Квантовая физика.

Квантовая физика – это теория, которая описывает движение элементарных частиц и их систему, формулирует законы, которые описывают зависимости между характеристиками частиц и экспериментальными данными. Нерелятивистская квантовая механика описывает движение частиц с небольшими скоростями. Релятивистская описывает движение частиц со скоростями близкими к скорости света. Квантовая физика – основа современного учения о строении вещества и поля.

Законы Ньютона и закон всемирного тяготения. Особенностью классической механики является то, что зная координаты и массу тел можно однозначно описать их движение. В дальнейшем изучение жидкости и газов позволило установить их соотношение между объемом, давлением и температурой.

Было установлено, что в термодинамике принцип обратимости не всегда соблюдается. В классической механике любое тело может двигаться как вперед так и назад. В термодинамике этот закон не соблюдается. Например, возьмем цветной газ, поместим банку и оставим банку открытой. Газ будет постепенно выходить их банки. Если рассматривать этот процесс с точки зрения классической механики все молекулы газа возвратились бы обратно в банку. В действительности все эти молекулы сами по себе никогда в банку не соберутся. Изучение этих явлений привело к созданию теории вероятности. Изучение электрических и магнитных явлений привело к выявлению электромагнитных взаимодействий.

Эксперименты со светом привели ученых к мысли, что свет может огибать препятствие. Впоследствии установили, что свет и электромагнитное излучение имеют одну природу (но разную длину волны). В начале 20 века М.Планк показал, что энергия электромагнитного излучения излучается и поглощается квантами. Впоследствии когда начали изучать поведение элементарных частиц было выяснено, что и частицы тоже обладают волновыми свойствами. Когда начали исследовать строение атома, то первая модель, которая была предложена учеными – капельная модель. Но вскоре эта модель была отвергнута. Резерфорд, проводя свои опыты, предположил, что в центре атома находиться положительно заряженное ядро, а на расстоянии от этого ядра находились отрицательно заряженные частицы. Такая модель породила определенные вопросы: если электрон вращается вокруг ядра, то он должен на это ядро упасть. И чтобы этот феномен объяснить, предположили, что законы классической механики там не действуют.

;

Классическая механика описывает объекты макромира и не работает в микромире. А квантовая механика носит вероятностный характер, тогда как в классической механики координаты, скорость можно определить однозначно и четко.

Элементарный частицы.

Первая известная элементарная частица – электрон. Сейчас их известно около 350. Для исследования этих частиц использовали космическое излучение. Потом с развитием техники начали строить ускорители (линейные, кольцевые). Все частицы делятся на две группы:

• Адроны;

• Лептоны;

• Отдельно существует фотон.

Эти частицы делят на две группы по видам взаимодействия.

Виды взаимодействия:

• сильная – наиболее интенсивное, но действует на расстоянии ;

• Слабая ;

• электромагнитная – в сто раз слабее сильного, характеризуется наличием электромагнитного поля ( ;

• гравитационная ( ).

Адроны участвуют во всех видах взаимодействия и состоят из кварков. Из кварков состоят протоны, нейтроны. Науке известно всего 6 кварков. Они не существуют в свободном состоянии. Частицы высоких энергий направляли на протон, на нем они рассеивались так, как будто протон состоит из трёх частиц. Эти частицы кварками и являются. Кроме кварков существуют другие элементарные частицы, которые далее не делимы (лептоны: электрон, мюон, таулептон; нейтрино).

Не смотря на то, что мы знаем об элементарных частиц довольно много, тем не менее единой теории элементарных частиц до сих пор не создано.