості структурних рівнів, на визнанні невичерпності властивостей матерії і необмеженості її пізнання.

З погляду сучасної фізики , існують дві форми матерії – речовина і поле. Речовина має переривчасту (дискретну) будову, а поле – безперервну. Однак розвиток фізики показав , що поділ матерії на речовину й поле втратив абсолютний смисл . Ми знаємо , що кожному полю відповідають кванти цього поля : електромагнітному полю – фотони , ядерному – р-мезони тощо . В свою чергу всі частинки речовини мають хвильові властивості .За відповідних умов частинки речовини можуть перетворюватися в кванти відповідних полів і , навпаки, кванти полів можуть перетворюватися в частинки речовини .

Відображенням матеріальної єдності світу є також і те , що вся різноманітність різних форм руху мікрочастинок і макроскопічних тіл виявляється через чотири основних типи взаємодій : 1) сильну , яка здійснює зв'язок нуклонів у ядрах атомів ;2) електромагнітну , яка зумовлює зв'язок між електрично зарядженими частинками ; 3) слабку , яка зумовлює бета-розпад ядер і перетворення нейтрона в протон ; 4) гравітаційну , яка зумовлює тяжіння між всіма матеріальними об'єктами. Сильні й слабкі взаємодії разом з електромагнітними зумовлюють будову і властивості атомних ядер і елементарних частинок .

Матеріальна єдність світу виявляється також в абсолютності і відносності існування матерії , в її нестворюваності і незнищуваності , підтвердженних всім розвитком природознавства . Сучасна фізична картина світу є результатом узагальнення найважливіших досягнень усіх фізичних наук. Одна хоч ця частина світу і успішно пояснює багато явищ , все ж у природі існує невичерпна кількість явищ , які сучасна фізична частина світу пояснити не може. З таких трудностей слід насамперед вказати ті , що пов'язані із створенням єдиної теорії елементарних частинок . Складність світу переважає і завжди переважатиме складність людських уявлень про нього .

Список використаної літератури

1) Ахієзер А.И. , Рекало М.П. “Біографія елементарних частинок” . К. Наукова думка , 1983

2) Евграфова Н.Н. , Каган В.Л. Курс физики . М. “Высшая школа” ,1984

3)Марков М.А. О природе материи. М., 1976

4) И., Иоффе Б. Л., Окунь Л. Б., Новые элементарные частицы, “Успехи физических наук”, 1975, т. 117, в. 2, с. 227

5)Новости фундаментальной физики, пер. с англ., М., 1977, с 120-240.

6) Гончаренка С.У. Фізика . К. “ Освіта” , 2002