Di Alam Semesta, setiap badan hidup dalam masa dan asasnya sendiri zarah asas Juga. Jangka hayat kebanyakan zarah asas adalah agak pendek.

Ada yang hancur sejurus selepas kelahiran mereka, itulah sebabnya kami memanggilnya zarah tidak stabil.

Mereka sudah selesai masa yang singkat mereput kepada yang stabil: proton, elektron, neutrino, foton, graviton dan antizarahnya.

Objek mikro yang paling penting dalam ruang berdekatan kami - proton dan elektron. Mana-mana daripada bahagian terpencil Alam semesta mungkin terdiri daripada antimateri; zarah yang paling penting akan ada antiproton dan antielektron (positron).

Secara keseluruhan, beberapa ratus zarah asas telah ditemui: proton (p), neutron (n), elektron (e -), serta foton (g), pi-meson (p), muon (m), neutrino tiga jenis(v e elektronik, muonik v m, dengan lepton v t), dsb. Jelas sekali mereka akan membawa lebih banyak zarah mikro baharu.

Penampilan zarah:

Proton dan elektron

Kemunculan proton dan elektron bermula sejak zaman dahulu, dan umur mereka adalah kira-kira sepuluh bilion tahun.

Satu lagi jenis objek mikro yang dimainkan peranan penting dalam struktur ruang berhampiran - neutron mempunyai nama biasa dengan proton: nukleon. Neutron sendiri tidak stabil; ia mereput kira-kira sepuluh minit selepas ia dihasilkan. Mereka hanya boleh stabil dalam nukleus atom. Sebilangan besar neutron sentiasa muncul di kedalaman bintang, di mana nukleus atom dilahirkan daripada proton.

Neutrino

Di Alam Semesta, terdapat juga kelahiran neutrino yang berterusan, yang serupa dengan elektron, tetapi tanpa caj dan dengan jisim yang rendah. Pada tahun 1936, sejenis neutrino ditemui: neutrino muon, yang timbul semasa transformasi proton menjadi neutron, di kedalaman bintang supermasif dan semasa pereputan banyak objek mikro yang tidak stabil. Mereka dilahirkan apabila sinar kosmik bertembung di ruang antara bintang.

Letupan Besar menimbulkan jumlah yang besar neutrino dan neutrino muon. Bilangan mereka di ruang angkasa sentiasa meningkat kerana mereka tidak diserap oleh hampir sebarang perkara.

foton

Seperti foton, neutrino dan neutrino muon memenuhi semua ruang. Fenomena ini dipanggil "laut neutrino."
Sejak dentuman besar banyak foton kekal, yang kita panggil relik atau fosil. Semua angkasa lepas dipenuhi dengan mereka, dan kekerapan mereka, dan oleh itu tenaga, sentiasa berkurangan apabila Alam Semesta mengembang.

Pada masa ini segala-galanya badan kosmik, terutamanya bintang dan nebula, mengambil bahagian dalam pembentukan bahagian foton Alam Semesta. Foton dilahirkan pada permukaan bintang daripada tenaga elektron.

Sambungan zarah

DALAM peringkat awal pembentukan Alam Semesta, semua zarah asas asas adalah bebas. Kemudian tiada nukleus atom, tiada planet, tiada bintang.

Atom, dan daripadanya planet, bintang dan semua bahan, terbentuk kemudian, apabila 300,000 tahun telah berlalu dan bahan panas telah cukup sejuk semasa pengembangan.

Hanya neutrino, muon neutrino dan foton tidak memasuki mana-mana sistem: tarikan bersama mereka terlalu lemah. Mereka kekal sebagai zarah bebas.

Lebih lanjut mengenai peringkat awal Semasa pembentukan Alam Semesta (300,000 tahun selepas kelahirannya), proton dan elektron bebas digabungkan menjadi atom hidrogen (satu proton dan satu elektron disambungkan oleh daya elektrik).

Proton dianggap sebagai zarah asas utama dengan cas +1 dan jisim 1.672 10 −27 kg (kurang sedikit daripada 2000 kali lebih berat daripada elektron). Proton mendapati diri mereka masuk bintang besar, secara beransur-ansur berubah menjadi "perkakasan" bangunan utama Alam Semesta. Setiap daripada mereka mengeluarkan satu peratus jisim rehatnya. Dalam bintang supermasif, yang pada penghujung hayatnya dimampatkan ke dalam jumlah kecil akibat gravitinya sendiri, proton boleh kehilangan hampir satu perlima tenaga rehatnya (dan oleh itu satu perlima jisim rehatnya).

Adalah diketahui bahawa "blok mikro bangunan" Alam Semesta adalah proton dan elektron.

Akhirnya, apabila proton dan antiproton bertemu, tiada sistem yang timbul, tetapi semua tenaga rehat mereka dibebaskan dalam bentuk foton ().

Para saintis mendakwa bahawa terdapat juga zarah asas hantu, graviton, yang membawa interaksi graviti yang serupa dengan elektromagnetisme. Walau bagaimanapun, kehadiran graviton telah dibuktikan secara teori sahaja.

Oleh itu, zarah asas asas timbul dan kini mewakili Alam Semesta kita, termasuk Bumi: proton, elektron, neutrino, foton, graviton dan banyak lagi objek mikro yang ditemui dan belum ditemui.

Ketiga-tiga zarah ini (serta yang lain yang diterangkan di bawah) saling tertarik dan ditolak mengikut mereka caj, yang mana hanya terdapat empat jenis mengikut bilangan daya asas alam. Caj boleh disusun dalam susunan menurun bagi daya sepadan seperti berikut: caj warna (daya interaksi antara kuark); cas elektrik (daya elektrik dan magnet); cas lemah (daya dalam beberapa proses radioaktif); akhirnya, jisim (daya graviti, atau interaksi graviti). Perkataan "warna" di sini tiada kaitan dengan warna cahaya yang boleh dilihat; ia hanyalah satu ciri cas yang kuat dan kuasa yang paling besar.

Caj diselamatkan, iaitu caj yang memasuki sistem adalah sama dengan caj yang meninggalkannya. Jika jumlah cas elektrik bagi bilangan zarah tertentu sebelum interaksinya adalah sama dengan, katakan, 342 unit, maka selepas interaksi, tanpa mengira hasilnya, ia akan sama dengan 342 unit. Ini juga terpakai kepada caj lain: warna (caj interaksi kuat), lemah dan jisim (jisim). Zarah berbeza dalam cajnya: pada dasarnya, mereka "adalah" caj ini. Caj adalah seperti "sijil" hak untuk bertindak balas terhadap kuasa yang sesuai. Oleh itu, hanya zarah berwarna dipengaruhi oleh daya warna, hanya zarah bercas elektrik terjejas daya elektrik dll. Sifat-sifat zarah ditentukan kekuatan terbesar, bertindak ke atasnya. Hanya quark adalah pembawa semua cas dan, oleh itu, tertakluk kepada tindakan semua kuasa, antaranya yang dominan adalah warna. Elektron mempunyai semua cas kecuali warna, dan daya dominan bagi mereka adalah daya elektromagnet.

Yang paling stabil dalam alam semula jadi adalah, sebagai peraturan, gabungan neutral zarah di mana cas zarah satu tanda dikompensasikan oleh jumlah cas zarah tanda yang lain. Ini sepadan dengan tenaga minimum keseluruhan sistem. (Dengan cara yang sama, dua magnet bar disusun dalam satu baris, dengan Kutub Utara salah satunya ditujukan kepada kutub selatan satu lagi, yang sepadan dengan tenaga minimum medan magnet.) Graviti adalah pengecualian kepada peraturan ini: jisim negatif tidak wujud. Tidak ada badan yang jatuh ke atas.

JENIS-JENIS BAHAN

Bahan biasa terbentuk daripada elektron dan kuark, dikelompokkan kepada objek yang berwarna neutral dan kemudian dalam cas elektrik. Kuasa warna dinetralkan, seperti yang akan dibincangkan dengan lebih terperinci di bawah, apabila zarah digabungkan menjadi tiga kali ganda. (Oleh itu, istilah "warna" itu sendiri, diambil dari optik: tiga warna primer apabila dicampur menghasilkan putih.) Oleh itu, kuark yang kekuatan warnanya adalah yang utama membentuk tiga kali ganda. Tetapi quark, dan mereka dibahagikan kepada u-quarks (daripada bahasa Inggeris ke atas - atas) dan d-quarks (dari bahasa Inggeris ke bawah - bawah), juga mempunyai cas elektrik yang sama dengan u-quark dan untuk d-quark. dua u-quark dan satu d-kuark memberikan cas elektrik +1 dan membentuk proton, dan satu u-quark dan dua d-kuark memberikan sifar cas elektrik dan membentuk neutron.

Proton dan neutron yang stabil, tertarik antara satu sama lain oleh daya warna sisa interaksi antara kuark konstituennya, membentuk nukleus atom neutral warna. Tetapi nukleus membawa cas elektrik positif dan, menarik elektron negatif yang mengorbit di sekeliling nukleus seperti planet yang mengorbit Matahari, cenderung membentuk atom neutral. Elektron dalam orbitnya dikeluarkan dari nukleus pada jarak berpuluh-puluh ribu kali lebih besar daripada jejari nukleus - bukti bahawa daya elektrik yang menahannya jauh lebih lemah daripada nukleus. Terima kasih kepada kuasa interaksi warna, 99.945% daripada jisim atom terkandung dalam nukleusnya. Berat badan u- Dan d-kuark adalah kira-kira 600 kali ganda jisim elektron. Oleh itu, elektron jauh lebih ringan dan lebih mudah alih daripada nukleus. Pergerakan mereka dalam jirim disebabkan oleh fenomena elektrik.

Terdapat beberapa ratus varieti semula jadi atom (termasuk isotop) yang berbeza dalam bilangan neutron dan proton dalam nukleus dan, dengan itu, dalam bilangan elektron dalam orbit. Yang paling mudah ialah atom hidrogen, yang terdiri daripada nukleus dalam bentuk proton dan satu elektron yang beredar di sekelilingnya. Semua jirim "kelihatan" dalam alam semula jadi terdiri daripada atom dan sebahagiannya "dibongkar" atom, yang dipanggil ion. Ion ialah atom yang, setelah kehilangan (atau memperoleh) beberapa elektron, telah menjadi zarah bercas. Jirim yang hampir keseluruhannya terdiri daripada ion dipanggil plasma. Bintang yang terbakar akibat tindak balas termonuklear yang berlaku di pusat-pusat terdiri terutamanya daripada plasma, dan memandangkan bintang adalah bentuk jirim yang paling biasa di Alam Semesta, kita boleh mengatakan bahawa seluruh Alam Semesta terdiri terutamanya daripada plasma. Lebih tepat lagi, bintang kebanyakannya adalah gas hidrogen terion sepenuhnya, i.e. campuran proton dan elektron individu, dan oleh itu, hampir keseluruhan Alam Semesta yang kelihatan terdiri daripadanya.

Ini adalah perkara yang boleh dilihat. Tetapi terdapat juga perkara yang tidak kelihatan di Alam Semesta. Dan terdapat zarah yang bertindak sebagai pembawa daya. Terdapat antizarah dan keadaan teruja bagi sesetengah zarah. Semua ini membawa kepada kelimpahan zarah "elemen" yang jelas berlebihan. Dalam kelimpahan ini seseorang boleh menemui petunjuk tentang sifat sebenar zarah asas dan daya yang bertindak di antara mereka. Mengikut kebanyakan teori terkini, zarah pada asasnya boleh mewakili objek geometri lanjutan - "rentetan" dalam ruang sepuluh dimensi.

Dunia yang tidak kelihatan.

Alam Semesta mengandungi bukan sahaja jirim yang kelihatan (tetapi juga lubang hitam dan " jirim gelap", seperti planet sejuk yang menjadi kelihatan jika diterangi). Terdapat juga jirim yang benar-benar tidak kelihatan yang meresap ke dalam kita semua dan seluruh Alam Semesta setiap saat. Ia adalah gas zarah yang bergerak pantas dari satu jenis - neutrino elektron.

Neutrino elektron ialah rakan kongsi elektron, tetapi tidak mempunyai cas elektrik. Neutrino hanya membawa cas yang dipanggil lemah. Jisim rehat mereka, kemungkinan besar, sifar. Tetapi mereka berinteraksi dengan medan graviti kerana mereka mempunyai tenaga kinetik E, yang sepadan dengan jisim berkesan m, mengikut formula Einstein E = mc 2 di mana c– kelajuan cahaya.

Peranan utama neutrino ialah ia menyumbang kepada transformasi Dan-quark masuk d-kuark, akibatnya proton bertukar menjadi neutron. Neutrino bertindak sebagai "jarum karburetor" untuk tindak balas pelakuran bintang, di mana empat proton (nukleus hidrogen) bergabung untuk membentuk nukleus helium. Tetapi kerana nukleus helium tidak terdiri daripada empat proton, tetapi dua proton dan dua neutron, untuk gabungan nuklear perlukan dua Dan-quark bertukar menjadi dua d-quark. Keamatan transformasi menentukan berapa cepat bintang akan terbakar. Dan proses transformasi ditentukan oleh cas lemah dan daya interaksi lemah antara zarah. Pada masa yang sama Dan-quark (cas elektrik +2/3, cas lemah +1/2), berinteraksi dengan elektron (cas elektrik - 1, cas lemah –1/2), membentuk d-quark (cas elektrik –1/3, cas lemah –1/2) dan neutrino elektron (cas elektrik 0, cas lemah +1/2). Caj warna (atau hanya warna) bagi dua kuark dibatalkan dalam proses ini tanpa neutrino. Peranan neutrino adalah untuk membawa pergi cas lemah yang tidak berkompensasi. Oleh itu, kadar transformasi bergantung kepada betapa lemahnya daya yang lemah. Jika mereka lebih lemah daripada mereka, bintang-bintang tidak akan terbakar sama sekali. Jika mereka lebih kuat, bintang-bintang akan terbakar lama dahulu.

Bagaimana pula dengan neutrino? Oleh kerana zarah-zarah ini berinteraksi dengan sangat lemah dengan jirim lain, ia hampir serta-merta meninggalkan bintang tempat mereka dilahirkan. Semua bintang bersinar, memancarkan neutrino, dan neutrino bersinar melalui badan kita dan seluruh Bumi siang dan malam. Jadi mereka mengembara di sekitar Alam Semesta sehingga mereka memasuki, mungkin, ke dalam interaksi STAR yang baru).

Pembawa interaksi.

Apakah yang menyebabkan daya bertindak antara zarah pada satu jarak? Fizik moden jawapan: disebabkan oleh pertukaran zarah lain. Bayangkan dua pemain skate laju membaling bola. Dengan memberikan momentum kepada bola apabila dibaling dan menerima momentum dengan bola yang diterima, kedua-duanya menerima tolakan ke arah yang jauh dari satu sama lain. Ini boleh menjelaskan kemunculan daya tolakan. Tetapi dalam mekanik kuantum, yang menganggap fenomena di dunia mikro, regangan luar biasa dan penyahlokasian peristiwa dibenarkan, yang membawa kepada yang kelihatan mustahil: salah seorang pemain skate melempar bola ke arah daripada berbeza, tetapi yang satu itu Mungkin tangkap bola ini. Tidak sukar untuk membayangkan bahawa jika ini mungkin (dan dalam dunia zarah asas adalah mungkin), tarikan akan timbul antara pemain skate.

Zarah-zarah, disebabkan oleh pertukaran yang daya interaksi antara empat "zarah jirim" yang dibincangkan di atas, dipanggil zarah tolok. Setiap satu daripada empat interaksi - kuat, elektromagnet, lemah dan graviti - mempunyai set zarah tolok sendiri. Zarah pembawa interaksi kuat adalah gluon (hanya terdapat lapan daripadanya). Foton ialah pembawa interaksi elektromagnet (hanya ada satu, dan kita menganggap foton sebagai cahaya). Zarah pembawa interaksi lemah adalah boson vektor perantaraan (ia ditemui pada tahun 1983 dan 1984 W + -, W- - boson dan neutral Z-boson). Zarah pembawa interaksi graviti ialah graviton hipotesis yang masih (hanya ada satu). Semua zarah ini, kecuali foton dan graviton, yang boleh bergerak dalam jarak jauh yang tidak terhingga, hanya wujud dalam proses pertukaran antara zarah bahan. Foton memenuhi Alam Semesta dengan cahaya, dan graviti mengisi gelombang graviti(belum ditemui dengan pasti).

Zarah yang mampu memancarkan zarah tolok dikatakan dikelilingi oleh medan daya yang sepadan. Oleh itu, elektron yang mampu memancarkan foton dikelilingi oleh medan elektrik dan magnet, serta medan lemah dan graviti. Quark juga dikelilingi oleh semua bidang ini, tetapi juga oleh medan interaksi yang kuat. Zarah dengan cas warna dalam medan daya warna dipengaruhi oleh daya warna. Perkara yang sama berlaku untuk kuasa alam yang lain. Oleh itu, kita boleh mengatakan bahawa dunia terdiri daripada jirim (zarah bahan) dan medan (zarah tolok). Lebih lanjut mengenai perkara ini di bawah.

Anti jirim.

Setiap zarah mempunyai antizarah, yang mana zarah itu boleh saling memusnahkan, i.e. "memusnahkan", mengakibatkan pembebasan tenaga. Tenaga "tulen" itu sendiri, bagaimanapun, tidak wujud; Akibat pemusnahan, zarah baru (contohnya, foton) muncul yang membawa tenaga ini.

Dalam kebanyakan kes, antizarah mempunyai sifat yang bertentangan dengan zarah yang sepadan: jika zarah bergerak ke kiri di bawah pengaruh medan kuat, lemah atau elektromagnet, maka antizarahnya akan bergerak ke kanan. Ringkasnya, antizarah mempunyai tanda yang bertentangan dengan semua cas (kecuali cas jisim). Jika zarah adalah komposit, seperti neutron, maka antizarahnya terdiri daripada komponen dengan tanda yang bertentangan caj. Oleh itu, antielektron mempunyai cas elektrik +1, cas lemah +1/2 dan dipanggil positron. Antineutron terdiri daripada Dan-antiquark dengan cas elektrik –2/3 dan d-barang antik dengan cas elektrik +1/3. Zarah neutral sejati ialah antizarahnya sendiri: antizarah foton ialah foton.

Menurut konsep teori moden, setiap zarah yang wujud dalam alam semula jadi harus mempunyai antizarah sendiri. Dan banyak antizarah, termasuk positron dan antineutron, sememangnya diperolehi di makmal. Akibat daripada ini adalah sangat penting dan mendasari semua fizik eksperimen zarah asas. Menurut teori relativiti, jisim dan tenaga adalah setara, dan dalam keadaan tertentu tenaga boleh ditukar menjadi jisim. Memandangkan cas dipelihara, dan cas vakum (ruang kosong) adalah sifar, mana-mana pasangan zarah dan antizarah (dengan cas bersih sifar) boleh muncul daripada vakum, seperti arnab dari topi ahli silap mata, selagi ada tenaga yang mencukupi untuk mencipta jisim mereka.

Generasi zarah.

Eksperimen pada pemecut telah menunjukkan bahawa kuartet (kuartet) zarah bahan diulang sekurang-kurangnya dua kali pada lebih nilai yang tinggi jisim. Pada generasi kedua, tempat elektron diambil oleh muon (dengan jisim kira-kira 200 kali lebih besar daripada jisim elektron, tetapi dengan nilai yang sama untuk semua cas lain), tempat neutrino elektron adalah diambil oleh muon (yang mengiringi muon dalam interaksi lemah dengan cara yang sama seperti elektron disertai oleh neutrino elektron), letakkan Dan-quark menduduki Dengan-quark ( terpesona), A d-quark - s-quark ( pelik). Dalam generasi ketiga, kuartet terdiri daripada tau lepton, tau neutrino, t-quark dan b-quark.

Berat badan t- quark adalah kira-kira 500 kali ganda jisim yang paling ringan - d-quark. Telah terbukti secara eksperimen bahawa terdapat hanya tiga jenis neutrino cahaya. Oleh itu, zarah generasi keempat sama ada tidak wujud sama sekali, atau neutrino yang sepadan adalah sangat berat. Ini konsisten dengan data kosmologi, yang menurutnya tidak lebih daripada empat jenis neutrino cahaya boleh wujud.

Dalam eksperimen dengan zarah tenaga tinggi, elektron, muon, tau lepton dan neutrino yang sepadan bertindak sebagai zarah terpencil. Mereka tidak membawa cas warna dan hanya memasuki interaksi yang lemah dan elektromagnet. Secara kolektif mereka dipanggil lepton.

Jadual 2. GENERASI ZARAH ASAS
Zarah	Jisim rehat, MeV/ Dengan 2	Caj elektrik	Caj warna	Caj lemah
GENERASI KEDUA
Dengan-quark	1500	+2/3	Merah, hijau atau biru	+1/2
s-quark	500	–1/3	sama	–1/2
Neutrino muon		0	0	+1/2
Muon	106	0	0	–1/2
GENERASI KETIGA
t-quark	30000–174000	+2/3	Merah, hijau atau biru	+1/2
b-quark	4700	–1/3	sama	–1/2
Tau neutrino		0	0	+1/2
Tau	1777	–1	0	–1/2

Kuark, di bawah pengaruh daya warna, bergabung menjadi zarah yang berinteraksi kuat yang menguasai kebanyakan eksperimen fizik bertenaga tinggi. Zarah sedemikian dipanggil hadron. Mereka termasuk dua subkelas: baryon(seperti proton dan neutron), yang terdiri daripada tiga kuark, dan meson, terdiri daripada quark dan antiquark. Pada tahun 1947 sinaran kosmik meson pertama ditemui, dipanggil pion (atau pi-meson), dan untuk beberapa waktu dipercayai bahawa pertukaran zarah ini - sebab utama kuasa nuklear. Hadron Omega-tolak, ditemui pada tahun 1964 di Brookhaven National Laboratory (USA), dan zarah JPS ( J/y-meson), ditemui serentak di Brookhaven dan di Pusat Pemecut Linear Stanford (juga di Amerika Syarikat) pada tahun 1974. Kewujudan zarah omega tolak telah diramalkan oleh M. Gell-Mann dalam apa yang dipanggil " S.U. 3 theory" (nama lain ialah "jalan lapan kali ganda"), di mana kemungkinan kewujudan quark mula-mula dicadangkan (dan nama ini diberikan kepada mereka). Sedekad kemudian, penemuan zarah J/y mengesahkan kewujudan Dengan-quark dan akhirnya membuat semua orang percaya kepada kedua-dua model quark dan teori yang menyatukan kuasa elektromagnet dan lemah ( lihat di bawah).

Zarah generasi kedua dan ketiga tidak kurang nyata daripada yang pertama. Benar, setelah timbul, dalam sepersejuta atau sepersejuta saat mereka mereput menjadi zarah biasa generasi pertama: elektron, neutrino elektron, dan juga Dan- Dan d-kuark. Persoalan mengapa terdapat beberapa generasi zarah dalam alam semula jadi masih menjadi misteri.

Generasi quark dan lepton yang berbeza sering disebut (yang, tentu saja, agak sipi) sebagai "rasa" zarah yang berbeza. Keperluan untuk menjelaskannya dipanggil masalah "rasa".

BOSON DAN FERMION, BIDANG DAN JIRIM

Salah satu perbezaan asas antara zarah ialah perbezaan antara boson dan fermion. Semua zarah dibahagikan kepada dua kelas utama ini. Boson yang sama boleh bertindih atau bertindih, tetapi fermion yang sama tidak boleh. Superposisi berlaku (atau tidak berlaku) dalam diskret keadaan tenaga, di mana mekanik kuantum membahagikan alam semula jadi. Keadaan ini adalah seperti sel berasingan di mana zarah boleh diletakkan. Jadi, anda boleh meletakkan seberapa banyak boson yang sama yang anda suka dalam satu sel, tetapi hanya satu fermion.

Sebagai contoh, pertimbangkan sel, atau "keadaan" sedemikian untuk elektron yang mengorbit nukleus atom. Tidak seperti planet sistem suria, elektron mengikut undang-undang mekanik kuantum tidak boleh beredar di mana-mana orbit elips, kerana ia hanya ada siri diskret dibenarkan "keadaan gerak". Set keadaan sedemikian, dikelompokkan mengikut jarak dari elektron ke nukleus, dipanggil orbital. Dalam orbital pertama terdapat dua keadaan dengan momentum sudut yang berbeza dan, oleh itu, dua sel yang dibenarkan, dan dalam orbital yang lebih tinggi terdapat lapan atau lebih sel.

Oleh kerana elektron adalah fermion, setiap sel hanya boleh mengandungi satu elektron. Akibat yang sangat penting berikutan dari ini - semua kimia, kerana sifat kimia bahan ditentukan oleh interaksi antara atom yang sepadan. Jika anda pergi bersama jadual berkala unsur-unsur dari satu atom ke atom yang lain dalam urutan menambah satu bilangan proton dalam nukleus (bilangan elektron juga akan meningkat dengan sewajarnya), maka dua elektron pertama akan menduduki orbital pertama, lapan berikutnya akan terletak di kedua, dsb. Perubahan konsisten dalam struktur elektronik atom dari unsur ke unsur menentukan corak dalam atom tersebut sifat kimia.

Jika elektron adalah boson, maka semua elektron dalam atom boleh menduduki orbital yang sama, sepadan dengan tenaga minimum. Dalam kes ini, sifat semua jirim di Alam Semesta akan berbeza sama sekali, dan Alam Semesta dalam bentuk yang kita tahu ia adalah mustahil.

Semua lepton - elektron, muon, tau lepton dan neutrino yang sepadan - adalah fermion. Perkara yang sama boleh dikatakan tentang kuark. Oleh itu, semua zarah yang membentuk "jirim", pengisi utama Alam Semesta, serta neutrino yang tidak kelihatan, adalah fermion. Ini agak ketara: fermion tidak boleh bergabung, jadi perkara yang sama berlaku untuk objek di dunia material.

Pada masa yang sama, semua "zarah pengukur" yang ditukar antara zarah bahan yang berinteraksi dan yang mewujudkan medan daya ( lihat di atas), adalah boson, yang juga sangat penting. Jadi, sebagai contoh, banyak foton boleh berada dalam keadaan yang sama, membentuk medan magnet di sekeliling magnet atau medan elektrik di sekitar cas elektrik. Terima kasih kepada ini, laser juga mungkin.

Pusing.

Perbezaan antara boson dan fermion dikaitkan dengan ciri lain zarah asas - berputar. Yang menghairankan, semua zarah asas mempunyai detik sendiri momentum atau, lebih ringkas, berputar mengelilingi paksinya. Momentum - ciri pergerakan putaran, serta jumlah impuls – translasi. Dalam sebarang interaksi, momentum sudut dan momentum dikekalkan.

Dalam mikrokosmos, momentum sudut dikuantisasi, i.e. menerima nilai diskret. Dalam unit ukuran yang sesuai, lepton dan kuark mempunyai putaran 1/2, dan zarah tolok mempunyai putaran 1 (kecuali graviton, yang belum lagi diperhatikan secara eksperimen, tetapi secara teorinya harus mempunyai putaran 2). Memandangkan lepton dan quark ialah fermion, dan zarah tolok ialah boson, kita boleh mengandaikan bahawa "fermionisiti" dikaitkan dengan putaran 1/2, dan "bosonisiti" dikaitkan dengan putaran 1 (atau 2). Malah, kedua-dua eksperimen dan teori mengesahkan bahawa jika zarah mempunyai putaran separuh integer, maka ia adalah fermion, dan jika ia mempunyai putaran integer, maka ia adalah boson.

TEORI TUKATAN DAN GEOMETRI

Dalam semua kes, daya timbul disebabkan oleh pertukaran boson antara fermion. Oleh itu, daya warna interaksi antara dua quark (quark - fermion) timbul akibat pertukaran gluon. Pertukaran serupa berlaku secara berterusan dalam proton, neutron dan nukleus atom. Begitu juga, foton yang ditukar antara elektron dan kuark mencipta daya tarikan elektrik yang memegang elektron dalam atom, dan boson vektor perantaraan yang ditukar antara lepton dan kuark mewujudkan daya lemah yang bertanggungjawab untuk menukar proton menjadi neutron dalam tindak balas termonuklear dalam bintang.

Teori di sebalik pertukaran ini adalah elegan, mudah, dan mungkin betul. Ia dipanggil teori tolok. Tetapi pada masa ini hanya terdapat teori tolok bebas tentang interaksi kuat, lemah dan elektromagnet dan teori tolok graviti yang serupa, walaupun agak berbeza. Salah satu yang paling penting masalah fizikal adalah pengurangan teori-teori individu ini menjadi satu dan pada masa yang sama teori mudah, di mana mereka semua akan menjadi aspek yang berbeza realiti tunggal - seperti tepi kristal.

Jadual 3. BEBERAPA HADRON

Jadual 3. BEBERAPA HADRON
Zarah	Simbol	Komposisi kuark *	Jisim rehat, MeV/ Dengan 2	Caj elektrik
BARIONS
Proton	hlm	uud	938	+1
Neutron	n	udd	940	0
Omega tolak	W –	sss	1672	–1
MESONS
Pi-plus	hlm +	u	140	+1
Pi tolak	hlm –	du	140	–1
Fi	f	sє	1020	0
JP	J/y	cў	3100	0
Upsilon	Ў	b	9460	0
* Komposisi kuark: u– atas; d– lebih rendah; s- pelik; c– terpesona; b- Cantik. Barang antik ditunjukkan dengan garis di atas huruf.

Teori tolok yang paling mudah dan tertua ialah teori tolok interaksi elektromagnet. Di dalamnya, cas elektron dibandingkan (ditentukur) dengan cas elektron lain yang jauh daripadanya. Bagaimanakah anda boleh membandingkan caj? Anda boleh, sebagai contoh, mendekatkan elektron kedua kepada yang pertama dan membandingkan daya interaksi mereka. Tetapi tidakkah cas elektron berubah apabila ia bergerak ke titik lain di angkasa? Satu-satunya cara semakan - hantar isyarat daripada elektron dekat kepada elektron jauh dan lihat bagaimana ia bertindak balas. Isyarat adalah zarah tolok - foton. Untuk dapat menguji cas pada zarah jauh, foton diperlukan.

Secara matematik, teori ini sangat tepat dan cantik. Semua elektrodinamik kuantum mengikuti daripada "prinsip tolok" yang diterangkan di atas ( teori kuantum elektromagnetisme), serta teori medan elektromagnet Maxwell adalah antara yang terhebat pencapaian saintifik abad ke-19

Mengapakah prinsip yang begitu mudah begitu membuahkan hasil? Nampaknya, ia menyatakan sejenis korelasi bahagian yang berbeza Alam Semesta, membolehkan pengukuran dibuat di Alam Semesta. DALAM secara matematik medan ditafsirkan secara geometri sebagai kelengkungan beberapa ruang "dalaman" yang boleh difikirkan. Mengukur cas ialah mengukur jumlah "kelengkungan dalaman" di sekeliling zarah. Teori tolok bagi interaksi kuat dan lemah berbeza daripada teori tolok elektromagnet hanya dalam "struktur" geometri dalaman bagi cas yang sepadan. Para saintis multidimensi cuba menjawab persoalan di mana sebenarnya ruang dalaman ini terletak. teori bersatu bidang yang tidak diliputi di sini.

Jadual 4. INTERAKSI ASAS
Interaksi	Keamatan relatif pada jarak 10–13 cm	Julat	Pembawa interaksi	Jisim rehat pembawa, MeV/ Dengan 2	Putar pembawa
kuat	1		Gluon	0	1
elektro- magnetik	0,01	Ґ	foton	0	1
Lemah	10 –13		W +	80400	1
			W –	80400	1
			Z 0	91190	1
Gravita- kebangsaan	10 –38	Ґ	Graviton	0	2

Fizik zarah masih belum lengkap. Masih jauh dari jelas sama ada data yang tersedia mencukupi untuk memahami sepenuhnya sifat zarah dan daya, serta sifat sebenar dan dimensi ruang dan masa. Adakah kita memerlukan eksperimen dengan tenaga 10 15 GeV untuk ini, atau adakah usaha pemikiran akan mencukupi? Tiada jawapan lagi. Tetapi kita boleh mengatakan dengan yakin bahawa gambar akhir akan menjadi mudah, elegan dan cantik. Ada kemungkinan bahawa tidak akan ada begitu banyak idea asas: prinsip tolok, ruang dimensi yang lebih tinggi, keruntuhan dan pengembangan, dan, di atas semua, geometri.

719. Undang-undang pemuliharaan cas elektrik

720. Badan dengan cas elektrik tanda berbeza, …

Mereka tertarik antara satu sama lain.

721. Bebola logam yang sama, dicas dengan cas bertentangan q 1 = 4q dan q 2 = -8q, telah disentuh dan dialihkan pada jarak yang sama. Setiap bola mempunyai cas

q 1 = -2q dan q 2 = -2q

723.Titisan yang mempunyai cas positif (+2e) kehilangan satu elektron apabila diterangi. Caj kejatuhan menjadi sama

724. Bebola logam yang sama bercas dengan cas q 1 = 4q, q 2 = - 8q dan q 3 = - 2q telah disentuh dan dialihkan pada jarak yang sama. Setiap bola akan dikenakan caj

q 1 = - 2q, q 2 = - 2q dan q 3 = - 2q

725. Bola logam yang sama bercas q 1 = 5q dan q 2 = 7q telah disentuh dan dialihkan pada jarak yang sama, dan kemudian bola kedua dan ketiga dengan cas q 3 = -2q disentuh dan dialihkan. ke jarak yang sama. Setiap bola akan dikenakan caj

q 1 = 6q, q 2 = 2q dan q 3 = 2q

726. Bola logam yang sama bercas q 1 = - 5q dan q 2 = 7q telah disentuh dan dialihkan pada jarak yang sama, dan kemudian bola kedua dan ketiga dengan cas q 3 = 5q disentuh dan dialihkan. ke jarak yang sama. Setiap bola akan dikenakan caj

q 1 =1q, q 2 = 3q dan q 3 = 3q

727. Terdapat empat bola logam yang serupa dengan cas q 1 = 5q, q 2 = 7q, q 3 = -3q dan q 4 = -1q. Mula-mula, caj q 1 dan q 2 (sistem caj pertama) disentuh dan dialihkan pada jarak yang sama, dan kemudian caj q 4 dan q 3 (sistem caj ke-2) disentuh. Kemudian mereka mengambil satu caj setiap satu daripada sistem 1 dan 2 dan membawa mereka bersentuhan dan mengalihkannya ke jarak yang sama. Kedua-dua bola ini akan dikenakan caj

728. Terdapat empat bola logam yang serupa dengan cas q 1 = -1q, q 2 = 5q, q 3 = 3q dan q 4 = -7q. Mula-mula, caj q 1 dan q 2 (1 sistem caj) dibawa bersentuhan dan dialihkan pada jarak yang sama, dan kemudian caj q 4 dan q 3 (sistem 2 caj) dibawa bersentuhan. Kemudian mereka mengambil satu caj setiap satu daripada sistem 1 dan 2 dan membawa mereka bersentuhan dan mengalihkannya ke jarak yang sama. Kedua-dua bola ini akan dikenakan caj

729.Atom mempunyai cas positif

teras.

730. Lapan elektron bergerak mengelilingi nukleus atom oksigen. Bilangan proton dalam nukleus atom oksigen ialah

731.Caj elektrik bagi suatu elektron ialah

-1.6 · 10 -19 Cl.

732.Caj elektrik bagi proton ialah

1.6 · 10 -19 Cl.

733. Nukleus atom litium mengandungi 3 proton. Jika 3 elektron berputar mengelilingi nukleus, maka

Atom adalah neutral elektrik.

734. Terdapat 19 zarah dalam nukleus fluorin, di mana 9 daripadanya adalah proton. Bilangan neutron dalam nukleus dan bilangan elektron dalam atom fluorin neutral

Neutron dan 9 elektron.

735.Jika dalam mana-mana badan bilangan proton lebih banyak nombor elektron, kemudian badan secara keseluruhan

Bercas positif.

736. Titisan yang mempunyai cas positif +3e kehilangan 2 elektron semasa penyinaran. Caj kejatuhan menjadi sama

8·10 -19 Kl.

737. Satu cas negatif dalam atom membawa

Shell.

738.Jika atom oksigen bertukar menjadi ion positif, maka ia

Kehilangan elektron.

739.Mempunyai jisim yang besar

Ion hidrogen negatif.

740.Akibat geseran, 5·10 10 elektron telah dikeluarkan daripada permukaan rod kaca. Caj elektrik pada kayu

(e = -1.6 10 -19 C)

8·10 -9 Cl.

741.Akibat geseran, rod ebonit menerima 5·10 10 elektron. Caj elektrik pada kayu

(e = -1.6 10 -19 C)

-8·10 -9 Cl.

742.Daya interaksi Coulomb dua titik cas elektrik apabila jarak antara mereka berkurangan sebanyak 2 kali

Akan meningkat 4 kali ganda.

743.Daya interaksi Coulomb dua titik cas elektrik apabila jarak antara mereka berkurangan sebanyak 4 kali

Akan meningkat 16 kali ganda.

744. Dua titik cas elektrik bertindak antara satu sama lain mengikut hukum Coulomb dengan daya 1N. Jika jarak antara mereka ditambah sebanyak 2 kali, maka daya interaksi Coulomb bagi cas ini akan menjadi sama.

745. Dua cas titik bertindak antara satu sama lain dengan daya 1N. Jika magnitud setiap cas dinaikkan sebanyak 4 kali ganda, maka kekuatan interaksi Coulomb akan menjadi sama dengan

746. Daya interaksi antara dua cas titik ialah 25 N. Jika jarak antara keduanya dikurangkan sebanyak 5 kali, maka daya interaksi cas ini akan menjadi sama.

747. Daya interaksi Coulomb bagi dua cas titik apabila jarak antara keduanya bertambah sebanyak 2 kali

Akan berkurangan sebanyak 4 kali ganda.

748.Daya interaksi Coulomb bagi dua titik cas elektrik apabila jarak antara mereka bertambah sebanyak 4 kali

Akan berkurangan sebanyak 16 kali ganda.

749. Formula undang-undang Coulomb

.

750. Jika 2 bola logam yang sama yang mempunyai cas +q dan +q disentuh dan dialihkan pada jarak yang sama, maka modulus daya interaksi

Ia tidak akan berubah.

751. Jika 2 bola logam yang serupa mempunyai cas +q dan -q, bola itu disentuh dan dialihkan pada jarak yang sama, maka daya interaksi

Akan menjadi sama dengan 0.

752.Dua caj berinteraksi di udara. Jika mereka diletakkan di dalam air (ε = 81), tanpa mengubah jarak antara mereka, maka daya interaksi Coulomb

Akan berkurangan sebanyak 81 kali ganda.

753. Daya interaksi antara dua cas 10 nC setiap satu, terletak di udara pada jarak 3 cm antara satu sama lain, adalah sama dengan

()

754. Caj 1 µC dan 10 nC berinteraksi di udara dengan daya 9 mN pada jarak

()

755. Dua elektron yang terletak pada jarak 3·10 -8 cm antara satu sama lain menolak dengan daya ( ; e = - 1.6 10 -19 C)

2.56·10 -9 N.

756. Apabila jarak dari cas meningkat sebanyak 3 kali ganda, modul voltan medan elektrik

Akan berkurangan sebanyak 9 kali ganda.

757. Kekuatan medan pada satu titik ialah 300 N/C. Jika cas ialah 1·10 -8 C, maka jarak ke titik

()

758. Jika jarak dari cas titik mewujudkan medan elektrik meningkat 5 kali ganda, maka kekuatan medan elektrik

Akan berkurangan sebanyak 25 kali ganda.

759. Kekuatan medan cas titik pada titik tertentu ialah 4 N/C. Jika jarak dari cas digandakan, voltan akan menjadi sama dengan

760. Nyatakan formula untuk kekuatan medan elektrik dalam kes umum.

761. Tatatanda matematik prinsip superposisi medan elektrik

762. Nyatakan formula untuk keamatan satu titik cas elektrik Q

.

763. Modulus kekuatan medan elektrik pada titik di mana cas berada

1·10 -10 C bersamaan dengan 10 V/m. Daya yang bertindak ke atas cas adalah sama dengan

1·10 -9 N.

765. Jika cas 4·10 -8 C diedarkan pada permukaan bola logam dengan jejari 0.2 m, maka ketumpatan cas

2.5·10 -7 C/m2.

766. Dalam medan elektrik seragam terarah menegak terdapat setitik debu dengan jisim 1·10 -9 g dan cas 3.2·10-17 C. Jika graviti butiran debu diimbangi dengan kekuatan medan elektrik, maka kekuatan medan adalah sama dengan

3·10 5 N/Cl.

767. Pada tiga bucu segi empat sama dengan sisi 0.4 m terdapat cas positif yang sama 5·10 -9 C setiap satu. Cari tegangan pada bucu keempat

() 540 N/Cl.

768. Jika dua cas ialah 5·10 -9 dan 6·10 -9 C, supaya ia menolak dengan daya 12·10 -4 N, maka ia berada pada jarak

768. Jika modul cas titik dikurangkan sebanyak 2 kali dan jarak ke cas dikurangkan sebanyak 4 kali, maka kekuatan medan elektrik pada titik tertentu

Akan meningkat 8 kali ganda.

Berkurangan.

770. Hasil darab cas elektron dan potensi mempunyai dimensi

Tenaga.

771.Potensi pada titik A medan elektrik ialah 100V, potensi pada titik B ialah 200V. Kerja yang dilakukan oleh daya medan elektrik apabila menggerakkan cas 5 mC dari titik A ke titik B adalah sama dengan

-0.5 J.

772. Zarah dengan cas +q dan jisim m, terletak pada titik medan elektrik dengan keamatan E dan potensi, mempunyai pecutan

773.Elektron bergerak dalam medan elektrik seragam sepanjang garis tegangan dari satu titik dengan potensi tinggi ke titik dengan potensi yang lebih rendah. Kelajuannya adalah

Bertambah.

774.Atom yang mempunyai satu proton dalam nukleusnya kehilangan satu elektron. Ini mencipta

Ion hidrogen.

775. Medan elektrik dalam vakum dicipta oleh empat titik caj positif, diletakkan di bucu segi empat sama dengan sisi a. Potensi di tengah petak ialah

776. Jika jarak dari cas titik berkurangan sebanyak 3 kali, maka potensi medan

Akan meningkat 3 kali ganda.

777. Apabila satu titik cas elektrik q bergerak antara titik dengan beza keupayaan 12 V, 3 J kerja dilakukan

778. Caj q bergerak dari titik medan elektrostatik ke tahap yang berpotensi. Dengan yang manakah antara formula berikut:

1) 2) ; 3) anda boleh mencari caj bergerak kerja.

779. Dalam medan elektrik seragam dengan kekuatan 2 N/C, cas 3 C bergerak di sepanjang garis medan pada jarak 0.5 m Kerja yang dilakukan oleh daya medan elektrik untuk menggerakkan cas adalah sama dengan

780. Medan elektrik dicipta oleh empat titik tidak seperti cas yang diletakkan pada bucu segi empat sama dengan sisi a. Caj seperti terletak di bucu bertentangan. Potensi di tengah petak ialah

781. Perbezaan potensi antara mata yang terletak pada titik yang sama talian kuasa pada jarak 6 cm antara satu sama lain, adalah sama dengan 60 V. Jika medan itu seragam, maka kekuatannya ialah

782.Unit beza keupayaan

1 V = 1 J/1 C.

783. Biarkan cas bergerak dalam medan seragam dengan keamatan E = 2 V/m sepanjang garis medan 0.2 m Cari beza antara potensi ini.

U = 0.4 V.

784. Menurut hipotesis Planck, secara mutlak badan hitam mengeluarkan tenaga

Dalam bahagian.

785. Tenaga foton ditentukan oleh formula

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

1, 4, 5, 6.

786. Jika tenaga kuantum telah berganda, maka kekerapan sinaran itu

meningkat sebanyak 2 kali ganda.

787. Jika foton dengan tenaga 6 eV jatuh pada permukaan plat tungsten, maka tenaga kinetik maksimum elektron yang tersingkir olehnya ialah 1.5 eV. Tenaga foton minimum di mana kesan fotoelektrik adalah mungkin untuk tungsten bersamaan dengan:

788. Pernyataan berikut adalah betul:

1. Kelajuan foton lebih besar daripada kelajuan cahaya.

2. Kelajuan foton dalam sebarang bahan adalah kurang daripada kelajuan cahaya.

3. Kelajuan foton sentiasa sama dengan kelajuan cahaya.

4. Kelajuan foton lebih besar daripada atau sama dengan kelajuan cahaya.

5. Kelajuan foton dalam sebarang bahan adalah kurang daripada atau sama dengan kelajuan cahaya.

789. Foton sinaran mempunyai impuls yang besar

Biru.

790. Apabila suhu badan yang dipanaskan berkurangan, keamatan sinaran maksimum

©2015-2019 tapak
Semua hak milik pengarangnya. Laman web ini tidak menuntut pengarang, tetapi menyediakan penggunaan percuma.
Tarikh penciptaan halaman: 2016-02-13

Muka surat 1

Adalah mustahil untuk memberikan takrifan ringkas tentang caj yang memuaskan dalam semua aspek. Kita sudah biasa mencari penjelasan yang sangat kita fahami pembentukan kompleks dan proses seperti atom, hablur cecair, pengedaran molekul mengikut kelajuan, dsb. Tetapi konsep yang paling asas, asas, tidak boleh dibahagikan kepada yang lebih mudah, tidak ada, menurut sains hari ini, mana-mana mekanisme dalaman, tidak lagi dapat dijelaskan secara ringkas dengan cara yang memuaskan. Lebih-lebih lagi jika objek tidak dapat dilihat secara langsung oleh deria kita. Konsep asas inilah yang dirujuk oleh cas elektrik.

Mari kita mula-mula cuba untuk mengetahui bukan apa itu cas elektrik, tetapi apa yang tersembunyi di sebalik kenyataan: jasad atau zarah ini mempunyai cas elektrik.

Anda tahu bahawa semua badan dibina daripada zarah-zarah kecil, tidak boleh dibahagikan kepada zarah yang lebih mudah (sejauh yang diketahui sains), yang oleh itu dipanggil asas. Semua zarah asas mempunyai jisim dan disebabkan ini mereka tertarik antara satu sama lain. Mengikut undang-undang graviti sejagat daya tarikan berkurangan secara agak perlahan apabila jarak antara mereka bertambah: berkadar songsang dengan kuasa dua jarak. Di samping itu, kebanyakan zarah asas, walaupun tidak semua, mempunyai keupayaan untuk berinteraksi antara satu sama lain dengan daya yang juga berkurangan dalam perkadaran songsang dengan kuasa dua jarak, tetapi daya ini adalah beberapa kali ganda lebih besar daripada daya graviti. . Oleh itu, dalam atom hidrogen, secara skematik ditunjukkan dalam Rajah 1, elektron tertarik kepada nukleus (proton) dengan daya 1039 kali lebih besar daripada daya tarikan graviti.

Jika zarah berinteraksi antara satu sama lain dengan daya yang perlahan-lahan berkurangan dengan jarak yang semakin meningkat dan berkali ganda lebih besar daripada daya graviti, maka zarah ini dikatakan mempunyai cas elektrik. Zarah-zarah itu sendiri dipanggil bercas. Terdapat zarah tanpa cas elektrik, tetapi tidak ada cas elektrik tanpa zarah.

Interaksi antara zarah bercas dipanggil elektromagnet. Apabila kita mengatakan bahawa elektron dan proton bercas elektrik, ini bermakna ia mampu berinteraksi jenis tertentu(elektromagnet), dan tidak lebih. Kekurangan cas pada zarah bermakna ia tidak mengesan interaksi tersebut. Caj elektrik menentukan keamatan interaksi elektromagnet, sama seperti jisim menentukan keamatan interaksi graviti. Caj elektrik ialah yang kedua (selepas jisim) ciri yang paling penting zarah asas, yang menentukan tingkah laku mereka di dunia sekeliling.

Justeru

Caj elektrik- ini adalah fizikal kuantiti skalar, mencirikan sifat zarah atau jasad untuk memasuki interaksi daya elektromagnet.

Caj elektrik dilambangkan dengan huruf q atau Q.

Sama seperti dalam mekanik konsep ini sering digunakan titik material, yang memungkinkan untuk memudahkan penyelesaian banyak masalah dengan ketara, apabila mengkaji interaksi caj, idea caj titik ternyata berkesan. Caj titik ialah jasad bercas yang dimensinya jauh lebih kecil daripada jarak dari jasad ini ke titik cerapan dan jasad bercas lain. Khususnya, jika mereka bercakap tentang interaksi dua cas titik, mereka dengan itu menganggap bahawa jarak antara dua jasad bercas yang sedang dipertimbangkan adalah jauh lebih besar daripada dimensi linearnya.

Caj elektrik zarah asas

Caj elektrik zarah asas bukanlah "mekanisme" khas dalam zarah yang boleh dikeluarkan daripadanya, diuraikan menjadi bahagian komponennya dan dipasang semula. Kehadiran cas elektrik pada elektron dan zarah lain hanya bermakna wujudnya interaksi tertentu antara mereka.

Di alam semula jadi terdapat zarah dengan cas tanda yang bertentangan. Caj proton dipanggil positif, dan cas elektron dipanggil negatif. Tanda positif cas pada zarah tidak bermakna, sudah tentu, ia mempunyai sebarang kelebihan istimewa. Pengenalan caj dua tanda hanya menyatakan fakta bahawa zarah bercas boleh menarik dan menolak. Pada tanda yang sama zarah menolak antara satu sama lain, tetapi jika mereka berbeza, mereka tertarik.

Pada masa ini tiada penjelasan mengenai sebab-sebab kewujudan dua jenis cas elektrik. Walau apa pun, tiada perbezaan asas ditemui antara caj positif dan negatif. Sekiranya tanda-tanda cas elektrik zarah berubah kepada sebaliknya, maka sifat interaksi elektromagnet dalam alam semula jadi tidak akan berubah.

Positif dan caj negatif diberi pampasan yang sangat baik di Alam Semesta. Dan jika Alam Semesta adalah terhingga, maka jumlah cas elektriknya, kemungkinan besar, sama dengan sifar.

Perkara yang paling luar biasa ialah cas elektrik semua zarah asas adalah sama dalam magnitud. Terdapat caj minimum, dipanggil asas, yang dimiliki oleh semua zarah asas bercas. Caj boleh positif, seperti proton, atau negatif, seperti elektron, tetapi modulus cas adalah sama dalam semua kes.

Adalah mustahil untuk memisahkan sebahagian daripada cas, sebagai contoh, daripada elektron. Ini mungkin perkara yang paling mengejutkan. tiada teori moden tidak dapat menjelaskan mengapa cas semua zarah adalah sama, dan tidak dapat mengira nilai cas elektrik minimum. Ia ditentukan secara eksperimen menggunakan pelbagai eksperimen.

Pada tahun 1960-an, selepas bilangan zarah asas yang baru ditemui mula berkembang dengan membimbangkan, ia telah dihipotesiskan bahawa semua zarah yang berinteraksi kuat adalah komposit. Lebih banyak zarah asas dipanggil kuark. Apa yang mengagumkan ialah quark sepatutnya mempunyai cas elektrik pecahan: 1/3 dan 2/3 daripada cas asas. Untuk membina proton dan neutron, dua jenis kuark sudah mencukupi. Dan bilangan maksimum mereka, nampaknya, tidak melebihi enam.

Unit ukuran cas elektrik

Zarah asas ialah zarah terkecil, tidak boleh dibahagikan, tidak berstruktur.

ASAS ELEKTRODINAMIK

Elektrodinamik– satu cabang fizik yang mengkaji interaksi elektromagnet. Interaksi elektromagnet– interaksi zarah bercas. Objek utama kajian dalam elektrodinamik ialah elektrik dan medan magnet dicipta oleh cas dan arus elektrik.

Topik 1. Medan elektrik (elektrostatik)

Elektrostatik – cabang elektrodinamik yang mengkaji interaksi cas pegun (statik).

Caj elektrik.

Semua badan dibekalkan elektrik.

Untuk mengelektrik badan bermaksud memberikan cas elektrik kepadanya.

Badan elektrik berinteraksi - mereka menarik dan menolak.

Lebih banyak tenaga elektrik, lebih kuat mereka berinteraksi.

Caj elektrik ialah kuantiti fizikal, yang mencirikan sifat zarah atau jasad untuk memasuki interaksi elektromagnet dan adalah ukuran kuantitatif interaksi ini.

Keseluruhan semua fakta eksperimen yang diketahui membolehkan kita membuat kesimpulan berikut:

· Terdapat dua jenis cas elektrik, secara konvensional dipanggil positif dan negatif.

· Caj tidak wujud tanpa zarah

· Caj boleh dipindahkan dari satu badan ke badan yang lain.

· Tidak seperti jisim badan, cas elektrik bukanlah ciri penting bagi badan tertentu. Badan yang sama keadaan yang berbeza mungkin mempunyai caj yang berbeza.

· Caj elektrik tidak bergantung pada pilihan sistem rujukan di mana ia diukur. Caj elektrik tidak bergantung pada kelajuan pembawa cas.

· Seperti cas menolak, tidak seperti cas menarik.

unit SI – loket

Zarah asas ialah zarah terkecil, tidak boleh dibahagikan, tidak berstruktur.

Sebagai contoh, dalam atom: elektron ( , proton ( , neutron ( .

Zarah asas mungkin mempunyai cas atau tidak: , ,

Caj asas-cas kepunyaan zarah asas adalah yang terkecil, tidak boleh dibahagikan.

Caj asas – modulo cas elektron.

Caj elektron dan proton adalah sama secara numerik, tetapi berlawanan dalam tanda:

Elektrifikasi badan.
Apakah maksud "jasad makroskopik dicas"? Apakah yang menentukan caj mana-mana badan?

Semua jasad diperbuat daripada atom, termasuk proton bercas positif, elektron bercas negatif dan zarah neutral - neutron . Proton dan neutron adalah sebahagian daripada nukleus atom, bentuk elektron kulit elektron atom.

Dalam atom neutral, bilangan proton dalam nukleus adalah sama dengan bilangan elektron dalam kulit.

Jasad makroskopik yang terdiri daripada atom neutral adalah neutral elektrik.

Atom daripada bahan ini mungkin kehilangan satu atau lebih elektron atau mendapat elektron tambahan. Dalam kes ini, atom neutral bertukar menjadi ion bercas positif atau negatif.

Elektrifikasi badan– proses mendapatkan jasad bercas elektrik daripada badan neutral elektrik.

Badan menjadi elektrik apabila bersentuhan antara satu sama lain.

Apabila bersentuhan, sebahagian daripada elektron dari satu jasad berpindah ke jasad yang lain, kedua-dua jasad menjadi elektrik, i.e. menerima caj yang sama dengan magnitud dan bertentangan dalam tanda:
"lebihan" elektron berbanding proton menghasilkan cas "-" dalam badan;
"Kekurangan" elektron berbanding proton menghasilkan caj "+" dalam badan.
Caj mana-mana jasad ditentukan oleh bilangan elektron yang berlebihan atau tidak mencukupi berbanding dengan proton.

Caj boleh dipindahkan dari satu jasad ke jasad yang lain hanya dalam bahagian yang mengandungi nombor integer elektron. Oleh itu, cas elektrik badan adalah kuantiti diskret, gandaan cas elektron: