Лекция. Лекция 4 (2). Лекция структурные уровни организации материи понятие системы и структурных уровней организации материи
 Скачать 0.85 Mb.
|
Лекция 4. СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ1.Понятие системы и структурных уровней организации материи.3.Теории физического взаимодействия.1. Понятие системы и структурных уровней организации материи. Система представляет собой совокупность элементов и связей между ними. Понятие «элемент» означает минимальный, далее уже неделимый компонент в рамках системы. Целостность системы означает, что все ее составные части, соединяясь вместе образуют уникальное целое, обладающие новыми интегративными свойствами. В естественных науках выделяются три уровня строения материи. Микромир - мир микрообъектов, пространственная размерность которых исчисляется от 10-16 до 10-8 см, а время жизни – от 10 -24 секунд до бесконечности. Макромир – мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время – в секундах, минутах, часах, годах. Мегамир – расстояние измеряется световыми годами, парсеками, а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет. 2.Структурные уровни материи в микромире. В микромире выделяют четыре структурных уровня материи:
Элементарная частица - микрообъект, который невозможно разделить на составные части. В настоящее время известно более 400 элементарных частиц. Первая была открыта в 1897 году Дж. Томсоном (электрон). Масса. За единицу массы в микромире принимается масса электрона, равная 9 · 10-28 г. В зависимости от массы элементарные частицы делятся на лептоны (легкие), мезоны (средние) и барионы (тяжелые). Время жизни. В зависимости от времени жизни элементарные частицы делятся на стабильные: электрон (t > 5 · 1021 лет), протон (t >5 · 1031 лет), фотон и нейтрино; квазистабильные, распадающиеся при слабом и электромагнитном взаимодействиях, время их жизни t >10-20 сек (нейтрон); резонансы, распадающиеся за счет сильного взаимодействия, время их жизни t < 10-20 сек. Электрический заряд. Единицей электрического заряда в микромире является заряд электрона равный 1,6 ·10-19 Кл. Спин – собственный момент импульса микрочастицы. В атоме электроны вращаются вокруг ядра со скоростью порядка 1-10% от скорости света. Электроны вращаются и вокруг собственной оси подобно волчку. Это вращение (или спин) является атрибутным свойством многих элементарных частиц. Спин принимает только положительные дискретные значения, пропорциональные постоянной Планка (h =1,0546 · 10-34 Дж·сек). По величине спина все частицы делятся на два класса: фермионы и бозоны. Фермионы – частицы с полуцелым спином: 1/2, 3/2… . К фермионам относятся электрон, протон, нейтрон, электронное нейтрино и др. Для распределения фермионов по возможным энергетическим состояниям справедлив принцип Паули: в одном и том же энергетическом состоянии могут находиться не более двух фермионов с противоположными спинами. Бозоны – частицы с целым спином: 1, 2… . К бозонам относятся фотон, гравитон, глюон и др. Фундаментальные частицы – бесструктурные элементарные частицы, которые до настоящего момента не удалось описать как составные. Они подразделяются на три группы: лептоны, кварки. Лептоны имеют спин 1/2. Класс лептонов включает электроны, мюоны, тяжелый тау-лептон, электронное нейтрино. Кварки – частицы со спином 1/2и дробным электрическим зарядом равным 1/3. Гипотезу кварков выдвинул в 1967 году американский физик-теоретик Мюррей Гелл-Ман (р. 1929). Нуклонный уровень Атомный уровень. Атом – это единая квантово-механическая система, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки. Молекулярный уровень Молекула – это наименьшая структурная единица вещества, обладающая его главными химическими свойствами и состоящая из атомов, соединенных между собой химическими связями. макромолекулы 3.Теории физического взаимодействия К настоящему времени известны четыре вида основных фундаментальных взаимодействий
|