Что такое частица в физике определение кратко

Обновлено: 12.05.2024

Ответ
Элемента́рная части́ца — собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые невозможно расщепить на составные части.

Следует иметь в виду, что некоторые элементарные частицы (электрон, фотон, кварки и т. д. ) на данный момент считаются бесструктурными и рассматриваются как первичные фундаментальные частицы.
Другие элементарные частицы (так называемые составные частицы — протон, нейтрон и т. д. ) имеют сложную внутреннюю структуру, но, тем не менее, по современным представлениям, разделить их на части невозможно.

Строение и поведение элементарных частиц изучается физикой элементарных частиц.

Элементарные частицы были впервые открыты и изучены в ходе исследования ядерных процессов. В связи с этим в течение долгого времени физика элементарных частиц являлась одним из разделов ядерной физики. И только с середины 20 -го века физика элементарных частиц выделилась в отдельное, самостоятельное направление. Оба эти раздела физики до сих пор объединяются общностью изучаемых явлений и применяемых методов исследования. Но есть у этих направлений и отличия. Основной задачей физики элементарных частиц является исследование природы, свойств и взаимных превращений элементарных частиц.

Из истории вопроса

Первым из тех, кто задумался о существовании мельчайших частиц, из которых состоят все вещества и окружающие предметы, был древнегреческий философ Демокрит. Он был первым, кто высказал предположение о существовании фундаментальных частиц. Согласно письменным источникам, случилось это в 4 веке до нашей эры. Демокрит дал название атому и определил, что это неделимая частица материи.

В течение ряда веков понятие об атомах носило скорее философский, чем физический смысл. И только начиная с 19 века представление об атомах стали использовать сначала для объяснения химических, а затем и физических процессов.

В 30 -е годы 19 столетия Макс Фарадей ввел в обиход понятие иона в рамках теории электролиза, а также выполнил изменение элементарного заряда. К концу столетия Антуан Анри Беккерель открыл явление радиоактивности, Джозеф Томсон установил существование электронов, Эрнест Резерфорд - α -частиц. В первые пять лет 20 века Альберт Эйнштейн разработал учение о фотонах (квантах электромагнитного поля). Все эти открытия были бы невозможны без понятия об атомах.

В течение первой трети 20 века было установлено, что атом имеет сложное строение, которое предполагает наличие ядра и расположенных вокруг него электронов. Эрнест Резерфорд предложил орбитальную модель строения атома, согласно которой электроны движутся вокруг ядра по определенным орбитам. Он же во время опытов по расщеплению ядер атомов установил существование протонов.

Открытие нейтронов принадлежит известному английскому физику Джеймсу Чедвику. Он установил, что ядра атомов имеют сложное строение. Так возникла протон-нейтронная теория строения ядер, разработкой которой занимались немецкий исследователь Вейнер Гейзенберг и наш соотечественник, физик-теоретик, лауреат Сталинской премии Дмитрий Дмитриевич Иваненко.

Существование позитрона было предсказано англичанином Полем Дираком. Эта положительно заряженная частица, имеющая такую же массу и такой же (по модулю) заряд, что и электрон, была открыта американским физиком-экспериментатором Карлом Дейвидом Андерсеном в космических лучах.

В тридцатых годах 20 -го века были открыты взаимные превращения нейтронов и протонов. Было установлено, что элементарные частицы не являются неизменными. В это же время были открыты мюоны– частицы, масса которых составляет 207 электронных масс, а затем и пионы – частицы, которые обеспечивают взаимодействие между нуклонами в ядре атома.

До середины 20 века было открыто большое количество элементарных частиц. Это стало возможно благодаря широкому исследованию космических лучей, внедрению ускорительной техники, развитию ядерной физики.

Виды частиц

В наше время известно порядка 400 элементарных или субъядерных частиц. Большинство из них нестабильно: одни частицы могут самопроизвольно превращаться в другие с течением времени. Исключением из этого являются нейтрино, фотон, протон и электрон.

По продолжительности существования выделяют следующие группы частиц:

  • относительно стабильные, время жизни которых превосходит 10 – 17 с ;
  • короткоживущие, время жизни которых порядка 10 – 22 – 10 – 23 с .

Основые свойства элементарных частиц

Одним из наиболее важных свойств элементарных частиц является их способность к взаимным превращениям. Частицы способны поглощаться (возникать) и испускаться (исчезать). Это относится как к стабильным, так и к нестабильным частицам. Разница лишь в том, что стабильные частицы могут превращаться не самопроизвольно, а в результате взаимодействия с другими частицами.

В процессе аннигиляции (исчезновения) позитрона и электрона появляется фотон большой энергии.

При столкновении фотона, несущего достаточный заряд энергии, с ядром атома появляется электрон-позитронная пара.

Частицы и античастицы

Электрон является двойником позитрона. Антипротон отличается от протона наличием у него отрицательного электрического заряда. Нейтрон не имеет заряда. Антинейтрон отличается от нейтрона знаком магнитного момента и барионного заряда.

Наличие античастиц установлено для всех элементарных частиц. Встреча частицы и античастицы сопровождается аннигиляцией, в результате которой обе частицы превращаются в кванты излучения или частицы других видов.

Ученые предполагают существование антивещества. Теоретически, это возможно, если в ядре будут антинуклоны, а в оболочке атома позитроны. Взаимодействие вещества и антивещества может привести к выделению огромного количества энергии, которое будет превосходить энергию ядерных и термоядерных реакций.

Группы элементарных частиц

Информацию об основных элементарных частицах мы собрали в таблицу. Размещение частиц соответствует существующей ныне системе классификации элементарных частиц. Каждая из частиц имеет ряд характеристик: время жизни, масса, выраженная в электронных массах, электрический заряд в единицах элементарного заряда и спин, который также носит название момента импульса, выраженный в единицах постоянной Планка ħ = h 2 π .

Группа Название частицы Символ Масса (в электронных массах) Электрический заряд Спин Время жизни (с)
Частица Античастица
Фотоны Фотон γ 0 0 1 Стабилен
Лептоны Нейтрино электронное ν e ν e ~ 0 0 1 2 Стабильно
Нейтрино мюонное ν μ ν μ ~ 0 0 1 2 Стабильно
Электрон e – e + 1 – 1 1 1 2 Стабилен
Мю-мезон μ – μ + 206 , 8 – 1 1 1 2 2 , 2 · 10 – 6
Адроны Мезоны Пи-мезоны π 0 264 , 1 0 0 0 , 87 · 10 – 16
π + π – 273 , 1 1 – 1 0 2 , 6 · 10 – 8
К-мезоны K + K – 966 , 4 1 – 1 0 1 , 24 · 10 – 8
K 0 K 0 ~ 974 , 1 0 0 ≈ 10 – 10 – 10 – 8
Эта-нуль-мезон η 0 1074 0 0 ≈ 10 – 18
Барионы Протон p p ~ 1836 , 1 1 – 1 1 2 Стабилен
Нейтрон n n ~ 1838 , 6 0 1 2 898
Лямбда-гиперон Λ 0 Λ 0 ~ 2183 , 1 0 1 2 2 , 63 · 10 – 10
Сигма-гипероны Σ + Σ + ~ 2327 , 6 1 – 1 1 2 0 , 8 · 10 – 10
Σ 0 Σ 0 ~ 2333 , 6 0 1 2 7 , 4 · 10 – 20
Σ – Σ – ~ 2343 , 1 – 1 1 1 2 1 , 48 · 10 – 10
Кси-гипероны Ξ 0 Ξ 0 ~ 2572 , 8 0 1 2 2 , 9 · 10 – 10
Ξ – Ξ – ~ 2585 , 6 – 1 1 1 2 1 , 64 · 10 – 10
Омега-минус-гиперон Ω – Ω – ~ 3273 – 1 1 1 2 0 , 82 · 10 – 11

Выделяют три основные группы элементарных частиц:

Фотоны представлены одной частицей. Это фотон – носитель электромагнитного взаимодействия.

К лептонам относятся легкие частицы:

  • два сорта нейтрино (электронное и мюонное);
  • электрон;
  • μ -мезон.

Объединяет частицы из группы лептонов спин 1 2 . В таблицу мы включили только основные лептоны. На самом деле их намного больше.

Эту статью могут комментировать только участники сообщества.
Вы можете вступить в сообщество одним кликом по кнопке справа.

Часто в физике используется термин частица.
Этот термин при этом не совсем понятен. Что такое частица? Определение термина частица размыто или просто нет.
В физике до Эйнштейна под частицей понимали атом, как наименьшая из возможных неделимая частица.
Разные атомы и были частицами. Само по себе слово "частица", говорит, что это маленькая часть чего-то.
Частица в естественных науках, является небольшим локализованным объектом, которая имеет несколько физических или химических свойств, таких как объем или массу. По этим определениям элементарные частицы современной физики не удовлетворяют строгому определению элементарности, поскольку большинство из них по современным представлениям являются составными системами.
Что такое частица?

Следует иметь в виду, что некоторые элементарные частицы (электрон, фотон, кварки и т. д. ) на данный момент считаются бесструктурными и рассматриваются как первичные фундаментальные частицы.
Другие элементарные частицы (так называемые составные частицы — протон, нейтрон и т. д. ) имеют сложную внутреннюю структуру, но, тем не менее, по современным представлениям, разделить их на части невозможно. "

ну к примеру это я как гражданин России - так удобнее понять ?

Интересно, а на каком это основании при попытке поместить перепепечатку статьи
ссылка на sfiz.ru
я получаю вверху красным
"У Вас нет прав на добавление контента"?
..Попробовал и в виде "Статья" и в виде "Заметка"..
Ой, что-то не так в Королевстве Датском..

У меня по-прежнему "Нет прав на добавление контента" ..
Конкретно - вот этого:
ссылка на ссылка на sfiz.ru
..Это - мусор ?
Материалы по физике "помещаются только администраторами" - как это похоже на борьбу с космополитизмом и идеализмом.. проходили кто постарше, знаем..
Хм.. Тогда понятно, почему "Сообщество стало мусоркой"..

..ИМХО, беда в том, что сперва из сообщества потерялась физика.. а потом уже появился мусор..

..За пару лет даже администрация РАН уже поняла, что ХЯС, о котором здесь администрация давала нелестные заключения безо всяких аргументов..
А местная администрация по-прежнему считает это совершенно новое направление и физики и техники мусором.. вот оно как..

Вы передергиваете.
Я всегда говорил о реальности ХЯС.
И я всегда говорил о том, что пока в этом направлении работают только мошенники.

..Да и с "только мошенниками"..
Вы не из тех, кто извиняется, назвав мошенниками сотню примерно учёных разных стран.. включая и академиков РАН, да ?

При удалении друг от друга вторая частица оказалась в кристалле. Далее на первый фотон воздействовали еще одним фотоном, тем самым изменив квантовое состояние первой частицы. Вслед за этим было отмечено изменение квантового состояния и у второй частицы, находящейся в 25 км.

Повторяю вопрос, который, ИМХО, интересует не только меня, а и других мемберов макспарка - кто это та администрация, которая решает - что мусор а что физика ?
И не кажется ли Вам, Николай, что именно такие административные решения и называются цензурой ?

Вашим тоном общения учите жену щи варить.
Вы мне не работодатель и даже работодателям, я такое отношение к себе никогда не позволял.
Смените ваш тон.

Правила сообщества изменены.

Самые значимые физические теории - теория относительности и теория квантовой механики - имеют запреты.
Так, теория относительности запрещает передвижение со скоростью, превышающей скорость света. Теория же квантовой механики имеет в своей основе принцип неопределенности, то есть невозможно абсолютно точно определить сразу два параметра частицы - ее местонахождение и момент частицы. Если удается точно определить местонахождение частицы, то невозможно получить точную информацию о ее моменте, и наоборот..

Такой эффект называется "сдавливанием" и применяется в науке для "сдавливания" параметров атомов или фотонов, благодаря чему увеличивается точность измерения одного из ключевых параметров. Метод "сдавливания" применяется для достижения максимальной точности, например, атомных часов или магнитно-резонансных томографов. Используется такой метод и в некоторых приложениях военно-оборонной промышленности.

Исследователям из Технологического института Джорджии (США) под началом профессора физики Майкла Чепмена удалось ->

Подобных результатов ученым уже удавалось достигать 15 лет назад. Однако в то время аналогичные опыты позволяли производить эксперименты по "сдавливанию" систем атомов, которые могут лишь находиться в одном из двух квантовых состояний. Физикам удавалось "сдавливать" суммарный ->

В новых экспериментах, проведенных американскими учеными под руководством Чепмена, группы атомов могли иметь одно из трех квантовых состояний, суммарный спин при этом имел нулевое значение. Такого "сдавливания" до сегодняшнего дня еще никому не удавалось осуществить. Новые опыты позволили ученым произвести "сдавливание" нематического тензора в группе атомов рубидия, количество атомов при этом составляло 40 тыс. штук. Атомы рубидия сталкивались между собой, в результате чего некоторые из атомов имели способность обмениваться квантовыми состояниями. В результате атомы становились квантово зависимыми друг от друга. Как говорит сам Чепмен, такое поведение атомов способно снизить неопределенность измерений и сделать их более точными.

Наблюдаемый эффект в будущем будет крайне важным для точных измерений магнитных полей.."

..ИМХО ещё более важен этот коллективный эффект для понимания ХЯС в сложных системах.. типа растений, скажем..

Это, что:
Да, мусор бывает.. Удаление мусора - это и есть работа модератора

ЭЛЕМЕНТА́РНЫЕ ЧАСТИ́ЦЫ, пер­вич­ные (не­де­ли­мые) мель­чай­шие час­ти­цы, из ко­то­рых со­сто­ит вся ма­те­рия. Ис­то­ри­че­ски к пер­вым Э. ч. от­но­си­ли ато­мы, пока не бы­ла об­на­ру­же­на их слож­ная струк­ту­ра: атом со­сто­ит из атом­но­го яд­ра и вра­щаю­щих­ся во­круг не­го элек­тро­нов. От­кры­тие струк­ту­ры атом­ных ядер, по­стро­ен­ных из двух час­тиц, про­то­нов и ней­тро­нов, соб­ст­вен­но и ста­ло ро­ж­де­ни­ем фи­зи­ки Э. ч. К Э. ч. ста­ли от­но­сить про­то­ны , ней­тро­ны , элек­тро­ны и позд­нее ней­три­но . Вся на­блю­дае­мая во­круг нас ма­те­рия со­сто­ит из ато­мов, ко­то­рые, в свою оче­редь, со­сто­ят из про­то­нов, ней­тро­нов и элек­тро­нов, а ней­три­но ро­ж­да­ют­ся в про­цес­се рас­па­да ней­тро­на. Не­ко­то­рое вре­мя спус­тя бы­ло об­на­ру­же­но, что кро­ме этих час­тиц су­ще­ст­ву­ет ещё мно­го дру­гих, ко­то­рые, од­на­ко, име­ют очень ко­рот­кое вре­мя жиз­ни и поч­ти мгно­вен­но рас­па­да­ют­ся. На 2017 из­вест­но ок. 150 Э. ч., и чис­ло их воз­рас­та­ет.

Читайте также: