Физика ғылымының концепциясы. Әлемнің физикалық картинасы
әлемдегі заттар мен құбылыстар қүрайтын «кірпіштер» есебінде саналып келді. Бірақ XX ғасырдың басына қарай бүлай емес екендігі белгілі болды. Алдымен электрон, одан кейін бірнеше түрлі элемент-аралық бөлшектер ашылды. Көптеген элементарлық бөлшектердің антибөлшектері, яғни теріс зарядты бөлшектері бар екен, электрондар-да — позитрон, протондарда — антипротон, нейтрондарда — антиней-трондар бар екен.
Заттар қарсы заттармен түйіскенде аннигиляция процессі жүреді немесе бөлшектер мен қарсы бөлшектер фотондар мен мезондарға айналады.
ЗАТ ЖӘНЕ ӨРІС
Жалпы материяның негізгі формалары ретінде зат пен өріс қарастырылады.
Зат түсінігі ретінде массасы тыныштық күйдегі әр түрлі бөлшектер мен денелерді қарастырылады. Ал өріс пен квантта импульс, энергия тағы басқа қасиеттері болғанымен, тыныштық күйі болмайды. Деген-мен өріс пен затты бір-біріне қарама-қарсы қоюға болмайды, өйткені өріс зат қүрылымына енеді. Сонымен қатар, затқа жататын бөлшектер өріс квантын құрайды.
Белшектер салыстырмалы түрдегі үздіксіздік және топ-тасқандықпен сипатталады, ал өріс болса кеңістікте біркелкі таралған.
Бул жағдайда өріс абсолютті континуальды орта болып санал-майды. Өріс кванттары зат бөлшектерімен дискретті қурылымдар ретінде әрекеттеседі. Зат бөлшектерін де микроскопиялық түрдегі шек-теулі шарик бейнесінде қарастыруға болмайды. Бөлшектер өрістен оқшауланбаған, олардың арасында нақты шекара жоқ,
Материя құрылымындағы үздікті және үздіксіз бірлікті сипттай ке-ле барлық зат бөлшектерінің корпускулалық және толқындық қасиеттерінің бірлігін еске устау керек. Микрообъектілер салыстырма-лы дискреттік арқылы өзара әсер мен қозғалыс кезінде толқындық қасиетке ие болады, ол дегеніміз дифракция және интерференция құбылыстарына қабілеттілік, оның өзі масса мен жылдамдыққа кері пропорционалды толқын ұзындығымен өлшенеді:
һ — Планк тұрақтысы, яғни әмбебап физикалық константалардың бірі (екіншісі — вакуумдағы жарық жылдамдығы).
Зат та, өріс те белгілі бір физикалық параметрлермен беріледі. Физика ғылымында өріс ұғымына материяның кеңістік пен уақытта өзіндік таралу формасын қарастырады: кеңістік-уақыттың кез келген бөлігінде материяны сипаттайтын параметрлердің белгілі бір саны болады. Мысалы, қозғалыстағы өріс (толқын) толқын узындығы, фаза, амплитуда параметрлерінің уақыт пен кеңістіктегі өзгерісімен сипатта-лады. Ал материяның басқа түрі — бөлшектер — басқа параметрлермен: спиндер, зарядтар, тыныштық күйдегі масса, тіршілік уақыты және кванттық сандармен сипатталады.
Бөлшектердің ең маңызды сипаттарының бірі — спин — қозғалыс шамасының өзіндік сәті. Классикалық механикада ондай бірлікті де-ненің айналымы сипаттайды. Физикада спин қосымша физикалық жағдайды қамтамасыз ететін, бөлшектердің ішкі еркіндігінің дәрежесі ретінде қарастырылады.
Бөлшектердің қасиеттері мен ерекшеліктері олардың спиндерінің бүтін немесе жарты мәнге ие болуына байланысты.
ЭЛЕМЕНТАРАЛЫҚ БӨЛШЕКТЕР КЛАССИФИКАЦИЯСЫ
Спиндердің маңызына байланысты элементаралық бөлшектерді екі топқа бөлуге болады. Жартылай спинді бөлшектерді фермиондар деп (атақты физик Фермидің құрметіне) атайды. Бұл бөлшектердің өзіндік қасиеттері бар: жартылай спинді бөлшектер физикалық жағдайлары әр түрлі болғанда ғана біріге алады. Бүл заң кванттық механикада Паули тосқауылы деп аталады.
Ал, бүтін санды спинді бөлшектер бозондар (тағы бір ірі физик Бозенің құрметіне) деп аталады. Оларға Паули тосқауылы таралмаған, олар кез келген санда бірге бола алады.
Бөлшектердің ондай екі топқа бөлінуінің терең мәні бар. Яғни, фермиондар өрісі үнемі квантталған күйде болады және классикалық шекке жеткен кезде бөлшектерге айналады. Мысалы, фермион болып саналатын электрон (спин саны ге тең) классикалық шекке жеткен кезде нағыз бөлшектерге айналады, бірақ оларда толқындық қасиет сақталады. Бундай жағдай фермиондар болып саналатын протон, нейтрон және т.б. белшектерге де қатысты. Бозондар өрісі шегіне жеткен-де классикалық өріске айналады. Бозондық бөлшектердің бірі — фотондар (спин саны 1-ге тең) өз шегіне жеткен уақытта электромагниттік өріске (жарық, радиотолқындар) айналады.
Элементарлық бөлшектердің не бозондарға, не фермиондарға жататынын біле отырып, адамзатты көп уақыт бойы толғандырып келген «материя кірпіштері» туралы сұрақтарға жауап беруге болады. Қазіргі кездегі микро әлемде заттардың төрт деңгейін бөледі: молекулалық, атомдық, нуклондык, және кварктық. Енді қазір бесінші деңгей де қарастырылып жүр. Әр ашылған деңгейдің өзіндік сипаттары бар.
Ең қарапайым заттарды іздеу зерттеушілердің абсолютті элементарлық бөлшектердің болмайтынына көзін жеткізді, өйткені кез келген деңгейдегі элементаралық бөлшектердің өзіндік күрделілігі бар. Шартты түрде элементаралық бөлшектерге ішкі қурылымы анықталмаған, мөлшерлері өлшеуге келмейтін бөлшектерді жатқызады. Ондай бвлшектердің үш түрі бар: лептондар, кварктер және бозондар. Лептондар мен кварктер фермиондарға жатады.
Лептондар класы алты бөлшектен және алты қарсы бөлшектерден тұрады (электрон, мюон, тау-лептон және нейтринолар-дың үш түрі. Лептондар әлем құрылымында үлкен рөл атқарады. Әсіресе, электрон мен нейтриноның маңызы зор. Бірақ лептондар яд-ролық бөлшектер — нуклондардың пайда болуына қатыспайды.
Кварктар класы да лептондар класы сияқты алты бөлшектен және алты қарсы бөлшектерден тұрады. Физиктер әрбір кварктер типін аро-маттар деп атады.
Кварктар мен антикварктар екі немесе үш бөлшектерден топталып, қурама бөлшектерді — адрондарды түзеді.
Элементаралық бөлшектерді одан әрі жіктеген кезде оларды — үш кварктен құралатын бариондарға, кварк пен антикварктон туратын мезондарға бөлуге болады.
«Химиялық элемент» және «Элементаралық бөлшектер» түсініктері бір кезде оларды қарапайым және құрылымы жоқ деп қарастыратындықты дәлелдейді. Сонан соң ғалымдар әрбір деңгей үшін бөлінбейтін элемент дегеннен гөрі кварктер деген — ешқандай мағына бермейтін сөзді қолдана бастады.
1994 жылы американ ғалымдарының хабарлауына қарағанда ең ауыр кварк табылған
| |  скачать работу |
Физика ғылымының концепциясы. Әлемнің физикалық картинасы | 
