Компьютерные программы для проверки знаний по химии - файл n10.rtf

Компьютерные программы для проверки знаний по химии
скачать (16011.6 kb.)
Доступные файлы (162):
AKVA_KN.EXE
n2.exe
n3.exe
n4.exe
n5.exe
n6.txt12kb.03.10.2001 22:30скачать
n7.ini
n8.exe
n9.txt11kb.17.11.2002 20:55скачать
n10.rtf62kb.17.11.2002 20:29скачать
n11.rtf42kb.01.11.2001 12:36скачать
Untitled-1.pcx
n13.rar
n14.exe
n15.exe
n16.exe
COVER_08.EXE
n18.exe
n19.exe
n20.exe
n21.exe
n22.exe
n23.exe
KINET_08.EXE
n25.exe
n26.exe
n27.exe
n28.exe
n29.exe
OZX_08.EXE
n31.exe
n32.exe
n33.exe
n34.exe
n35.exe
n36.exe
n37.exe
n38.bgi
n39.dat
PEKA_HI.EXE
PEKA_HI.TXT20kb.01.01.1980 02:00скачать
n42.pic
n43.pic
n44.
n45.pic
n46.pic
SHEST_08.EXE
n48.exe
n49.exe
n50.exe
n51.bgi
n52.txt1kb.23.11.1995 18:34скачать
n53.exe
n54.pif
n55.txt3kb.04.12.1995 17:29скачать
n56.txt4kb.10.10.1995 14:16скачать
n57.txt4kb.12.10.1995 15:38скачать
n58.txt2kb.10.10.1995 14:21скачать
n59.txt2kb.22.12.1995 13:51скачать
n60.txt1kb.23.11.1995 17:55скачать
n61.txt2kb.05.12.1995 09:38скачать
n62.exe
VIV_2_06.EXE
n64.exe
n65.exe
n66.exe
n67.exe
n68.rar
n69.ini
n70.exe
n71.txt11kb.09.10.2003 13:23скачать
n72.rtf42kb.01.11.2001 12:36скачать
n73.exe
AT_AS_08.EXE
n75.exe
BOLON2_8.EXE
n77.exe
BTP_S2BL.EXE
n79.exe
Bolon1_08.exe
C1_BL_08.EXE
C1_BL_09.EXE
C2_BLOCK.EXE
ES_BL_08.EXE
ET_BL_08.EXE
n86.exe
n87.exe
LT_BL_08.EXE
MTBLC_S2.EXE
MT_S1BL9.EXE
n91.exe
n92.exe
PTMBL_08.EXE
RTSBL_09.EXE
STSBL_07.EXE
n96.exe
VAG_BL09.EXE
n98.exe
n99.exe
ZAOBL_08.EXE
ZAO_S1_8.EXE
ZAO_S2_8.EXE
ZOSBL_08.EXE
n104.aos
n105.db1
n106.db2
n107.db3
n108.exe
n109.ctt
n110.bat
n111.pif
n112.sys
TCH_MES.AOS
n114.com
n115.com
n116.com
n117.bat
n118.aos
n119.db1
n120.db2
n121.db3
n122.exe
n123.ctt
n124.bat
n125.pif
n126.sys
TCH_MES.AOS
n128.com
n129.com
n130.com
n131.bat
n132.exe
n133.exe
n134.exe
n135.exe
n136.exe
n137.exe
n138.exe
n139.exe
n140.exe
n141.exe
n142.exe
n143.exe
n144.exe
n145.com
n146.com
n147.com
n148.exe
n149.bgi
n150.dat
PEKA_HI.EXE
PEKA_HI.TXT20kb.01.01.1980 02:00скачать
n153.pic
n154.pic
n155.
n156.pic
n157.pic
n158.txt57kb.16.01.1990 17:51скачать
n159.hlp
n160.hlp
n161.hlp
n162.

n10.rtf

Фундаментальные взаимодействия
Как предполагали еще в древности, материя состоит из частиц. Для того, чтобы она не разваливалась на части, необходимы взаимодействия между этими частицами, нужны силы притяжения. Однако одними силами притяжения обойтись нельзя - иначе все частицы собрались бы в один комок гигантской плотности. Разные тела слипались бы между собой. Вряд ли в таких условиях могла появиться жизнь.

Частицы, из которых мы состоим, называют молекулами. Силы, которые не дают им разойтись на большие расстояния и, одновременно с этим, не дают им слишком близко приближаться, называются электромагнитными. С помощью этих сил можно заставить электроны течь по проводам. Молекулы состоят из атомов, которые также удерживаются вместе электромагнитными силами. Сами молекулы состоят из ядра и электронов, вращающихся вокруг него. Электрон тоже не улетает из-за электромагнитного притяжения к ядру.

В природе существует множество различных химических элементов. Разнообразие их химических свойств обусловлено тем, что их ядра состоят из различного числа p (протонов). Силы, не дающие ядрам распадаться, называются сильными. На расстояниях порядка радиуса ядра (10-13см) они очень сильны (что и объясняет их название), но из-за ограниченного радиуса действия они не существенны для образования молекул из атомов и т.д.

Однако, всех этих сил не достаточно для полноценной жизни. Атомы, состоящие из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов в среднем нейтральны. Очевидно, что электромагнитные силы не могут образовать такие крупномасштабные структуры во вселенной как галактики, звезды, планеты. Для этого нам понадобится гравитационное взаимодействие, зависящее от масс, а не от зарядов.

Но и этого недостаточно. Если бы все ограничивалось только этими тремя взаимодействиями, то Солнце погасло бы очень давно и превратилось в огромную холодную глыбу еще до того, как первый человек или что-либо на него похожее появилось на свет. Основным источником энергии, выделяемой на Солнце, является так называемый «водородный цикл», который был бы не возможен без слабого взаимодействия. Это взаимодействие называется так потому, что реакция p+p®d+e++n «запускающая» «водородный цикл», возникающая из-за слабого взаимодействия, происходит с очень малой вероятностью.
Элементарные частицы

Фермионы и бозоны. Важной характеристикой частицы является ее спин. Спин - внутренний момент инерции частицы. Частицу, обладающую ненулевым спином можно представить как вращающийся шарик. Однако эта картина была бы хороша только для очень больших частиц, если бы такие существовали. Для маленьких частиц существенными оказываются законы квантовой механики, согласно которым момент вращения может принимать только целые или полуцелые значения (измеренный в единицах постоянной планка). Многие свойства частиц зависят от того, является спин целым или нет. Частицы с целым спином называются бозонами, а частицы с полуцелым спином - фермионами. Фермионы: е- (электрон),p (протон),n (нейтнон). Бозоны: g (фотон). Одним из наиболее важных свойств зависящих от спина является то, что фермионы и бозоны удовлетворяют различной статистике: для фермионов существует правило запрета Паули (в одном состоянии не может находиться более одной частицы), а для бозонов такого правила нет. Благодаря правилу запрета Паули, на одной орбите в атоме не может находиться более двух электронов, что очень важно для ее химических свойств. Электрон имеет спин Ѕ и проекция его спина на заданную ось может принимать два значения - «вверх» и «вниз», поэтому на одной орбите может находиться один электрон со спином «вверх» и один со спином «вниз». Если фермионы (электрон) не любят находиться рядом и всячески избегают друг друга, то бозоны, наоборот, любят быть вместе. Это свойство бозонов активно используется в лазерах. Одиноко летящий фотон (который является бозоном), порождает целый поток фотонов, летящих в одном и том же направлении.

Адроны и лептоны. Все частицы принимают участие в гравитационном взаимодействии, т.к. для этого нужно только иметь массу, а т.к. mc2=E, то любая частица удовлетворяет этому требованию (масса покоя может быть равна нулю, как, например, у фотона, но важной для участия в гравитационном взаимодействии является именно энергия - луч света отклоняется от прямого движения проходя около Солнца). Для того чтобы между двумя частицами действовали электромагнитные силы нужно, чтобы эти частицы были заряжены. С сильным взаимодействием все сложнее - по способности участвовать в сильном взаимодействии частицы делятся на адроны (могут) и лептоны (не могут). (лептоны - e,n,g; адроны - p,n…).

Барионы и мезоны. Адроны (т.е. частицы, участвующие в сильном взаимодействии), которые являются одновременно фермионами (и имеют полуцелый спин), называются барионами (например: p - протон, n - нейтрон). Бозоны из числа адронов называются мезонами (например: p - пион).

Античастицы. Любой частице соответствует античастица (т.е. частица с обратными по знаку зарядами, но с той же массой). Однако следует заметить, что не все фундаментальные взаимодействия обладают симметрией при замене частиц античастицами. Хотя эта асимметрия слаба, но она существует. Если взять нашу Вселенную и заменить все частицы на античастицы, то эта новая Вселенная будет иметь отличные от наших законы.

Стабильные и не стабильные частицы (резонансы). Не все частицы стабильны, это значит, что через довольно короткое время (<10-15с) они распадаются на другие частицы. Однако это вовсе не означает, что эти частицы не являются элементарными. Как правило, многие частицы распадаются многими способами (p®m+n или е+n). Нестабильные частицы невозможно наблюдать непосредственно, они наблюдаются в виде пиков в сечениях рассеяния.

Таблица.




Бозоны

Фермионы

Лептоны




e, m, t, ne, nm, nt,




g, W±, Z




Адроны

p, K; r…(мезоны)

р, n, S, L…(барионы)


Кварки конфайнмент. Существует огромное количество различный адронов. Это наводит на мысль, что они не такие уж элементарные. Ситуация здесь аналогична обилию различных химических элементов, ядра которых в действительности состоят всего лишь из двух частиц n и p. Частицы, из которых состоят адроны, называются кварками. В настоящий момент известно 6 кварков: (u-up, d-down, s-strange, c-charm, b-bottom, t-top), которые являются аналогом протона и нейтрона в ядре. Разновидность кварков называют ароматом (flavor). Кроме этого каждый из кварков может находиться в одном из трех состояний, которые называются цветами. Аналогом фотона (переносчика электромагнитного взаимодействия) является глюон (переносчики сильного взаимодействия), который может находиться в одном из 8 цветовых состояний. Мезоны являются связными состояниями кварка и антикварка (молекула - связное состояние ядра и электронов), барионы состоят из трех кварков.

Однако имеется существенное отличие между кварками и нуклонами (нейтрон + протон) - несмотря на их стабильность, их никто не наблюдал в лабораторных условиях в свободном виде. Этот факт имеет элементарное объяснение: взаимодействие между кварками сильное, и для того, чтобы их развести на значительное расстояние, потребуется очень большая энергия, достаточная для рождения кварк-антикварковой пары. Можно представить, что кварки связаны пружиной, если пружина не натянута, то они движутся, как будто их ничто не связывает, но единственный способ развести их на значительное расстояние - разорвать пружину, но при этом у нас в руках останется кварк + новый кварк, рожденный из вакуума.

Однако, многочисленные эксперименты по всему миру (похожие на опыты Резерфорда по рассеянию электронов) показывают, что протон и прочие адроны являются составными объектами. Просвечивая протон электронами, мы видим, что в нем есть три сгустка. Говорят, что кварки заточены в адроны. Это явление называется конфайнментом (confinement - тюремное заключение (англ.)).

Поколения. Посмотрим на таблицу. Мы видим, что существует 6 лептонов и, как мы выяснили только что - 6 кварков. Это совпадение не случайно. Эти 12 частиц разбивают на поколения: первое - (e, ne, u, d); второе - (m, nm, s, c) и третье (t, nt, b, t). Частицы из более старших поколений являются менее стабильными. Т.о. мы имеем 3 поколения по 4 частицы + 12 бозонов (8 глюонов + g, W±, Z). Не так уж и много для того, чтобы объяснить все многообразие нашего мира.

Законы сохранения. Законы сохранения тесно связаны с симметриями. Так, например, в классической механике, из-за эквивалентности различных моментов времени возникает закон сохранения энергии, вследствие эквивалентности точек в пространстве сохраняется импульс и. т.п.
Симметрии в мире элементарных частиц

Определение. Симметрией называется преобразование оставляющее неизменными некоторые свойства системы или законы, по которым она развивается. Очевидно, что преобразование, являющееся результатом последовательного применения любых двух преобразований симметрии, также является преобразованием симметрии. Т.е. преобразования симметрии образуют группу (мат.). Группы симметрий классифицируются в математике. Наиболее важными группами симметрий для физики элементарных частиц являются группа двухмерных вращений U(1), группа трехмерных вращений SU(2) и еще SU(3).

Примеры. Рассмотрим шар. Его группой симметрий являются вращения, оставляющие неподвижным центр шара.

Другим важным примером являются симметрии мира элементарных частиц. Наиболее простая из них это изоспиновая симметрия. Частицы, из которых состоят ядра - p и n практически ничем не отличаются, кроме того, что протон имеет электрический заряд, а нейтрон нет. Их массы практически одинаковые (938,3 и 939,6 МэВ 10-3) и можно предположить, что разница в их массах полностью обусловлена электромагнитным взаимодействием. В тех случаях, когда электромагнитным взаимодействием можно пренебречь, эти две различные частицы можно считать различными состояниями одной, которую мы будем называть нуклоном. Это аналогично тому, как электрон может находиться в состояние «вверх» или «вниз», нуклон может находиться в состоянии «нейтрон» или «протон». Простейшим следствием этих рассуждений является то, что если взять ядро и заменить в нем все нейтроны протонами и наоборот, то свойства нового ядра будут с точностью до слабых эффектов, вносимых электромагнитным взаимодействием, одинаковыми («зеркальные ядра»). (3H, 3He; 11B, 11C). Изоспиновая симметрия имеет место не только для нуклонов, все адроны объединены в изоспиновые мультиплеты. Частицы из одного мультиплета имеют практически одинаковые массы. В терминах кварковой модели это означает, что u и d кварки входят в один изоспиновый мультиплет. Свойства электронной системы инварианты относительно вращений, вращения переводят электрон из состояния «вверх» в состояние «вниз». Аналогично свойства систем, состоящих из адронов инвариантны относительно трехмерных вращений, но происходящих не в нашем пространстве, а в абстрактном изоспиновом пространстве. Эти «вращения» заменяют один адрон на другой адрон из того же изоспинового мультиплета (например: нейтрон на протон).

Существование таких симметрий очень важно, т.к. позволяет предсказывать свойства «повернутой» системы по свойствам исходной «недовернутой» системы и ведет к нетривиальным следствиям.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации