Universumis elab iga keha omal ajal ja ka peamised elementaarosakesed. Enamiku elementaarosakeste eluiga on üsna lühike.

Mõned lagunevad kohe pärast sündi, mistõttu nimetame neid ebastabiilseteks osakesteks.

Lühikese aja pärast lagunevad nad stabiilseteks: prootoniteks, elektronideks, neutriinodeks, footoniteks, gravitoniteks ja nende antiosakesteks.

Kõige olulisemad mikroobjektid meie lähiruumis - prootonid ja elektronid. Mõned universumi kaugemad osad võivad koosneda antiainest, seal on olulisemad osakesed antiprooton ja antielektron (positron).

Kokku on avastatud mitusada elementaarosakest: prooton (p), neutron (n), elektron (e -), samuti footon (g), pi-mesonid (p), müüonid (m), kolme neutriinod tüübid (elektrooniline ve , müon v m , leptoniga v t) jne. ilmselgelt toovad nad rohkem uusi mikroosakesi.

Osakeste välimus:

prootonid ja elektronid

Prootonite ja elektronide ilmumine ulatub umbes kümne miljardi aasta tagusesse aega.

Teine lähikosmose struktuuris olulist rolli mängiv mikroobjektide tüüp on neutronid, millel on prootoniga ühine nimi: nukleonid. Neutronid ise on ebastabiilsed, lagunevad umbes kümme minutit pärast tekkimist. Need võivad olla stabiilsed ainult aatomi tuumas. Tähtede sügavustes, kus prootonitest sünnivad aatomituumad, tekib pidevalt tohutul hulgal neutroneid.

Neutriino

Universumis toimub pidevalt ka neutriinode sünd, mis on küll elektroni sarnased, kuid laenguta ja väikese massiga. 1936. aastal avastati mitmesuguseid neutriinosid: müüonneutriinod, mis tekivad prootonite neutroniteks muutumisel, ülimassiivsete tähtede sügavustes ja paljude ebastabiilsete mikroobjektide lagunemise käigus. Need sünnivad siis, kui kosmilised kiired tähtedevahelises ruumis kokku põrkuvad.

Suure paugu tulemusena ilmus tohutu hulk neutriinosid ja müüonneutriinosid. Nende arv kosmoses suureneb pidevalt, sest peaaegu ükski aine ei neela neid.

Footonid

Nagu footonid, täidavad neutriinod ja müüonneutriinod kogu ruumi. Seda nähtust nimetatakse "neutriinomereks".
Alates Suurest Paugust on järele jäänud väga palju footoneid, mida me nimetame reliktiks või fossiilseks. Need on täidetud kogu kosmosega ja nende sagedusega ning seega väheneb energia pidevalt, kui universum paisub.

Praegu osalevad universumi footoniosa tekkes kõik kosmilised kehad, eelkõige tähed ja udukogud. Footonid sünnivad tähtede pinnal elektronide energiast.

Osakeste ühendus

Universumi tekke algfaasis olid kõik põhilised elementaarosakesed vabad. Siis polnud veel aatomituumi, planeete ega tähti.

Aatomid ja neist planeedid, tähed ja kõik ained tekkisid hiljem, kui oli möödunud 300 000 aastat ja hõõguv aine jahtus paisumise käigus piisavalt.

Ainult neutriino, müonneutriino ja footon ei sisenenud ühtegi süsteemi: nende vastastikune külgetõmme on liiga nõrk. Need on jäänud vabadeks osakesteks.

Isegi Universumi tekke algfaasis (300 000 aastat pärast selle sündi) ühinesid vabad prootonid ja elektronid vesinikuaatomiteks (üks prooton ja üks elektron ühendatud elektrijõuga).

Prootonit peetakse peamiseks elementaarosakeseks laenguga +1 ja massiga 1,672 10 −27 kg (veidi vähem kui 2000 korda raskem kui elektron). Massiivsesse tähte sattunud prootonid muutusid järk-järgult universumi peahoone "rauaks". Igaüks neist vabastas ühe protsendi oma puhkemassist. Ülimassiivsetes tähtedes, mis tõmbuvad oma eluea lõpus oma gravitatsiooni mõjul väikesteks kogusteks, võib prooton kaotada peaaegu viiendiku oma puhkeenergiast (ja seega ka viiendiku oma puhkemassist).

On teada, et Universumi "ehitusmikroplokkideks" on prootonid ja elektronid.

Lõpuks, kui prooton ja antiprooton kohtuvad, ei teki süsteemi, vaid kogu nende puhkeenergia vabaneb footonite kujul ().

Teadlased väidavad, et on olemas ka kummituslik põhiline elementaarosakeste graviton, millel on elektromagnetismiga sarnane gravitatsiooniline interaktsioon. Gravitoni olemasolu on aga tõestatud vaid teoreetiliselt.

Nii tekkisid peamised elementaarosakesed, mis esindavad nüüd meie universumit, sealhulgas Maad: prootonid, elektronid, neutriinod, footonid, gravitonid ja palju muud avastatud ja avastamata mikroobjekte.

Need kolm osakest (nagu ka teised allpool kirjeldatud osakesed) tõmbavad üksteist vastastikku ligi ja tõrjuvad vastavalt omale süüdistused, mida on loodusjõudude põhijõudude arvu järgi vaid nelja tüüpi. Laenguid saab järjestada vastavate jõudude vähenemise järjekorras järgmiselt: värvilaeng (kvarkide vastasmõju jõud); elektrilaeng (elektrilised ja magnetjõud); nõrk laeng (tugevus mõnes radioaktiivses protsessis); lõpuks mass (gravitatsioonijõud või gravitatsiooniline vastastikmõju). Sõnal "värv" pole siin midagi pistmist nähtava valguse värviga; see on lihtsalt tugevaima laengu ja suurimate jõudude tunnus.

Süüdistused püsima, st. Süsteemi sisenev laeng on võrdne sealt väljuva laenguga. Kui teatud arvu osakeste elektrilaeng enne nende vastasmõju on näiteks 342 ühikut, siis pärast interaktsiooni võrdub see olenemata selle tulemusest 342 ühikuga. See kehtib ka muude laengute kohta: värvus (tugev interaktsioonilaeng), nõrk ja mass (mass). Osakesed erinevad oma laengute poolest: sisuliselt "on" need laengud. Süüdistused on justkui "sertifikaat" vastavale jõule reageerimise õigusest. Seega mõjutavad värvijõud ainult värvilisi osakesi, elektrijõud mõjutavad ainult elektriliselt laetud osakesi jne. Osakese omadused määrab talle mõjuv suurim jõud. Ainult kvargid on kõigi laengute kandjad ja seetõttu alluvad neile kõik jõud, mille hulgas domineerib värv. Elektronidel on kõik laengud peale värvi ja nende jaoks on domineerivaks jõuks elektromagnetiline jõud.

Looduses on kõige stabiilsemad reeglina neutraalsed osakeste kombinatsioonid, milles ühe märgi osakeste laengut kompenseerib teise märgi osakeste kogulaeng. See vastab kogu süsteemi minimaalsele energiale. (Samamoodi on kaks varrasmagnetit ühel joonel, kusjuures ühe põhjapoolus on suunatud teise lõunapooluse poole, mis vastab minimaalsele magnetvälja energiale.) Gravitatsioon on erand sellest reeglist: negatiivset massi ei eksisteeri. Pole olemas kehasid, mis maha kukuks.

AINETE LIIGID

Tavaline aine moodustub elektronidest ja kvarkidest, mis on rühmitatud objektideks, mille värvus on neutraalne ja seejärel elektrilaeng. Värvijõud neutraliseeritakse, millest tuleb täpsemalt juttu allpool, kui osakesed kombineeritakse kolmikuteks. (Sellest ka termin "värv" ise, mis on võetud optikast: kolm põhivärvi annavad segamisel valge.) Seega moodustavad kvargid, mille jaoks värvijõud on peamine, kolmikuid. Kuid kvargid ja need jagunevad omakorda u-kvarkid (inglise keelest üles - ülemine) ja d-kvarkid (inglise keelest alla - madalam), neil on ka elektrilaeng, mis on võrdne u-kvark ja eest d- kvark. Kaks u-kvark ja üks d-kvark annab elektrilaengu +1 ja moodustab prootoni ning ühe u- kvark ja kaks d-kvargid annavad null elektrilaengu ja moodustavad neutroni.

Stabiilsed prootonid ja neutronid, mida tõmbuvad üksteise poole nende koostisosade kvarkide vastasmõju jääkvärvijõud, moodustavad värvineutraalse aatomituuma. Kuid tuumad kannavad positiivset elektrilaengut ja tõmmates ligi negatiivseid elektrone, mis tiirlevad ümber tuuma nagu planeedid, mis tiirlevad ümber Päikese, kipuvad moodustama neutraalse aatomi. Nende orbiidil olevad elektronid eemaldatakse tuumast kümneid tuhandeid kordi tuuma raadiusest suuremate vahemaade tagant – see näitab, et neid hoidvad elektrijõud on tuuma omadest palju nõrgemad. Värvide interaktsiooni jõu tõttu on 99,945% aatomi massist suletud selle tuumas. Kaal u- ja d-kvargid on umbes 600 korda suuremad kui elektron. Seetõttu on elektronid palju kergemad ja liikuvamad kui tuumad. Nende liikumine aines põhjustab elektrilisi nähtusi.

Aatomite (sealhulgas isotoopide) looduslikke sorte on mitusada, mis erinevad tuumas olevate neutronite ja prootonite arvu ning vastavalt ka elektronide arvu poolest orbiitidel. Lihtsaim on vesinikuaatom, mis koosneb prootoni kujul olevast tuumast ja selle ümber tiirlevast ühest elektronist. Kogu "nähtav" aine looduses koosneb aatomitest ja osaliselt "lahtivõetud" aatomitest, mida nimetatakse ioonideks. Ioonid on aatomid, mis on mõne elektroni kaotanud (või omandanud) muutunud laetud osakesteks. Peaaegu ühest ioonist koosnevat ainet nimetatakse plasmaks. Tähed, mis põlevad tsentrites toimuvate termotuumareaktsioonide tõttu, koosnevad peamiselt plasmast ja kuna tähed on universumis levinuim ainevorm, siis võib öelda, et kogu universum koosneb peamiselt plasmast. Täpsemalt on tähed valdavalt täisioniseeritud gaasiline vesinik, s.o. üksikute prootonite ja elektronide segu ning seetõttu koosneb sellest peaaegu kogu nähtav universum.

See on nähtav aine. Kuid universumis on endiselt nähtamatut ainet. Ja on osakesi, mis toimivad jõudude kandjatena. Seal on antiosakesed ja mõne osakese ergastatud olekud. Kõik see toob kaasa selgelt liigse "elementaarosakeste" rohkuse. Sellest küllusest võib leida viite elementaarosakeste ja nende vahel mõjuvate jõudude tegelikule, tõelisele olemusele. Viimaste teooriate kohaselt võivad osakesed põhimõtteliselt olla laiendatud geomeetrilised objektid – "stringid" kümnemõõtmelises ruumis.

Nähtamatu maailm.

Universumis pole ainult nähtav aine (vaid ka mustad augud ja "tumeaine" nagu külmad planeedid, mis muutuvad valgustatuna nähtavaks). Samuti on olemas tõeliselt nähtamatu mateeria, mis iga sekund läbistab meid kõiki ja kogu Universumit. See on kiiresti liikuv gaas ühte tüüpi osakestest - elektronneutriinodest.

Elektronneutriino on elektroni partner, kuid tal puudub elektrilaeng. Neutriinod kannavad endas ainult nn nõrka laengut. Nende puhkemass on suure tõenäosusega null. Kuid nad suhtlevad gravitatsiooniväljaga, kuna neil on kineetiline energia E, mis vastab efektiivsele massile m, vastavalt Einsteini valemile E = mc 2, kus c on valguse kiirus.

Neutriino võtmeroll on see, et see aitab kaasa transformatsioonile ja- kvargid sisse d kvargid, mille tulemuseks on prootoni muundumine neutroniks. Neutriino mängib tähtede termotuumareaktsioonide "karburaatori nõela" rolli, milles neli prootonit (vesiniku tuuma) ühinevad, moodustades heeliumi tuuma. Kuid kuna heeliumi tuum ei koosne neljast prootonist, vaid kahest prootonist ja kahest neutronist, on sellise tuumasünteesi jaoks vajalik, et kaks ja-kvargid muutusid kaheks d- kvark. Teisenduse intensiivsus määrab, kui kiiresti tähed põlevad. Ja teisendusprotsessi määravad nõrgad laengud ja osakeste vahelise nõrga vastasmõju jõud. Kus ja-kvark (elektrilaeng +2/3, nõrk laeng +1/2), interaktsioonis elektroniga (elektrilaeng - 1, nõrk laeng -1/2), moodustub d-kvark (elektrilaeng -1/3, nõrk laeng -1/2) ja elektronneutriino (elektrilaeng 0, nõrk laeng +1/2). Kahe kvargi värvilaengud (või lihtsalt värvid) kustuvad selles protsessis ilma neutriinota. Neutriino roll on kompenseerimata nõrga laengu ärakandmine. Seetõttu sõltub transformatsiooni kiirus sellest, kui nõrgad on nõrgad jõud. Kui nad oleksid nõrgemad kui nad on, siis tähed ei põleks üldse. Kui nad oleksid tugevamad, oleksid tähed juba ammu läbi põlenud.

Aga kuidas on lood neutriinodega? Kuna need osakesed suhtlevad teiste ainetega äärmiselt nõrgalt, lahkuvad nad peaaegu kohe tähtedest, milles nad sündisid. Kõik tähed säravad, kiirgades neutriinosid, ja neutriinod paistavad läbi meie kehade ja kogu Maa päeval ja öösel. Nii rändavad nad läbi universumi, kuni sisenevad võib-olla TÄHE uude interaktsiooni).

Interaktsioonikandjad.

Mis põhjustab jõude, mis mõjuvad osakeste vahel vahemaa tagant? Kaasaegne füüsika vastab: teiste osakeste vahetuse tõttu. Kujutage ette kahte uisutajat, kes viskavad palli ümber. Viskamisel pallile hoogu andes ja saadud palliga hoogu vastu võttes saavad mõlemad teineteisest tõuke suunas. See võib seletada tõrjuvate jõudude tekkimist. Kuid kvantmehaanikas, mis käsitleb nähtusi mikromaailmas, on sündmuste ebatavaline venitamine ja ümberpaigutamine lubatud, mis näib olevat võimatu: üks uisutajatest viskab palli soovitud suunas. alates teine, aga üks siiski võib olla püüa see pall kinni. Pole raske ette kujutada, et kui see oleks võimalik (ja elementaarosakeste maailmas on see võimalik), tekiks uisutajate vahel tõmme.

Osakesi, mille vahetumisel tekivad vastasmõjujõud nelja eespool käsitletud “aineosakese” vahel, nimetatakse mõõtosakesteks. Kõigil neljal vastastikmõjul – tugeval, elektromagnetilisel, nõrgal ja gravitatsioonilisel – on oma mõõtuosakeste komplekt. Tugeva interaktsiooni kandjaosakesed on gluoonid (neid on ainult kaheksa). Footon on elektromagnetilise interaktsiooni kandja (see on üks ja me tajume footoneid valgusena). Nõrga interaktsiooni osakesed-kandjad on vahepealsed vektorbosonid (avastati aastatel 1983 ja 1984 W + -, W- -bosonid ja neutraalsed Z-boson). Gravitatsioonilise interaktsiooni osakeste kandjaks on endiselt hüpoteetiline graviton (see peab olema üks). Kõik need osakesed, välja arvatud footon ja graviton, mis võivad läbida lõpmatult pikki vahemaid, eksisteerivad ainult aineosakeste vahelise vahetuse käigus. Footonid täidavad universumi valgusega ja gravitonid - gravitatsioonilainetega (pole veel kindlalt tuvastatud).

Osakesi, mis on võimelised kiirgama mõõtosakesi, ümbritseb vastav jõuväli. Seega on elektronid, mis on võimelised kiirgama footoneid, ümbritsetud elektri- ja magnetväljadega, samuti nõrkade ja gravitatsiooniväljadega. Kvarke ümbritsevad samuti kõik need väljad, aga ka tugeva interaktsiooni väli. Värvijõudude mõjuväljas olevad värvilaenguga osakesed on mõjutatud värvijõust. Sama kehtib ka teiste loodusjõudude kohta. Seetõttu võime öelda, et maailm koosneb ainest (materjaliosakesed) ja väljast (gabariidiosakesed). Lisateavet selle kohta allpool.

Antiaine.

Iga osake vastab antiosakesele, millega osake saab vastastikku annihileerida, s.t. "annihileerida", mille tulemusena vabaneb energia. "Puhast" energiat iseenesest aga ei eksisteeri; annihilatsiooni tulemusena tekivad uued osakesed (näiteks footonid), mis kannavad selle energia minema.

Antiosakesel on enamikul juhtudel vastava osakese suhtes vastupidised omadused: kui osake liigub tugeva, nõrga või elektromagnetvälja mõjul vasakule, siis tema antiosake liigub paremale. Lühidalt öeldes on antiosakesel kõikide laengute (välja arvatud massilaeng) vastandmärgid. Kui osake on komposiit, nagu näiteks neutron, siis selle antiosake koosneb vastupidise laengumärgiga komponentidest. Seega on antielektroni elektrilaeng +1, nõrk laeng +1/2 ja seda nimetatakse positroniks. Antineutron koosneb ja-antikvarkid elektrilaenguga –2/3 ja d-antikvarkid elektrilaenguga +1/3. Tõeliselt neutraalsed osakesed on nende endi antiosakesed: footoni antiosakeseks on footon.

Kaasaegsete teoreetiliste kontseptsioonide kohaselt peab igal looduses eksisteerival osakesel olema oma antiosake. Ja paljud antiosakesed, sealhulgas positronid ja antineutronid, saadi tõepoolest laboris. Selle tagajärjed on erakordselt olulised ja kogu elementaarosakeste eksperimentaalse füüsika aluseks. Relatiivsusteooria järgi on mass ja energia samaväärsed ning teatud tingimustel saab energiat massiks muuta. Kuna laeng säilib ja vaakumi (tühja ruumi) laeng on null, võib vaakumist välja tulla mis tahes osakeste ja antiosakeste paar (mille netolaengus on null) nagu jänesed mustkunstniku kübarast, kui energiast piisab nende loomiseks. mass.

Osakeste põlvkonnad.

Kiirendikatsed on näidanud, et materjaliosakeste neljakordne (kvartett) kordub suuremate massiväärtuste juures vähemalt kaks korda. Teises põlvkonnas hõivab elektroni koha müüon (massiga ligikaudu 200 korda suurem kui elektroni mass, kuid kõigi teiste laengute väärtus on sama), elektronneutriino koht on müüon (mis saadab müonit nõrkades interaktsioonides samamoodi nagu elektron saadab elektronneutriinot), asetage ja- kvark hõivab Koos- kvark ( võlutud), a d- kvark - s- kvark ( imelik). Kolmandas põlvkonnas koosneb nelik tau leptonist, tau neutriinost, t- kvark ja b- kvark.

Kaal t- kvark on umbes 500 korda suurem kui kõige kergem - d- kvark. Eksperimentaalselt on kindlaks tehtud, et kergeid neutriinosid on ainult kolme tüüpi. Seega neljanda põlvkonna osakesi kas pole üldse olemas või on vastavad neutriinod väga rasked. See on kooskõlas kosmoloogiliste andmetega, mille kohaselt ei saa olla rohkem kui nelja tüüpi kergeid neutriinosid.

Kõrge energiaga osakestega tehtud katsetes toimivad elektron, müüon, tau-lepton ja vastavad neutriinod eraldi osakestena. Nad ei kanna värvilaengut ja astuvad ainult nõrkadesse ja elektromagnetilistesse interaktsioonidesse. Neid nimetatakse ühiselt leptonid.

Tabel 2. PÕHIOSAKESTE PÕLVKONNAD
Osake	Puhkemass, MeV/ Koos 2	Elektrilaeng	värvi laeng	Nõrk laeng
TEINE PÕLVKOND
Koos- kvark	1500	+2/3	Punane, roheline või sinine	+1/2
s- kvark	500	–1/3	Sama	–1/2
Muoni neutriino		0	0	+1/2
Muon	106	0	0	–1/2
KOLMAS PÕLVKOND
t- kvark	30000–174000	+2/3	Punane, roheline või sinine	+1/2
b- kvark	4700	–1/3	Sama	–1/2
Tau neutriino		0	0	+1/2
Tau	1777	–1	0	–1/2

Kvargid seevastu ühinevad värvijõudude mõjul tugevalt interakteeruvateks osakesteks, mis domineerivad enamikus kõrgenergiafüüsika katsetes. Selliseid osakesi nimetatakse hadronid. Need hõlmavad kahte alamklassi: barüonid(nt prooton ja neutron), mis koosnevad kolmest kvargist ja mesonid mis koosneb kvargist ja antikvargist. 1947. aastal avastati kosmilistes kiirtes esimene meson, mida kutsuti pioniks (või pi-mesoniks), ja mõnda aega arvati, et nende osakeste vahetus on tuumajõudude peamine põhjus. 1964. aastal Brookhaveni riiklikus laboris (USA) avastatud oomega-miinus hadronid ja j-psy osake ( J/y-meson), avastati samaaegselt Brookhavenis ja Stanfordi Lineaarkiirendite Keskuses (ka USA-s) 1974. aastal. Oomega-miinusosakese olemasolu ennustas M. Gell-Mann oma nn. SU 3-teooria” (teine ​​nimi on “kaheksakordne tee”), milles esmakordselt pakuti välja kvarkide olemasolu võimalikkus (ja see nimi neile ka anti). Kümme aastat hiljem, osakese avastamine J/y olemasolu kinnitas Koos-kvarki ja lõpuks pani kõik uskuma nii kvargi mudelisse kui ka teooriasse, mis ühendas elektromagnetilised ja nõrgad jõud ( vaata allpool).

Teise ja kolmanda põlvkonna osakesed pole vähem tõelised kui esimese põlvkonna osakesed. Tõsi, pärast tekkimist lagunevad nad miljondiku või miljardindiku sekundiga esimese põlvkonna tavalisteks osakesteks: elektroniks, elektronneutriinoks ja ka ja- ja d-kvargid. Küsimus, miks on looduses mitu põlvkonda osakesi, on siiani mõistatus.

Tihti räägitakse erinevatest põlvkondadest kvarkidest ja leptonitest (mis on muidugi mõnevõrra ekstsentriline) kui osakeste erinevatest "maitsetest". Vajadust neid selgitada nimetatakse "maitseprobleemiks".

BOSONID JA FERMIONID, VÄLJA JA AINE

Üks põhilisi erinevusi osakeste vahel on erinevus bosonite ja fermioonide vahel. Kõik osakesed jagunevad nendesse kahte põhiklassi. Nagu bosonid võivad kattuda või kattuda, aga nagu fermionid, mitte. Superpositsioon toimub (või ei esine) diskreetsetes energiaolekutes, milleks kvantmehaanika looduse jagab. Need olekud on justkui eraldi rakud, millesse saab osakesi asetada. Seega võite ühte lahtrisse panna suvalise arvu identseid bosoneid, kuid ainult ühe fermioni.

Näiteks vaatleme selliseid rakke või "olekuid" elektroni jaoks, mis pöörleb ümber aatomi tuuma. Erinevalt Päikesesüsteemi planeetidest ei saa elektron kvantmehaanika seaduste kohaselt ringelda ühelgi elliptilisel orbiidil, sest tema jaoks on ainult diskreetne arv lubatud "liikumisolekuid". Nimetatakse selliste olekute komplekte, mis on rühmitatud elektroni ja tuuma vahelise kauguse järgi orbitaalid. Esimesel orbitaalil on kaks erineva nurkmomentiga olekut ja seega kaks lubatud rakku ning kõrgematel orbitaalidel kaheksa või enam rakku.

Kuna elektron on fermioon, võib iga rakk sisaldada ainult ühte elektroni. Sellest tulenevad väga olulised tagajärjed – kogu keemia, kuna ainete keemilised omadused on määratud vastavate aatomite vastastikmõjudega. Kui läbite perioodilise elementide süsteemi ühest aatomist teise, et suurendada prootonite arvu tuumas ühiku kohta (vastavalt suureneb ka elektronide arv), siis esimesed kaks elektroni hõivavad esimese orbitaali, järgmised kaheksa asuvad teises jne. See järjestikune muutus aatomite elektronstruktuuris elemendist elemendini määrab nende keemiliste omaduste seaduspärasused.

Kui elektronid oleksid bosonid, võiksid kõik aatomi elektronid hõivata sama orbitaali, mis vastab minimaalsele energiale. Sel juhul oleksid kogu Universumi aine omadused täiesti erinevad ja sellisel kujul, nagu me seda teame, oleks Universum võimatu.

Kõik leptonid – elektron, müüon, tau-lepton ja neile vastavad neutriinod – on fermioonid. Sama võib öelda kvarkide kohta. Seega on kõik osakesed, mis moodustavad "aine", Universumi peamise täiteaine, aga ka nähtamatud neutriinod fermioonid. See on väga oluline: fermionid ei saa kombineerida, seega kehtib sama ka materiaalse maailma objektide kohta.

Samal ajal vahetatakse kõik "gabariidiosakesed" omavahel interakteeruvate materjaliosakeste vahel ja mis loovad jõudude välja ( vt eespool), on bosonid, mis on samuti väga oluline. Nii võivad näiteks paljud footonid olla samas olekus, moodustades magneti ümber magnetvälja või elektrilaengu ümber elektrivälja. Tänu sellele on võimalik ka laser.

Keeruta.

Bosonite ja fermioonide erinevus on seotud veel ühe elementaarosakeste omadusega - tagasi. Nii üllatav kui see ka ei tundu, kuid kõigil fundamentaalsetel osakestel on oma nurkimment ehk teisisõnu pöörlevad nad ümber oma telje. Nurkmoment on pöörlevale liikumisele iseloomulik, nagu kogu impulssmoment on translatsioonilisel liikumisel. Igas interaktsioonis säilivad nurkimpulss ja impulss.

Mikrokosmoses on nurkimpulss kvantiseeritud, st. võtab diskreetseid väärtusi. Sobivates ühikutes on leptonite ja kvarkide spinn 1/2 ja mõõtosakeste spinn on 1 (v.a graviton, mida pole veel eksperimentaalselt vaadeldud, kuid teoreetiliselt peaks spinn olema 2). Kuna leptonid ja kvargid on fermioonid ja mõõtosakesed on bosonid, võib eeldada, et "fermioonsus" on seotud spinniga 1/2 ja "bosoonilisus" on seotud spinniga 1 (või 2). Tõepoolest, nii eksperiment kui ka teooria kinnitavad, et kui osakesel on pooltäisarvuline spinn, siis on see fermion ja kui see on täisarv, siis on see boson.

MÕÕDURITEOORIAD JA GEOMEETIA

Kõikidel juhtudel tekivad jõud tänu bosonite vahetusele fermioonide vahel. Seega tekib kahe kvargi (kvarkid - fermionid) vastasmõju värvijõud tänu gluoonide vahetusele. Selline vahetus toimub pidevalt prootonites, neutronites ja aatomituumades. Samamoodi tekitavad elektronide ja kvarkide vahel vahetatavad footonid elektrilisi tõmbejõude, mis hoiavad elektrone aatomis, ning leptonite ja kvarkide vahel vahetatavad vahevektoribosonid tekitavad nõrku vastastikmõjusid, mis vastutavad tähtedes toimuvate termotuumareaktsioonide käigus prootonite neutroniteks muutumise eest.

Sellise vahetuse teooria on elegantne, lihtne ja tõenäoliselt õige. Seda nimetatakse gabariidi teooria. Kuid praegu on olemas ainult sõltumatud tugevate, nõrkade ja elektromagnetiliste vastastikmõjude teooriad ning neile sarnane, kuigi mõnes mõttes erinev gravitatsiooni mõõtmise teooria. Üks olulisemaid füüsilisi probleeme on nende eraldiseisvate teooriate taandamine ühtseks ja samas lihtsaks teooriaks, milles neist kõigist saaks ühe reaalsuse erinevad aspektid – nagu kristalli tahud.

Tabel 3. MÕNED HADRONID

Tabel 3. MÕNED HADRONID
Osake	Sümbol	Kvargi koostis *	puhkemass, MeV/ Koos 2	Elektrilaeng
BARYONID
Prooton	lk	uud	938	+1
Neutron	n	udd	940	0
Omega miinus	W-	sss	1672	–1
MESONID
Pi pluss	lk +	u	140	+1
Pi-miinus	lk –	du	140	–1
fi	f	sє	1020	0
JPS	J/a	cў	3100	0
Upsilon	Ў	b	9460	0
* Kvargi koostis: u- ülemine; d- madalam; s- kummaline; c- lummatud b- ilus. Tähe kohal olev joon tähistab antikvarke.

Lihtsaim ja vanim gabariiditeooriatest on elektromagnetilise interaktsiooni gabariiditeooria. Selles võrreldakse (kalibreeritakse) elektroni laengut teise sellest eemal asuva elektroni laenguga. Kuidas saab tasusid võrrelda? Näiteks saate tuua teise elektroni esimesele lähemale ja võrrelda nende vastasmõju jõude. Kuid kas elektroni laeng ei muutu, kui ta liigub teise ruumipunkti? Ainus viis kontrollimiseks on saata signaal lähielektronilt kaugemasse ja vaadata, kuidas see reageerib. Signaaliks on mõõtosake – footon. Selleks, et oleks võimalik kontrollida kaugemate osakeste laengut, on vaja footonit.

Matemaatiliselt eristab seda teooriat äärmine täpsus ja ilu. Ülalkirjeldatud "gabariidiprintsiibist" järgneb kogu kvantelektrodünaamika (elektromagnetismi kvantteooria), aga ka Maxwelli elektromagnetvälja teooria, mis on 19. sajandi üks suurimaid teadussaavutusi.

Miks on selline lihtne põhimõte nii viljakas? Ilmselt väljendab see Universumi erinevate osade teatud korrelatsiooni, võimaldades Universumis mõõtmisi teha. Matemaatilises mõttes tõlgendatakse välja geomeetriliselt mingi mõeldava "sisemise" ruumi kõverusena. Laengu mõõtmine on kogu "sisemise kõveruse" mõõtmine osakese ümber. Tugevate ja nõrkade vastastikmõjude mõõtmise teooriad erinevad elektromagnetilistest mõõteriistade teooriast ainult vastava laengu sisemise geomeetrilise "struktuuri" poolest. Küsimusele, kus see siseruum täpselt asub, leiavad vastuse mitmemõõtmelised ühtse välja teooriad, mida siinkohal ei käsitleta.

Tabel 4. FUNDAMENTAALSEID KOOSTÖÖD
Interaktsioon	Suhteline intensiivsus 10–13 cm kaugusel	Tegevusraadius	Interaktsioonikandja	Kandja puhkemass, MeV/ Koos 2	Kandja spin
tugev	1		Gluoon	0	1
elektri- magnetiline	0,01	Ґ	Footon	0	1
Nõrk	10 –13		W +	80400	1
			W –	80400	1
			Z 0	91190	1
Gravitatsioon- ratsionaalne	10 –38	Ґ	graviton	0	2

Elementaarosakeste füüsika pole veel lõppenud. Pole veel kaugeltki selge, kas olemasolevatest andmetest piisab osakeste ja jõudude olemuse, samuti ruumi ja aja tegeliku olemuse ja mõõtmete täielikuks mõistmiseks. Kas selleks on vaja katseid energiatega 10 15 GeV või piisab ka mõttepingutusest? Vastust veel pole. Kuid võime kindlalt öelda, et lõplik pilt on lihtne, elegantne ja ilus. Võimalik, et põhimõttelisi ideid polegi nii palju: gabariidi põhimõte, suuremate mõõtmetega ruumid, kokkuvarisemine ja paisumine ning ennekõike geomeetria.

719. Elektrilaengu jäävuse seadus

720. Erineva märgiga elektrilaengutega kehad, …

Nad tõmbavad üksteise poole.

721. Vastandlaengutega q 1 =4q ja q 2 = -8q laetud identsed metallkuulid viidi kokku ja liigutati üksteisest samale kaugusele. Igal pallil on laeng

q 1 \u003d -2q ja q 2 \u003d -2q

723. Positiivse laenguga (+2e) tilk kaotab valgustatuna ühe elektroni. Tilga laeng sai võrdseks

724. Laengutega q 1 = 4q, q 2 = - 8q ja q 3 = - 2q laetud identsed metallkuulid on kokku puutunud ja liikunud üksteisest samale kaugusele. Igal kuulil on laeng

q 1 = -2q, q 2 = -2q ja q 3 = -2q

725. Ühesugused laengutega q 1 \u003d 5q ja q 2 \u003d 7q laetud metallkuulid viidi kokku ja liigutati üksteisest samale kaugusele ning seejärel viidi teine ​​ja kolmas kuul laenguga q 3 \u003d -2q kokku ja liikusid teineteisest samale kaugusele. Igal kuulil on laeng

q 1 = 6q, q 2 = 2q ja q 3 = 2q

726. Identsed metallkuulid laetud laengutega q 1 = - 5q ja q 2 = 7q viidi kokku ja liigutati üksteisest samale kaugusele ning seejärel viidi teine ​​ja kolmas kuul laenguga q 3 = 5q kokku ja liigutati üksteisest lahku. samale kaugusele. Igal kuulil on laeng

q 1 \u003d 1q, q 2 \u003d 3q ja q 3 = 3q

727. On neli ühesugust metallkuuli, mille laengud q 1 = 5q, q 2 = 7q, q 3 = -3q ja q 4 = -1q. Kõigepealt viidi kokku laengud q 1 ja q 2 (1 laengute süsteem) ja viidi üksteisest samale kaugusele ning seejärel viidi kokku laengud q 4 ja q 3 (2. laengute süsteem). Seejärel võtsid nad süsteemist 1 ja 2 kumbki ühe laengu ning pookisid need kontakti ja nihutasid üksteisest samale kaugusele. Need kaks palli saavad laengu

728. On neli ühesugust metallkuuli, mille laengud q 1 = -1q, q 2 = 5q, q 3 = 3q ja q 4 = -7q. Kõigepealt viidi kokku laengud q 1 ja q 2 (1 laengusüsteem) ja viidi üksteisest samale kaugusele ning seejärel viidi kokku laengud q 4 ja q 3 (2 laengusüsteemi). Seejärel võtsid nad süsteemist 1 ja 2 ühe laengu ning viisid need kokku ja nihutasid need üksteisest samale kaugusele. Need kaks palli saavad laengu

729. Aatomis on positiivne laeng

Tuum.

730. Hapnikuaatomi tuuma ümber liigub kaheksa elektroni. Prootonite arv hapnikuaatomi tuumas on

731. Elektroni elektrilaeng on võrdne

-1,6 10 -19 C.

732. Prootoni elektrilaeng on

1,6 10-19 C.

733. Liitiumi aatomi tuum sisaldab 3 prootonit. Kui ümber tuuma tiirleb 3 elektroni, siis

Aatom on elektriliselt neutraalne.

734. Fluori tuumas on 19 osakest, millest 9 on prootonid. Neutronite arv tuumas ja elektronide arv neutraalses fluoriaatomis

Neutronid ja 9 elektroni.

735. Kui mõnes kehas on prootonite arv suurem kui elektronide arv, siis keha tervikuna

positiivselt laetud.

736. Positiivse laenguga +3e tilk kaotas kiiritamisel 2 elektroni. Tilga laeng sai võrdseks

8 10 -19 Cl.

737. Negatiivne laeng aatomis kannab

Kest.

738. Kui hapnikuaatom on muutunud positiivseks iooniks, siis see

Kaotas elektron.

739. Suure massiga

Negatiivne vesinikioon.

740. Hõõrdumise tulemusena eemaldati klaaspulga pinnalt 5 10 10 elektroni. Elektrilaeng pulgal

(e = -1,6 10 -19 C)

8 10 -9 Cl.

741. Hõõrdumise tulemusena sai eboniidipulk 5 10 10 elektroni. Elektrilaeng pulgal

(e = -1,6 10 -19 C)

-8 10 -9 Cl.

742. Kahe punkti elektrilaengute Coulombi interaktsiooni tugevus nendevahelise kauguse vähenemisega 2 korda

Suureneb 4 korda.

743. Kahe punkti elektrilaengute Coulombi interaktsiooni jõud nendevahelise kauguse vähenemisega 4 korda

Suureneb 16 korda.

744. Kaks punkti elektrilaengut mõjuvad üksteisele Coulombi seaduse järgi jõuga 1N. Kui nendevahelist kaugust suurendatakse 2 korda, võrdub nende laengute Coulombi interaktsiooni jõud

745. Kaks punktlaengut mõjuvad teineteisele jõuga 1N. Kui iga laengu väärtust suurendada 4 korda, võrdub Coulombi interaktsiooni jõud

746. Kahe punktlaengu vastastikmõju jõud on 25 N. Kui nendevahelist kaugust vähendada 5 korda, siis nende laengute vastasmõju jõud võrdub

747. Kahe punktlaengu Coulombi interaktsiooni jõud nendevahelise kauguse suurenemisega 2 korda

See väheneb 4 korda.

748. Kahe punkti elektrilaengute Coulombi interaktsiooni jõud nendevahelise kauguse suurenemisega 4 korda

See väheneb 16 korda.

749.Coulombi seaduse valem

.

750. Kui kokku puutuda 2 ühesugust metallkuuli laengutega +q ja +q ning viia need üksteisest samale kaugusele, siis vastasmõjujõu moodul

Ei muutu.

751. Kui 2 ühesugust metallkuuli laengutega +q ja -q kokku puutuda ja liigutada üksteisest samale kaugusele, siis vastasmõju jõud

Saab 0.

752. Kaks laengut interakteeruvad õhus. Kui need asetatakse vette (ε = 81), muutmata nendevahelist kaugust, siis Coulombi interaktsiooni jõud

See väheneb 81 korda.

753. Kahe õhus üksteisest 3 cm kaugusel paikneva 10 nC laengu vastasmõju on võrdne

()

754. Laengud 1 μC ja 10 nC interakteeruvad õhus vahemaa tagant jõuga 9 mN

()

755. Kaks üksteisest 3 10 -8 cm kaugusel asuvat elektroni tõrjuvad ; e \u003d - 1,6 10 -19 C)

2,56 10 -9 N.

756

Vähendage 9 korda.

757. Väljatugevus punktis on 300 N/C. Kui laeng on 1 10 -8 C, siis kaugus punktini

()

758. Kui kaugus elektrivälja tekitavast punktlaengust suureneb 5 korda, siis elektrivälja intensiivsus

See väheneb 25 korda.

759. Punktlaengu väljatugevus mingis punktis 4 N/C. Kui kaugus laengust kahekordistub, muutub intensiivsus võrdseks

760. Näidake elektrivälja tugevuse valem üldjuhul.

761. Elektriväljade superpositsiooni printsiibi matemaatiline tähistus

762. Märkige punktelektrilaengu Q intensiivsuse valem

.

763. Elektrivälja intensiivsuse moodul kohas, kus laeng asub

1 10 -10 C võrdub 10 V / m. Laengule mõjuv jõud on

1 10-9 N.

765. Kui 0,2 m raadiusega metallkuuli pinnal jaotub laeng 4 10 -8 C, siis laengu tihedus.

2,5 10-7 C/m2.

766. Vertikaalselt suunatud ühtlases elektriväljas on tolmukübeke massiga 1·10 -9 g ja laenguga 3,2·10-17 C. Kui tolmutera gravitatsioonijõud on tasakaalustatud elektrivälja jõuga, siis on väljatugevus võrdne

3 10 5 N/C.

767. 0,4 m küljega ruudu kolmes tipus on identsed positiivsed laengud 5 10 -9 C. Leidke pinge neljandas tipus

() 540 N/Cl.

768. Kui kaks laengut on 5 10 -9 ja 6 10 -9 C, nii et need tõrjuvad jõuga 12 10 -4 N, siis on need üksteisest kaugel

768

Suureneb 8 korda.

Väheneb.

770. Elektroni laengu ja potentsiaali korrutisel on mõõde

Energia.

771. Elektrivälja punktis A potentsiaal on 100V, potentsiaal punktis B 200V. Elektrivälja jõudude töö 5 mC laengu liigutamisel punktist A punkti B on

-0,5 J.

772. Osakesel laenguga +q ja massiga m, mis asub elektrivälja intensiivsuse ja potentsiaaliga punktides, on kiirendus

773. Elektron liigub ühtlases elektriväljas piki pingejoont kõrgema potentsiaaliga punktist madalama potentsiaaliga punkti. Samas tema kiirus

Kasvav.

774. Aatom, mille tuumas on üks prooton, kaotab ühe elektroni. See loob

Vesiniku ioon.

775. Elektrivälja vaakumis tekitavad neli punkt-positiivset laengut, mis on paigutatud ruudu a-küljega tippudesse. Potentsiaal väljaku keskel on

776. Kui kaugus punktlaengust väheneb 3 korda, siis väljapotentsiaal

Suureneb 3 korda.

777

778. Laeng q viidi elektrostaatilise välja punktist potentsiaaliga punkti. Milline järgmistest valemitest:

1) 2) ; 3) saate laengu teisaldamiseks tööd leida.

779. Ühtlases elektriväljas tugevusega 2 N / C liigub 0,5 m kaugusel jõujooni mööda laeng 3 C. Elektrivälja jõudude töö laengu liigutamisel on

780. Elektrivälja tekitavad neli vastandnimelist punktlaengut, mis on paigutatud küljega a ruudu tippudesse. Samanimelised laengud asuvad vastastippudes. Potentsiaal väljaku keskel on

781. Samal jõujoonel üksteisest 6 cm kaugusel asuvate punktide potentsiaalide erinevus on 60 V. Kui väli on ühtlane, siis on selle tugevus

782. Potentsiaalse erinevuse ühik

1 V \u003d 1 J / 1 C.

783. Laeng liigub ühtlases väljas intensiivsusega E=2 V/m mööda jõujoont 0,2 m. Leia nende potentsiaalide vahe.

U = 0,4 V.

784.Plancki hüpoteesi kohaselt kiirgab absoluutselt must keha energiat

Osade kaupa.

785. Footoni energia määratakse valemiga

1. E = pс 2. E=hv/c 3. E=h 4. E = mc2. 5. E=hv. 6.E=hc/

1, 4, 5, 6.

786. Kui kvanti energia on kahekordistunud, siis kiirgussagedus

suurenenud 2 korda.

787. Kui volframplaadi pinnale langevad footonid energiaga 6 eV, siis on nende poolt välja löödud elektronide maksimaalne kineetiline energia 1,5 eV. Minimaalne footoni energia, mille juures on volframi fotoelektriline efekt võimalik, on:

788. Väide on õige:

1. Footoni kiirus on suurem kui valguse kiirus.

2. Footoni kiirus mis tahes aines on väiksem kui valguse kiirus.

3. Footoni kiirus on alati võrdne valguse kiirusega.

4. Footoni kiirus on suurem või võrdne valguse kiirusega.

5. Footoni kiirus mis tahes aines on väiksem või võrdne valguse kiirusega.

789. Kiirguse footonitel on suur impulss

Sinine.

790. Kui kuumutatud keha temperatuur langeb, siis maksimaalne kiirgusintensiivsus

©2015-2019 sait
Kõik õigused kuuluvad nende autoritele. See sait ei pretendeeri autorlusele, kuid pakub tasuta kasutamist.
Lehe loomise kuupäev: 2016-02-13

1. lehekülg

On võimatu anda laengu lühimääratlust, mis oleks igas mõttes rahuldav. Oleme harjunud leidma arusaadavaid selgitusi väga keerulistele moodustistele ja protsessidele, nagu aatom, vedelkristallid, molekulide jaotus kiiruste järgi jne. Kuid kõige elementaarsemaid, fundamentaalsemaid mõisteid, mis on jagatavad lihtsamateks ja millel tänapäeva teaduse kohaselt puudub igasugune sisemine mehhanism, ei saa lühidalt rahuldavalt seletada. Eriti kui objekte meie meeled otseselt ei taju. Elektrilaeng kuulub selliste põhimõistete juurde.

Proovime esmalt välja selgitada, mis on elektrilaeng, vaid see, mis on peidus väite taga, antud kehal või osakesel on elektrilaeng.

Teate, et kõik kehad on üles ehitatud kõige väiksematest, jagamatutest lihtsamateks (nii palju kui teadus praegu on teada) osakesteks, mida seetõttu nimetatakse elementaarseteks. Kõigil elementaarosakestel on mass ja tänu sellele tõmbuvad nad üksteise poole. Universaalse gravitatsiooniseaduse järgi väheneb tõmbejõud nendevahelise kauguse suurenedes suhteliselt aeglaselt: pöördvõrdeliselt kauguse ruuduga. Lisaks on enamikul elementaarosakestest, ehkki mitte kõigil, võime üksteisega suhelda jõuga, mis samuti väheneb pöördvõrdeliselt kauguse ruuduga, kuid see jõud on tohutu arv, kordi suurem kui gravitatsioonijõud. Seega vesinikuaatomis, mis on skemaatiliselt näidatud joonisel 1, tõmbub elektron tuuma (prootoni) poole jõuga, mis on 1039 korda suurem kui gravitatsiooniline külgetõmbejõud.

Kui osakesed interakteeruvad jõududega, mis kaugusega aeglaselt vähenevad ja on kordades suuremad kui universaalse gravitatsiooni jõud, siis väidetavalt on neil osakestel elektrilaeng. Osakesi endid nimetatakse laetud. On olemas osakesi ilma elektrilaenguta, kuid pole elektrilaengut ilma osakeseta.

Laetud osakeste vahelisi koostoimeid nimetatakse elektromagnetilisteks. Kui me ütleme, et elektronid ja prootonid on elektriliselt laetud, tähendab see, et nad on võimelised teatud tüüpi (elektromagnetiliselt) interaktsiooniks ja ei midagi enamat. Osakeste laengu puudumine tähendab, et see ei tuvasta selliseid interaktsioone. Elektrilaeng määrab elektromagnetiliste vastastikmõjude intensiivsuse, nii nagu mass määrab gravitatsioonilise vastastikmõju intensiivsuse. Elektrilaeng on elementaarosakeste tähtsuselt teine ​​omadus (massi järel), mis määrab nende käitumise ümbritsevas maailmas.

Sellel viisil

Elektrilaeng on füüsikaline skalaarsuurus, mis iseloomustab osakeste või kehade omadust astuda elektromagnetilise jõu vastastikmõjusse.

Elektrilaeng on tähistatud tähtedega q või Q.

Nii nagu mehaanikas kasutatakse sageli materiaalse punkti mõistet, mis võimaldab oluliselt lihtsustada paljude ülesannete lahendamist, osutub laengute koosmõju uurides efektiivseks punktlaengu mõiste. Punktlaeng on laetud keha, mille mõõtmed on palju väiksemad kui kaugus sellest kehast vaatluspunkti ja teiste laetud kehadeni. Eelkõige, kui me räägime kahe punktlaengu vastastikmõjust, siis eeldame sellega, et kahe vaadeldava laetud keha vaheline kaugus on palju suurem kui nende lineaarmõõtmed.

Elementaarosakese elektrilaeng

Elementaarosakese elektrilaeng ei ole osakeses mingi eriline “mehhanism”, mida saaks sealt eemaldada, osadeks lagundada ja uuesti kokku panna. Elektrilaengu olemasolu elektronis ja teistes osakestes tähendab ainult teatud vastastikmõjude olemasolu nende vahel.

Looduses leidub vastandmärgiliste laengutega osakesi. Prootoni laengut nimetatakse positiivseks ja elektroni laenguks negatiivseks. Osakese laengu positiivne märk ei tähenda muidugi, et sellel oleks erilisi eeliseid. Kahe märgi laengute kasutuselevõtt väljendab lihtsalt tõsiasja, et laetud osakesed võivad nii meelitada kui ka tõrjuda. Ühesuguse laengumärgiga osakesed tõrjuvad üksteist ja erineva märgiga tõmbavad ligi.

Kahte tüüpi elektrilaengute olemasolu põhjuseid praegu ei selgitata. Igal juhul põhimõttelisi erinevusi positiivsete ja negatiivsete laengute vahel ei leita. Kui osakeste elektrilaengute märgid pöörataks ümber, siis elektromagnetiliste vastastikmõjude olemus looduses ei muutuks.

Positiivsed ja negatiivsed laengud on universumis väga hästi kompenseeritud. Ja kui universum on lõplik, siis on selle kogu elektrilaeng suure tõenäosusega võrdne nulliga.

Kõige tähelepanuväärsem on see, et kõigi elementaarosakeste elektrilaeng on absoluutväärtuses rangelt sama. On olemas minimaalne laeng, mida nimetatakse elementaarseks ja mis on kõigil laetud elementaarosakestel. Laeng võib olla positiivne, nagu prooton, või negatiivne, nagu elektron, kuid laengu moodul on kõigil juhtudel sama.

Osa laengust on võimatu eraldada näiteks elektronist. See on võib-olla kõige hämmastavam asi. Ükski kaasaegne teooria ei suuda selgitada, miks kõigi osakeste laengud on ühesugused, ega suuda arvutada minimaalse elektrilaengu väärtust. See määratakse eksperimentaalselt erinevate katsete abil.

1960. aastatel, pärast seda, kui äsjaavastatud elementaarosakeste arv hakkas ähvardavalt kasvama, püstitati hüpotees, et kõik tugevalt interakteeruvad osakesed on liitosakesed. Põhimõttelisemaid osakesi nimetati kvarkideks. Silmatorkavaks osutus, et kvarkidel peaks olema murdosa elektrilaeng: 1/3 ja 2/3 elementaarlaengust. Prootonite ja neutronite konstrueerimiseks piisab kahte tüüpi kvarkidest. Ja nende maksimaalne arv ilmselt ei ületa kuut.

Elektrilaengu ühik

Elementaarosake on väikseim, jagamatu, struktuurita osake.

ELEKTRODÜNAAMIKA ALUSED

Elektrodünaamika– elektromagnetilisi vastastikmõjusid uuriv füüsika haru. Elektromagnetilised vastasmõjud– laetud osakeste vastastikmõjud. Elektrodünaamika põhilised uurimisobjektid on elektri- ja magnetväljad, mis tekivad elektrilaengute ja -voolude poolt.

Teema 1. Elektriväli (elektrostaatika)

Elektrostaatika - elektrodünaamika haru, mis uurib liikumatute (staatiliste) laengute vastastikmõju.

Elektrilaeng.

Kõik kered on elektrifitseeritud.

Keha elektrifitseerimine tähendab sellele elektrilaengu andmist.

Elektrifitseeritud kehad suhtlevad – tõmbavad ligi ja tõrjuvad.

Mida rohkem elektrifitseeritud kehad on, seda tugevamalt nad omavahel suhtlevad.

Elektrilaeng on füüsikaline suurus, mis iseloomustab osakeste või kehade omadust astuda elektromagnetilistesse vastasmõjudesse ja on nende vastastikmõjude kvantitatiivne mõõt.

Kõigi teadaolevate eksperimentaalsete faktide kogum võimaldab meil teha järgmised järeldused:

Elektrilaenguid on kahte tüüpi, mida tinglikult nimetatakse positiivseteks ja negatiivseteks.

Laengud ei eksisteeri ilma osakesteta

Laenguid saab ühelt kehalt teisele üle kanda.

· Erinevalt kehamassist ei ole elektrilaeng antud keha lahutamatuks tunnuseks. Samal kehal võib erinevates tingimustes olla erinev laeng.

· Elektrilaeng ei sõltu võrdlussüsteemi valikust, milles seda mõõdetakse. Elektrilaeng ei sõltu laengukandja kiirusest.

Samanimelised laengud tõrjuvad, erinevalt laengutest tõmbavad.

SI ühik – ripats

Elementaarosake on väikseim, jagamatu, struktuurita osake.

Näiteks aatomis: elektron ( , prooton ( , neutron ( .

Elementaarosakel võib olla või mitte olla laeng: , ,

Elementaarlaeng on elementaarosakesele kuuluv laeng, väikseim, jagamatu.

Elementaarlaeng – elektronmooduli laeng.

Elektroni ja prootoni laengud on arvuliselt võrdsed, kuid vastandmärgiga:

Elektrifitseerimine tel.
Mida tähendab "makroskoopiline keha on laetud"? Mis määrab iga keha laengu?

Kõik kehad koosnevad aatomitest, mille hulka kuuluvad positiivselt laetud prootonid, negatiivselt laetud elektronid ja neutraalsed osakesed – neutronid. . Prootonid ja neutronid on osa aatomituumadest, elektronid moodustavad aatomite elektronkihi.

Neutraalses aatomis on prootonite arv tuumas võrdne elektronide arvuga kestas.

Neutraalsetest aatomitest koosnevad makroskoopilised kehad on elektriliselt neutraalsed.

Teatud aine aatom võib kaotada ühe või mitu elektroni või saada juurde täiendava elektroni. Nendel juhtudel muutub neutraalne aatom positiivselt või negatiivselt laetud iooniks.

Kehade elektrifitseerimine– elektriliselt laetud kehade saamise protsess elektriliselt neutraalsetest kehadest.

Kehad elektristuvad, kui nad üksteisega kokku puutuvad.

Kokkupuutel läheb osa elektronidest ühest kehast üle teise, mõlemad kehad elektriseeritakse, s.t. saavad laengud, mille suurus on võrdne ja märgiga vastupidine:
Elektronide "liigne" prootonitega võrreldes tekitab kehas "-" laengu;
Elektronide “puudus” võrreldes prootonitega tekitab kehas “+” laengu.
Iga keha laengu määrab prootonitega võrreldes liigsete või ebapiisava elektronide arv.

Laengut saab ühelt kehalt teisele üle kanda ainult osadena, mis sisaldavad täisarv elektrone. Seega on keha elektrilaeng diskreetne väärtus, elektroni laengu kordne: