Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Ядерная физика
Атомное ядро состоит из элементарных частиц — протонов и нейтронов. Протон (р) имеет положительный заряд, равный заряду электрона, и массу покоя mp=1,6726•10-27 кг 1836me, где me — масса электрона. Нейтрон (n) — нейтральная частица с массой покоя mn=1,6749•10-27кг 1839me,. Протоны и нейтроны называются нуклонами (от лат. nucleus — ядро). Общее число нуклонов в атомном ядре называется массовым числом А. Атомное ядро характеризуется зарядом Ze, где е — заряд протона, Z — зарядовое число ядра, равное числу протонов в ядре и совпадающее с порядковым номером химического элемента в Периодической системе элементов Менделеева. Известные в настоящее время 107 элементов таблицы Менделеева имеют зарядовые числа ядер от Z=1 до Z=107. Ядро обозначается тем же символом, что и нейтральный атом: AZХ, где X — символ химического элемента, Z — атомный номер (число протонов в ядре), А — массовое число (число нуклонов в ядре). Сейчас протонно-нейтронная модель ядра не вызывает сомнений. Рассматривалась также гипотеза о протонно-электронном строении ядра, но она не выдержала экспериментальной проверки. Так, если придерживаться этой гипотезы, то массовое число А должно представлять собой число протонов в ядре, а разность между массовым числом и числом электронов должна быть равна заряду ядра. Эта модель согласовывалась со значениями изотопных масс и зарядов, но противоречила значениям спинов и магнитных моментов ядер, энергии связи ядра и т. д. Кроме того, она оказалась несовместимой с соотношением неопределенностей. В результате гипотеза о протонно-электронном строении ядра была отвергнута.
Энергия связи ядер – работа, которую нужно совершить, чтобы разделить образующие ядро нуклоны и удалить их друг от друга на расстояние, при котором они практически не взаимодействуют.
Дефект масс: .
Удельная энергия связи и её график – энергия связи, приходящаяся на один нуклон.
Свойства ядерных сил:
Притяжение: ядерные силы короткодействующие, поэтому притяжение нуклонов сменяется отталкиванием.
Насыщенность: каждый нуклон в ядре взаимодействует с определённым числом нуклонов.
Независимость от ориентации спина: зависят от взаимной ориентации спинов нуклонов.
Независимость от заряда: ядерные силы, действующие между двумя протонами, протоном и нейтроном имеет одинаковую величину.
Магические числа для особо стабильных ядер – числа протонов или нейтронов, особо устойчивых ядер (2,8,20, 28, 50, 83, 126). Также существуют дважды магические ядра.
Модели ядер: капельная и оболочечная.
Капельная: связана с коротковременным действием нуклонов в ядре и крайне малой сжимаемостью ядерного вещества.
Оболочечная: нуклоны движутся независимо в усреднённом центрально-симметричном поле, что приводит к образованию оболочек, в каждой из которых находится определенное количество нуклонов.
Радиоактивность – самопроизвольное превращение одних ядер в другие, сопровождаемое испусканием элементарных частиц.
Виды радиоактивного распада:
α-распад: поток ядер гелия . Распад протекает по схеме:
β-распад:
Активность – число распадов за единицу времени.
Единицы измерения активности: беккерель (Бк) = 1распад в сек., кюри (Ки) = 1 распад в мин.
α-распад. Правило смещения. Энергия α-частиц. Проникающая способность α-излучения.
Альфа лучи представляют собой поток гелия . Распад происходит по следующей схеме: . Энергии частиц, испускаемы веществом строго определёны.
Бета-частица (β-частица), заряженная частица, испускаемая в результате бета-распада. Поток бета-частиц называется бета-лучи или бета-излучение. Отрицательно заряженные бета-частицы являются электронами (β−), положительно заряженные — позитронами (β+). Энергии бета-частиц распределены непрерывно от нуля до некоторой максимальной энергии, зависящей от распадающегося изотопа; эта максимальная энергия лежит в диапазоне от 2,5 кэВ до десятков МэВ.
Значительные дозы внешнего бета - излучения могут вызвать лучевые ожоги кожи и привести к лучевой болезни. Ещё более опасно внутреннее облучение от бета - активных радионуклидов, попавших внутрь организма.
β-распад:
Нейтрино () – нейтральная частица, масса которой стремится к 0.
Гамма-лучи имеют энергию выше 124 000 эВ и длину волны меньше 0,01 нм = 0,1 Å. Источники: космос, ядерные реакции, радиоактивный распад, синхротронное излучение. Прозрачность вещества для гамма-лучей, в отличие от видимого света, зависит не от химической формы и агрегатного состояния вещества, а в основном от заряда ядер, входящих в состав вещества, и от энергии гамма- квантов. Поэтому поглощающую способность слоя вещества для гамма- квантов в первом приближении можно охарактеризовать его поверхностной плотностью (в г/см²). Зеркал и линз для γ-лучей не существует. Резкой нижней границы для гамма-излучения не существует, однако обычно считается, что гамма- кванты излучаются ядром, а рентгеновские кванты — электронной оболочкой атома. Проникающая способность γ-излучения выше чем у рентгеновского.
Ионизация, создаваемая излучением в клетках, приводит к образованию свободных радикалов. Свободные радикалы вызывают разрушения целостности цепочек макромолекул (белков и нуклеиновых кислот), что может привести как к массовой гибели клеток, так и канцерогенезу и мутагенезу. Наиболее подвержены воздействию ионизирующего излучения активно делящиеся (эпителиальные, стволовые, также эмбриональные) клетки.
Из-за того, что разные типы ионизирующего излучения обладают разной ЛПЭ, одной и той же поглощённой дозе соответствует разная биологическая эффективность излучения. Поэтому для описания воздействия излучения на живые организмы вводят понятия относительной биологической эффективности (коэффициента качества) излучения по отношению к излучению с низкой ЛПЭ (коэффициент качества фотонного и электронного излучения принимают за единицу) и эквивалентной дозы ионизирующего излучения, численно равной произведению поглощённой дозы на коэффициент качества.
После действия излучения на организм в зависимости от дозы могут возникнуть детерминированные и стохастические радиобиологические эффекты. Например, порог появления симптомов острой лучевой болезни у человека составляет 1—2 Зв на всё тело. В отличие от детерминированных, стохастические эффекты не имеют чёткого дозового порога проявления. С увеличением дозы облучения возрастает лишь частота проявления этих эффектов. Проявиться они могут как спустя много лет после облучения (злокачественные новообразования), так и в последующих поколениях (мутации).
Основными характеристиками детектора являются – эффективность (вероятность регистрации частицы при попадании её в детектор), временное разрешение (минимальное время, в течение которого детектор фиксирует две частицы как отдельные) и мёртвое время или время восстановления (время, в течение которого детектор после регистрации частицы либо вообще теряет способность к регистрации следующей частицы, либо существенно ухудшает свои характеристики). Если детектор определяет энергию частицы и её координаты, то он характеризуется также энергетическим разрешением (точностью определения энергии частицы) и пространственным разрешением (точностью определения координаты частицы).
1.1 Газонаполненные детекторы ионизационного типа
1.2 Ионизационная камера
Ионизационная камера, прибор для исследования и регистрации ядерных частиц и излучении, действие которого основано на способности быстрых заряженных частиц вызывать ионизацию газа.
1.3 Пропорциональный счётчик
Пропорциональный счётчик, газоразрядный прибор для регистрации ионизирующих излучений, создающий сигнал, амплитуда которого пропорциональна энергии регистрируемой частицы, теряемой в его объеме на ионизацию
1.4 Счётчик Гейгера-Мюллера
Счётчик Гейгера (или счётчик Гейгера-Мюллера) - газонаполненный счётчик заряженных элементарных частиц, электрический сигнал с которого усилен за счёт вторичной ионизации газового объёма счётчика и не зависит от энергии, оставленной частицей в этом объёме2. ЧЕРЕНКОВСКИЙ ДЕТЕКТОР
Черенковский счётчик, прибор для регистрации заряженных частиц и g-квантов, в котором используется излучение Черенкова-Вавилова
Поглощённая доза - показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы любого облучаемого вещества и определяется отношением поглощенной энергии ионизирующего излучения на массу вещества.
За единицу измерения поглощенной дозы в системе СИ принят грэй (Гр). 1 Гр — это такая доза, при которой массе 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад. 1 Гр=100 рад.
Экспозиционная доза - количественная мера, основанная на величине ионизации сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении, достаточно легко поддающаяся измерению.
В системе СИ единицей измерения экспозиционной дозы является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица — рентген (Р). 1 Кл/кг = 3880 Р
Мощность дозы (интенсивность облучения) — приращение соответствующей дозы под воздействием данного излучения за единицу времени. Имеет размерность соответствующей дозы (поглощенной, экспозиционной и т. п.), делённую на единицу времени. Допускается использование различных специальных единиц (например, Зв/час, бэр/мин, сЗв/год и др.).
Эквивалентная доза (зиверт) - доза, рассчитываемая путем умножения значения поглощенной дозы на специальный коэффициент — коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициент качества.
Коэффициенты качества излучения - в радиобиологии усредненный коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ). Характеризует опасность данного вида излучения (по сравнению с γ-излучением). Чем коэффициент больше, тем опаснее данное излучение. Единицы эквивалентной дозы.
Эффективная эквивалентная доза - величина, используемая, как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты.
Мощность дозы (интенсивность облучения) — приращение соответствующей дозы под воздействием данного излучения за единицу времени. Имеет размерность соответствующей дозы (поглощенной, экспозиционной и т. п.), делённую на единицу времени. Допускается использование различных специальных единиц (например, Зв/час, бэр/мин, сЗв/год и др.).
коллективная эффективная дозы ‑ это суммы определенных индивидуальных доз отдельных контингентов населения: персонала предприятий атомной промышленности, атомной энергетики, населения, проживающего в пределах контролируемых зон. Она измеряется в человеко-зивертах и используются для прогнозирования стохастических (возможных) эффектов облучения ‑ лейкозов, других злокачественных новообразований.
Естественные источники излучения, производящие этот фон, разделяют на две категории: внешнего и внутреннего облучения. К внешним относятся космические излучения, солнечная радиация, излучения от горных пород земной коры и воздуха. Облучают нас даже собственные стены, то есть стройматериалы, из которых изготовлены здания и сооружения.
Внутреннее облучение человека обусловлено теми естественными радиоактивными веществами, которые попадают внутрь организма с воздухом, водой, продуктами питания. Это радиоактивные газы, которые поступают из глубины земных недр (радон, торон и др.), а также радиоактивный калий, уран, торий, рубидий, радий, которые входят в состав пищевых продуктов, растений и воды.
Космическое излучение состоит из галактического и солнечного, колебания которого связаны с солнечными вспышками. Интенсивность космического излучения зависит от высоты над уровнем моря, географической широты и солнечной активности.
Земными источниками излучений являются более 60 естественных радионуклидов, в том числе 32 радионуклида уранорадиевого и ториевого семейств, около 11 долгоживущих радионуклидов, но не входящих в эти семейства (калий-40, рубидий-87 и др.), имеющие периоды полураспада (Т 1/2) от 107 до 1015 лет, а также космогенные радионуклиды.
Технологически измененный Р. ф. формируется за счет природных источников ионизирующего излучения, например излучения рассеянных в окружающей среде естественных радионуклидов, извлеченных из недр Земли вместе с полезными ископаемыми или содержащихся в строительных материалах.
Искусственный Р. ф. — глобальное загрязнение окружающей среды образующимися при расщеплении ядер урана и плутония искусственными радионуклидами; возник после начала испытали ядерного оружия, а также частично за счет сброса атомными электростанциями благородных газов, углерода и трития. Искусственный Р. ф. в масштабах земного шара в среднем оставляет 1—3% естественного радиационного фона.
Биологическое действие ионизирующих излучений - изменения, вызываемые в жизнедеятельности и структуре живых организмов при воздействии коротковолновых электромагнитных волн (рентгеновского излучения и гамма-излучения) или потоков заряженных частиц (альфа-частиц, бета-излучения, Протонов) и Нейтронов.
Живая клетка — это сложный механизм, не способный продолжать нормальную деятельность даже при малых повреждениях отдельных его участков. Между тем даже слабые излучения способны нанести клеткам существенные повреждения и вызвать опасные заболевания (лучевая болезнь). При большой интенсивности излучения живые организмы погибают. Опасность излучений усугубляется тем„ что они не вызывают никаких болевых ощущений даже при смертельных дозах.
Радиочувствительность — восприимчивость клеток, тканей, органов или организмов к воздействию ионизирующего излучения (для молекул используют термин радиопоражаемость). Мерой радиочувствительности служит доза излучения, вызывающая определённый уровень гибели облучаемых объектов.
Отдалённые последствия облучения - проявляющиеся через длительное время (несколько месяцев или лет) после одноразового или в результате хронического облучения. Включают в себя: изменения в половой системе; склеротические процессы; лучевую катаракту; иммунные болезни; радиоканцерогенез; сокращение продолжительности жизни; генетические и тератогенные эффекты.
Ядерная реакция — процесс образования новых ядер или частиц при столкновениях ядер или частиц. Впервые ядерную реакцию наблюдал Резерфорд в 1919 году, бомбардируя α-частицами ядра атомов азота, она была зафиксирована по появлению вторичных ионизирующих частиц, имеющих пробег в газе больше пробега α-частиц и идентифицированных как протоны. Впоследствии с помощью камеры Вильсона были получены фотографии этого процесса.
По механизму взаимодействия ядерные реакции делятся на два вида:
реакции с образованием составного ядра, это двухстадийный процесс, протекающий при не очень большой кинетической энергии сталкивающихся частиц (примерно до 10 МэВ).
прямые ядерные реакции, проходящие за ядерное время, необходимое для того, чтобы частица пересекла ядро. Главным образом такой механизм проявляется при очень больших энергиях бомбардирующих частиц.
Если после столкновения сохраняются исходные ядра и частицы и не рождаются новые, то реакция является упругим рассеянием в поле ядерных сил, сопровождается только перераспределением кинетической энергии и импульса частицы и ядра-мишени и называется потенциальным рассеянием.
Испускаемые при делении ядер вторичные нейтроны могут вызвать новое деление, что приводит к цепной реакции деления — ядерной реакции, в которой частицы, вызывающие реакцию, образуются как продукты этой реакции. Цепная реакция деления характеризуется коэффициентом размножения k нейтронов, который равен отношению числа нейтронов в данном поколении к их числу в предыдущем поколении. Необходимым условием для развития цепной реакции деления является требование k1. Коэффициент размножения зависит от природы делящегося вещества, а для данного изотопа — от его количества, а также размеров и формы активной зоны. Минимальные размеры активной зоны, при которых возможно осуществление цепной реакции, называются критическими размерами. Минимальная масса делящегося вещества, находящегося в системе критических размеров, необходимая для осуществления цепной реакции, называется критической массой. Скорость развития цепных реакций различна. Пусть Т — среднее время жизни одного поколения, а N — число нейтронов в данном поколении. В следующем поколении их число равно kN, т. е. прирост числа нейтронов за одно поколение dN= kN-N=N(k-1).
При k>1 идет развивающаяся реакция, число делений непрерывно растет и реакция может стать взрывной.
При k=1 идет самоподдерживающаяся реакция, при которой число нейтронов с течением времени не изменяется. При k<1 идет затухающая реакция.
Цепные реакции делятся на управляемые (реакции в ядерных реакторах) и неуправляемые (взрыв атомной бомбы).
Реакторы-замедлители:
В качестве сырья используют природный уран, который располагают на небольшом расстоянии, которое заполняют замедлителем, т.е. веществом, в котором нейтроны замедляются до тепловых скоростей.
Замедление нейтронов происходит за счёт упругого рассеивания, поэтому энергия, теряемая замедляемой частицы, зависит от соотношения масс сталкиваемых частиц.
Ядра замедлителя должны обладать малым сечением захвата нейтронов и большим сечением упругого рассеивания, такими свойствами обладают ядра дейтерия, бериллия и графита.
Уран-графитовый реактор состоит из: графита (замедлитель), блоки из урана, стержни, содержащие кадмий или бор, интенсивно поглощающие нейтроны.
Первые промышленные реакторы предназначались для получения плутония.
Реакторы-размножители:
Использовав горючее, обогащённое делящимся изотопом (), можно построить реактор, действующий на быстрых нейтронах. В таких реакторах воспроизводится большее количество ядерного горючего, чем выгорает в реакторе.
Побочными продуктами процессов, являются радиоактивные изотопы многих химических элементов, которые применяются в биологии, медицине и технике.
Ядерный синтез – слияние лёгких ядер в одно ядро, сопровождается выделением огромного количества энергии.
Условия протекания реакции синтеза: чтобы преодолеть потенциальный барьер, обусловленный кулоновским отталкиванием, ядра с порядковыми номерами должны обладать энергией:
Термоядерная бомба: особо благоприятные условия для синтеза ядер дейтерия и трития, так как реакция между ними носит резонансный характер. Запалом для такой бомбы является обычная атомная бомба, при взрыве которой возникает температура порядка К. Реакция синтеза дейтрона (d) и ядра трития ():
Термоядерные установки типа «Токомак»: такая установка представляет собой замкнутую магнитную ловушку, имеющую форму тора. Плазма удерживается в токомаке магнитным полем очень сложной конфигурации. Разогрев плазмы осуществляется протекающим по ней током.
Эффект Мёссбауэра или ядерный гамма-резонанс, состоит в резонансном испускании или поглощении гамма-фотонов без изменения фононного спектра излучателя или поглотителя излучения соответственно. Иными словами, эффект Мёссбауэра — это резонансное испускание и поглощение гамма-лучей без отдачи. Имеет существенно квантовую природу и наблюдается при изучении кристаллических, аморфных и порошковых образцов, содержащих один из 87 изотопов 46 элементов.
Применение:
Метод ядерного гамма-резонанса используется в физическом материаловедении, химии, минералогии и биологии (например, при анализе свойств Fe-содержащих групп в белках). Эффект поглощения излучения усиливают путём обогащения образца мёссбауэровскими изотопами, повышая, например, содержание 57Fe в пище подопытных животных. В минералогии эффект Мёссбаура применяется главным образом для определения структурного положения ионов Fe и определения степени окисления железа.
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) — резонансное поглощение электромагнитной энергии веществом, содержащим ядра с ненулевым спином во внешнем магнитном поле, обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер.
Одни и те же ядра атомов в различных окружениях в молекуле показывают различные сигналы ЯМР. Отличие такого сигнала ЯМР от сигнала стандартного вещества позволяет определить так называемый химический сдвиг, который обусловлен химическим строением изучаемого вещества. В методиках ЯМР есть много возможностей определять химическое строение веществ, конфирмации молекул, эффекты взаимного влияния, внутримолекулярные превращения.
Применение: исследование полупроводников.
Метод меченых атомов - методика по введению особого изотопа в биологически важный метаболит (или продукт питания), после чего прослеживаются последовательные реакции этого метаболита в организме путем наблюдения за судьбой меченого изотопа в продуктах распада, крови, моче и т.д. На основании этих данных строится метаболизм. Использование меченых изотопов стало возможным благодаря широкому развитию методов получения изотопов. Ионизирующие излучения применяются в различных отраслях тяжёлой (интроскопия) и пищевой (стерилизация медицинских инструментов, расходных материалов и продуктов питания) промышленности, а также в медицине (лучевая терапия, ПЭТ-томография). Для лечения опухолей используют тяжёлые ядерные частицы такие как протоны, тяжёлые ионы, отрицательные π-мезоны и нейтроны разных энергий. Создаваемые на ускорителях пучки тяжёлых заряжённых частиц имеют малое боковое рассеяние, что дает возможность формировать дозные поля с чётким контуром по границам опухоли.
Трансурановые элементы — радиоактивные химические элементы, расположенные в периодической системе элементов Д. И. Менделеева за ураном, то есть с атомным номером выше 92.
Пути к острову стабильности. Для синтеза ядер сверхтяжёлых элементов необходимо выполнение ещё одного условия - получить макс. избыток нейтронов в конечном ядре. Для этих целей должны быть использованы предельные возможности реакции слияния с участием ядер, максимально обогащённых нейтронами. Такими могут быть 2494Рu или 24896 Cm, к-рые подвергаются бомбардировке ядрами 48Са. Составные ядра с Z-114 и 116 будут иметь N =178 и 180 и энергию возбуждения ок. 30 МэВ. Это наибольшее приближение к магич. числам 114 и 184, к-рое достижимо в искусств. синтезе сверхтяжёлых ядер.
Остров стабильности — трансурановая область на карте изотопов, для вследствие предельного заполнения в ядре протонных и нейтронных оболочек, время жизни изотопов значительно превышает время жизни «соседних» трансурановых изотопов.
Из-за высокой изотропии К. л. наблюдения у Земли не позволяют установить, где они образуются До начала 70-х гг. 20 в. многие исследователи считали, что К. л. с эВ имеют в основном метагалактич. происхождение. Теория происхождения К. л. опирается не только на гипотезу о галактич. природе источников К. л., но и на представление о том, что К. л. длительное время удерживаются в Галактике, медленно вытекая в межгалактич. пространство. Двигаясь по прямой, К. л. покинули бы Галактику спустя неск. тысяч лет после момента генерации. Свойство атмосферы поглощать космические лучи было обнаружено еще в первых экспериментах В. Гесса. Попадая в атмосферу Земли, космические частицы (а это в основном протоны и ядра более тяжёлых элементов, чем водород) испытывают столкновения с её атомами и молекулами. В результате происходит расщепление ядер и образование многочисленных вторичных частиц.
Причина свечения звёзд. Звезда является небесным телом, которое с Земли видится как светящаяся точка на ночном небе. Вообще звезды — это огромные шары из раскаленных газов. В центральной их части температура достигает 6 000 000°С. При такой температуре протекает термоядерная реакция, преобразующая водород в гелий. При этом выделяется колоссальное количество энергии. Эта энергия из центра звезды прорывается к поверхности и излучается в космос в виде света.
Эволюция звезды - последовательность изменений, которым звезда подвергается в течение её жизни, то есть на протяжении сотен тысяч, миллионов или миллиардов лет, пока она излучает свет и тепло. В течение таких колоссальных промежутков времени изменения оказываются весьма значительными. Звезда начинает свою жизнь как холодное разрежённое облако межзвёздного газа, сжимающееся под действием собственного тяготения и постепенно принимающее форму шара и заканчивает жизнь в качестве Белого карлика.
Гравитационное: константа взаимодействия . Радиус действия неограничен. Гравитационное взаимодействие универсальное, ему подтверждены все частицы. Однако в процессе микромира ощутимой роли не играет.
Электромагнитное: константа взаимодействия равна . Радиус взаимодействия неограничен.
Сильное: этот вид взаимодействия обеспечивает связь нуклонов в ядре. Константа имеет величину 10, радиус действия примерно .
Слабое взаимодействие: это взаимодействие ответственно за все виды β-распада ядер, за многие распады элементарных частиц, а также за все процессы взаимодействия нейтрино с веществом. Константа взаимодействия равна по порядку величины .
Сравнительные характеристики взаимодействий:
|
Вид взаимодействия |
Константа взаимодействия |
Время жизни, с |
|
сильное |
10 |
|
|
Электромагнитное |
||
|
Слабое |
||
|
гравитационное |
-- |
21.Классификация элементарных частиц
Частицы – собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые (согласно существующим представлениям) невозможно расщепить на составные части.
Античастицы - частица-двойник некоторой другой элементарной частицы, обладающая той же массой и тем же спином, но отличающаяся от неё знаками некоторых характеристик взаимодействия (зарядов, таких как электрический и цветовой заряды, барионное и лептонное квантовые числа).
Типы элементарных частиц:
кванты полей: фотоны, γ (кванты электромагнитного поля), участвуют в электромагнитных взаимодействиях, но не обладают сильным и слабым взаимодействиями.
лептоны: входят частицы, не обладающие сильным взаимодействием: электроны (, мюоны (), нейтрино (). Все лептоны имеют спин равный ½, и следовательно, являются фермионами. Те из них, которые имеют электрический заряд, обладают также электромагнитным взаимодействием.
адроны:
Кварки не существуют в свободном состоянии, а заключены в кварковых системах – адронах. Им нельзя освободиться от взаимодействий c находящимися в том же объеме другими кварками и глюонами.
Конституэнтные кварки – это «эффективные» кварки в адронах, движение и взаимодействие
которых, формируют адрон.
Токовые кварки – кварки, не испытывающие взаимодействия.
Центральное тело нашей планетной системы – Солнце. Оставшиеся 0,134 % вещества представлены девятью большими Планетыпланетами (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон) и несколькими десятками спутников планет (в настоящее время их открыто более 60), малыми планетами – астероидами ( ~100 тысяч), кометами ( ~1011 объектов), огромным количеством мелких фрагментов – метеороидов, а также космической пылью.
Солнце (желтый карлик) – сосредоточило в себе 99,866 % всей массы Солнечной системы.
Солнце сформировалось примерно 4,59 миллиарда лет назад, когда быстрое сжатие под действием сил гравитации облака молекулярного водорода привело к образованию в нашей области Галактики звезды первого типа звёздного населения типа T Тельца. через 4—5 миллиардов лет оно превратится в звезду типа красный гигант. По мере того, как водородное топливо в ядре будет выгорать, его внешняя оболочка будет расширяться, а ядро — сжиматься и нагреваться. После того, как Солнце пройдёт фазу красного гиганта, термические пульсации приведут к тому, что его внешняя оболочка будет сорвана и из неё образуется планетарная туманность. В центре этой туманности останется сформированная из очень горячего ядра Солнца звезда типа белый карлик, которая в течение многих миллиардов лет будет постепенно остывать и угасать.
Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 миллиардов лет. Таким образом, сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла.
Происхождение Солнечной системы: формировании планет из разреженного пылевого вещества, обращавшегося вокруг Солнца. Согласно П. С. Лапласу материалом для образования планет послужила часть газового вещества, отделившаяся от сжимающегося протосолнца. Место Солнечной системы в Галактике: Солнце расположено вовсе не в центре Млечного Пути, а на его окраине, в звездной провинции, на расстоянии 25 тысяч световых лет от центра. Антропологический принцип: означающий внеисторич. рассмотрение человека как части природы, как неизменяющегося естеств. существа, наделенного материальными и духовными качествами. А. п., направленный против дуалистич. разрыва материи и духа и идеалистич.
В период 10в-36 – 10в-10 с Вселенная состояла из смеси пока безмассовых кварков и лептонов, а также фотонов, возникших при взаимной аннигиляции электронов и позитронов, следующего (более легкого) поколения Z- и W-бозонов, ответственных за слабое взаимодействие, и других гипотетических (суперсимметричных) частиц, например нейтрально. температуры 1015 К.
После 10в -6 с, когда средняя энергия упала до 109 эВ (Т = 1013 К, размер Вселенной порядка 1011 км), из кварков начали формироваться мезоны, затем стабильные протоны и относительно стабильные нейтроны.
Примерно через 1 с после Большого Взрыва ( Т = 1010 К, размер Вселенной увеличился до 1014 км, или 10 световых лет) плотность частиц снизилась до такого значения (≈100000 г/см3), при котором взаимодействия с участием нейтрино становятся настолько редкими, что они не могут больше находиться в термодинамическом равновесии с другими частицами. Эти нейтрино начинают жить своей независимой жизнью, свободно двигаясь по Вселенной (
Еще через несколько секунд, при энергиях ниже миллиона эВ, перестали образовываться электроны и позитроны. Те же, что уже были, почти полностью уничтожились за счет аннигиляции, оставив в «живых» ровно столько электронов, сколько до этого сохранилось протонов, - чтобы сбалансировать их положительный электрический заряд и оставить Вселенную (как и в самом исходном состоянии) электрически нейтральной.
Через 100 с после Большого Взрыва ( Т = 109 К, и размеры Вселенной достигли сотен световых лет) протоны и нейтроны начали сливаться в легчайшие ядра водорода Н, дейтерия D, гелия 3Не, 4Не и лития 7Li (более тяжелые ядра не могли тогда образоваться из-за отсутствия стабильных ядер с массовыми числами 5 и 8). Кроме водорода, в основном появлялись ядра 4Не, который с тех пор составляет около 1/4 барионной массы Вселенной; оставшиеся невостребованными лишние нейтроны распались в течение нескольких последующих часов и исчезли со сцены. Этот процесс называется первичным нуклеосинтезом, а относительная распространенность в космосе легчайших ядер, которая с достаточно высокой точностью измеряется сегодня, служит хорошим тестом для проверки модели Большого Взрыва.
И только спустя 300 000 лет, когда температура упала до 10 000 К и диаметр Вселенной достиг размеров десятков миллионов световых лет (1020 км), ядра стали окружаться электронными оболочками и возникли первые легкие атомы водорода и гелия.
Когда температура снизилась до 3000 К, гравитационное притяжение между молекулами начало превосходить их взаимное отталкивание за счет теплового движения. Начали формироваться первоначальные крупномасштабные структуры и группирования - протогалактики, на основе которых позднее (через сотни миллионов лет после Взрыва при температуре в сотни К) стали образовываться звезды и звездные скопления - галактики. Первые звезды состояли практически только из водорода и гелия в виде горячей плазмы с температурой в центральной части, достаточной для протекания термоядерных реакций, в результате которых образовывались более тяжелые элементы - вплоть до железа. Химические элементы тяжелее железа рождались в результате взрыва сверхновых звезд.
«Большой взрыв» — космологическая теория начала расширения Вселенной.
Строение вселенной: Примерно 85% приходится не на звезды и не на планеты, а на тёмную материю. Состоит из галактик в котрых звёзды и солнечные системы и из комет …..
Сильное взаимодействие—взаимодействие кварков.
Слабое взаимодействие--- электромагнитное, гравитационное.
Истенно элементарные частицы:
Кванты полей, гаммо-электромагнитное поле и т.д.