О частицах, излучении и Вселенной

Оглавление статей
О частицах, излучении и Вселенной
Страница 2
Страница 3
Страница 4

Страница 1 из 4

 

 

 

 

О частицах, излучении и Вселенной

В последнее десятилетие значительные усилия ученых были направлены на изучение окружающего нас космического пространства. В результате хлынул мощный поток информации о космосе. Однако следует помнить, что существует и внутреннее пространство, при этом я не имею в виду Землю или какую-то ее часть. «Под внутренним пространством — микрокосмом мы будем понимать мир тех частиц, из которых состоит каждый кусочек нашего тела, Земли и в конечном счете всей Вселенной. Прежде чем перейти к детальному обсуждению самых больших и неистовых объектов Вселенной, мы в первую очередь должны осознать определяющую роль, которую играют мельчайшие ее составляющие. И это отнюдь не случайно, что в свойствах различных микроскопических частиц, составляющих окружающий нас мир, уже содержится информация и основа для понимания того, как устроены самые большие, самые удаленные тела Вселенной, которые являются наиболее мощными источниками энергии. Но, к сожалению, наши знания об этих микроскопических частицах весьма туманны и чрезвычайно ограниченны. Будем надеяться, что будущее принесет новые данные о существовании и свойствах этих частиц, которые заполнят имеющиеся сейчас пробелы. Поиски новой информации будут продолжаться, так как ученые интуитивно чувствуют, что есть еще другие частицы, которые, возможно, играют решающую роль в судьбе вещества во Вселенной. К несчастью, эти частицы столь мелки, что неизменно остаются в области, не доступной исследованиям физическими методами. Аналитический ум ученого, проникая в эту почти запрещенную область,  строит определенные концепции,  которые позволяют ему предсказывать реакции и свойства, и они представляют собой единственное доказательство полной или хотя бы частичной правоты его суждений.

Концепция, утверждающая, что Вселенная состоит из множества разнообразных частиц, не нова. Более 2000 лет назад греческий философ Демокрит выдвинул атомистическую теорию, согласно которой вся материя состоит из мельчайших, невидимых, одинаковых частиц. При изменении числа частиц в какой-либо субстанции ее свойства меняются. Эти частицы — атомы (по-гречески «томос» — делить, «а» — отрицание «не», следовательно, слово «атом» означает неделимый) — составляют основу представлений Демокрита. Отдавал ли он себе отчет в том, как близок он был к истине ?! Следует отметить, что в современном понимании атомами Демокрита являются молекулы, а не сами атомы. Тем не менее его теория была огромным  шагом  вперед  в  представлении об  окружающем  мире.

Если уж в нашей дискуссии об атомах мы углубились в историю, давайте обратимся к XIX веку. В первом его десятилетии Джон Дальтон высказал мнение, что в действительности существует ограниченное множество элементарных частиц, каждая из которых чем-то принципиально отличается от всех остальных. Это были такие элементы, как водород, кислород, углерод, железо и еще больше сотни других. Считалось, что эти элементы не могут быть разрушены или разделены на другие субстанции. Современные данные об этих элементах приводят к совершенно иной картине их свойств. Работа Дальтона сыграла исключительную роль, так как в ней постулировалось минимальное число частиц, из которых состоит все вещество во Вселенной.

Теперь шагнем вперед почти на столетие, к 1896 г., когда французский физик Антуан Анри Беккерель сделал потрясающее открытие. Он обнаружил, что кусок соли уранилсульфата калия испускает лучи, которые засвечивают фотографическую пластинку, проникая сквозь ее непрозрачную упаковку, и создают на пластинке изображение лежащего на ней ключа, будто его действительно сфотографировали. Беккерель установил, что любое вещество, содержащее уран, ведет себя подобным образом. Так были открыты радиоактивные элементы. Они спонтанно превращались в некоторые другие вещества, и это убедительно показало, что атом не является непоколебимой твердыней, а обладает структурой, которая в случае радиоактивных элементов способна распадаться с образованием менее массивных атомов, и этот процесс сопровождается излучением или вылетом частиц из ядра.

Представление о частицах — положительных (как протон) и отрицательных (как электрон) — сформировалось к началу двадцатого века. Сэмюэл А. Гаудсмит, говоря в своих лекциях об электронах и протонах, пользовался такими умозрительными моделями. Чтобы представить электрон, следует выдуть мыльный пузырь, затем опустить кисточку в сосуд, содержащий заряды отрицательного электричества, захватить единичный заряд отрицательного электричества и «раскрасить» пузырь щеточкой так, чтобы вся его поверхность была покрыта этим единичным зарядом отрицательного электричества. Далее, нужно взять булавку и проколоть пузырь. Тогда получится сферическое распределение отрицательного заряда.

Мы говорим об отрицательном заряде, но что мы понимаем под этим ? Какова величина этого заряда ? На моем столе стоит 100-ваттная лампа. Она начнет светиться, когда десять миллионов триллионов электронов будут проходить через ее нить ежесекундно. Следовательно, заряд каждого электрона ничтожен. Будучи столь малыми, электроны не могут очень много весить. Если поместить одну-единственную капельку воды на чашу самых чувствительных весов, то, чтобы уравновесить ее, на другую чашу придется «положить» 100 триллионов триллионов электронов.

Чтобы получить представление о протонах, следует проделать тот же опыт. Но на сей раз придется опустить кисточку в сосуд, содержащий заряды положительного электричества, поймать один положительный заряд и «раскрасить» этим электрическим зарядом пузырек. Слой «краски» теперь окажется толще и, следовательно, заряд будет иметь более сильное поле. Потом нужно также проколоть пузырек. То, что от него останется, и будет протоном…

Даже после того, как представления об электроне и протоне стали привычными, перед учеными все еще стоял ряд важных вопросов. Некоторые стороны атомной теории оставались неясными — не хватало еще одной частицы. Эта частица, имея массу, не должна была обладать никаким электрическим зарядом. В 1932 г. Джеймс Чадвик открыл нейтрон, и картина строения атомного ядра стала более понятной.

Предыдущая — След. »

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о космосе
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: