Примеры статей
Атом
Атом (от греч. atomos - неделимый), частица вещества микроскопических размеров и очень малой массы (микрочастица), наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Каждому…
Кулон (единица кол-ва электричества)
Кулон, 1) единица количества электричества (электрического заряда), входит в Международную систему единиц (СИ). Названа в честь французского физика Ш. Кулона. Сокращённое обозначение: русское к…
Спин
Спин (от англ. spin - вращаться, вертеться.), собственный момент количества движения элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. (При введении…
Планка постоянная
Планка постоянная, квант действия, фундаментальная физическая постоянная, определяющая широкий круг физических явлений, для которых существенна дискретность действия. Эти явления изучаются в квантовой…
Ферми-Дирака статистика
Ферми - Дирака статистика, квантовая статистическая физика, применимая к системам тождественных частиц с полуцелым спином (1/2, 3/2,... в единицах Планка постоянной ). Ф. - Д. с. предложена Э. Ферми в…
Магнетон
Магнетон, единица измерения магнитного момента, принятая в атомной и ядерной физике. Магнитный момент атомных систем в основном обусловлен движением электронов и их спином и измеряется в магнетонах…
Лептоны
Лептоны, класс элементарных частиц, не обладающих сильным взаимодействием, т. е. участвующих лишь в электромагнитных, слабых и гравитационных взаимодействиях. К Л. относятся электрон, мюон…
Томсон Джордж Паджет
Томсон (Thomson) Джордж Паджет (р. 3,5.1892, Кембридж), английский физик, член Лондонского королевского общества (1930). Сын Дж. Дж. Томсона. Окончил Кембриджский университет (1914). В 1914-15 служил…
Электрический заряд
Электрический заряд, источник электромагнитного поля, связанный с материальным носителем; внутренняя характеристика элементарной частицы, определяющая её электромагнитные взаимодействия. Э. з. - одно…
Античастицы
Античастицы, группа элементарных частиц, имеющих те же значения масс и прочих физических характеристик, что и их "двойники" - частицы, но отличающихся от них знаком некоторых характеристик…
Лоренца - Максвелла уравнения
Лоренца - Максвелла уравнения, Лоренца уравнения, фундаментальные уравнения классической электродинамики, определяющие микроскопические электромагнитные поля, создаваемые отдельными заряженными…
Бройль Луи де
Бройль, де Брольи (de Broglie) Луи де (р. 15.8.1892, Дьеп), французский физик. Член (1933) и непременный секретарь (1942) Французской АН. Иностранный член АН СССР (1958). Окончил Парижский университет…
Корпускулярно-волновой дуализм
Корпускулярно-волновой дуализм, лежащее в основе квантовой механики положение о том, что в поведении микрообъектов проявляются как корпускулярные, так и волновые черты. По представлениям классической…
Волны де Бройля
Волны де Бройля, волны, связанные с любой движущейся микрочастицей, отражающие их квантовую природу. Впервые квантовые свойства были обнаружены у электромагнитного поля. После исследования М. Планком…
Дэвиссон Клинтон Джозеф
Дэвиссон, Дейвиссон (Davisson) Клинтон Джозеф (22.10.1881, Блумингтон, - 1.2.1958, Шарлотсвилл), американский физик. Окончил университет в Чикаго и Принстонский университет (1911). В 1917-46 сотрудник…
Джермер Лестер Халберт
Джермер (Germer) Лестер Халберт (р. 10.10.1896, Чикаго), американский физик. Окончил Корнеллский университет (1917). В 1927 совместно с К. Дэвиссоном открыл явление дифракции электронов на…
Томсон Джозеф Джон
Томсон (Thomson) Джозеф Джон (18.12.1856, Читем-Хилл, близ Манчестера, - 30.8.1940, Кембридж), английский физик, член Лондонского королевского общества (с 1884, в 1915-20 - президент). Окончил…
Дифракция частиц
Дифракция частиц, рассеяние микрочастиц (электронов, нейтронов, атомов и т.п.) кристаллами или молекулами жидкостей и газов, при котором из начального пучка частиц данного типа возникают дополнительно…
Шрёдингера уравнение
Шрёдингера уравнение, основное динамическое уравнение нерелятивистской квантовой механики; названо в честь австрийского физика Э. Шрёдингера, который предложил его в 1926. В квантовой механике Ш. у…
Дирака уравнение
Дирака уравнение, квантовое уравнение движения электрона, удовлетворяющее требованиям относительности теории; установлено П. Дираком в 1928. Из Д. у. следует, что электрон обладает собственным…
Периодическая система элементов
Периодическая система элементов Д. И. Менделеева, естественная классификация химических элементов, являющаяся табличным (или др. графическим) выражением периодического закона Менделеева. П. с. э…
Химическая связь
Химическая связь, взаимное притяжение атомов, приводящее к образованию молекул и кристаллов. Принято говорить, что в молекуле или в кристалле между соседними атомами существуют Х. с. Валентность атома…
Мюоны
Мюоны (старое название - m-мезоны), нестабильные элементарные частицы со спином1/2, временем жизни 2,2=10-6сек и массой, приблизительно в 207 раз превышающей массу электрона. Существуют положительно…
Антинейтрино
Антинейтрино (символ или ), нейтральная элементарная частица с нулевой массой и полуцелым спином, являющаяся античастицей по отношению к нейтрино. Существуют 2 типа А., отвечающие 2 типам нейтрино, -…
Нейтрино
Нейтрино (итал. neutrino, уменьшительное от neutrone - нейтрон), электрически нейтральная элементарная частица с массой покоя много меньшей массы электрона (возможно равной нулю), спином1/2 (в…
Бета-распад
Бета-распад, b-распад, радиоактивный распад атомного ядра, сопровождающийся вылетом из ядра электрона или позитрона. Этот процесс обусловлен самопроизвольным превращением одного из нуклонов ядра в…
Слабые взаимодействия
Слабые взаимодействия, один из четырёх типов известных фундаментальных взаимодействий между элементарными частицами (три других типа - электромагнитное, гравитационное и сильное). С. в. гораздо слабее…
Пи-мезоны
Пи-мезоны, p-мезоны, пионы, группа из трёх нестабильных элементарных частиц - двух заряженных (p+ и p-) и одной нейтральной (p0); принадлежат к классу сильно взаимодействующих частиц (адронов) и…
Резонансы
Резонансы, резонансные частицы, короткоживущие возбуждённые состояния сильно взаимодействующих элементарных частиц (адронов). В отличие от др. нестабильных частиц, Р. распадаются в основном за счёт…
Элементарные частицы
Элементарные частицы. Введение. Э. ч. в точном значении этого термина - первичные, далее неразложимые частицы, из которых, по предположению, состоит вся материя. В понятии "Э. ч." в современной физике…
Квантовая электродинамика
Квантовая электродинамика, квантовая теория электромагнитных процессов; наиболее разработанная часть квантовой теории поля. Классическая электродинамика учитывает только непрерывные свойства…
Тонкой структуры постоянная
Тонкой структуры постоянная (a), безразмерная величина, образованная из универсальных физических постоянных: EQ \f (1;137) , где е - элементарный электрический заряд, - Планка постоянная, с - скорость…
Квантовая теория поля
Квантовая теория поля. Квантовая теория поля - квантовая теория систем с бесконечным числом степеней свободы (полей физических).К. т. п., возникшая как обобщение квантовой механики в связи с проблемой…
Электрон (физич.)
Электрон (символ е-, e), первая элементарная частица, открытая в физике; материальный носитель наименьшей массы и наименьшего электрического заряда в природе. Э. — составная часть атомов; их число в нейтральном атоме равно атомному номеру, т. е. числу протонов в ядре.
Современные значения заряда (e) и массы (me)Э. равны:
e = — 4,803242(14)×10-10 ед. СГСЭ = — 1,6021892(46)×10-19 кулон,
me = 0,9109534(47)×10-27 г = 0,5110034(14) Мэв/с2,
где с — скорость света в вакууме (в скобках после числовых значений величин указаны средние квадратичные ошибки в последних значащих цифрах). Спин Э. равен 1/2 (в единицах Планка постоянной ), и, следовательно, Э. подчиняются Ферми — Дирака статистике. Магнитный момент Э. — m = 1,0011596567(35) m0, где m0 — магнетон Бора. Э. — стабильная частица и относится к классу лептонов.
Установление существования Э. было подготовлено трудами многих выдающихся исследователей; в 1897 Э. был открыт Дж. Дж. Томсоном. Название "Э." [первоначально предложенное английским учёным Дж. Стони (1891) для заряда одновалентного иона] происходит от греческого слова élektron, что означает янтарь. Электрический заряд Э. условились считать отрицательным в соответствии с более ранним соглашением называть отрицательным заряд наэлектризованного янтаря (см. Электрический заряд). Античастица Э. — позитрон (e+) открыта в 1932.
Э. участвует в электромагнитных, слабых и гравитационных взаимодействиях и проявляет многообразие свойств в зависимости от типа взаимодействий. В классической электродинамике Э. ведёт себя как частица, движение которой подчиняется Лоренца — Максвелла уравнениям. Понятие "размер Э." не удаётся сформулировать непротиворечиво, хотя величину r0 = е2/тес2~10-13 см принято называть классическим радиусом Э. Причину этих затруднений удалось понять в рамках квантовой механики. Согласно гипотезе де Бройля (1924), Э. (как и все другие материальные микрообъекты) обладает не только корпускулярными, но и волновыми свойствами (см. Корпускулярно-волновой дуализм, Волны де Бройля). Де-бройлевская длина волны Э. равна , где u — скорость движения Э. В соответствии с этим Э., подобно свету, могут испытывать интерференцию и дифракцию. Волновые свойства Э. были экспериментально обнаружены в 1927 американскими физиками К. Дэвиссоном и Л. Джермером и независимо английским физиком Дж. П. Томсоном (см. Дифракция частиц).
Движение Э. подчиняется уравнениям квантовой механики: Шрёдингера уравнению для нерелятивистских явлений и Дирака уравнению — для релятивистских. Опираясь на эти уравнения, можно показать, что все оптические, электрические, магнитные, химические и механические свойства веществ объясняются особенностями движения Э. в атомах. Наличие спина существенным образом влияет на характер движения Э. в атоме. В частности, только учёт спина Э. в рамках квантовой механики позволил объяснить периодическую систему элементов Д. И. Менделеева, а также природу химической связи атомов в молекулах.
Э. — член единого обширного семейства элементарных частиц, и ему в полной мере присуще одно из основных свойств элементарных частиц — их взаимопревращаемость. Э. может рождаться в различных реакциях, самыми известными из которых являются распад отрицательно заряженного мюона (m-) на электрон, электронное антинейтрино ( ) и мюонное нейтрино (nm):
,
а также бета-распад нейтрона на протон, электрон и электронное антинейтрино:
.
Последняя реакция является источником b-лучей при радиоактивном распаде ядер. Оба процесса — частные случаи слабых взаимодействий. Примером электромагнитных процессов, в происходят превращения Э., может служить аннигиляция электрона и позитрона на два g-кванта
e- + e+ ® 2g.
С 60-х гг. интенсивно изучаются процессы рождения сильно взаимодействующих частиц (адронов) при столкновении электронов с позитронами, например рождение пары пи-мезонов:
e- + е+ ® p- + p+.
В конце 1974 в аналогичной реакции открыта новая элементарная частица, т. н. J//y-частица (см. Резонансы, Элементарные частицы).
Релятивистская квантовая теория Э. (квантовая электродинамика) — самая разработанная область квантовой теории поля, в которой достигнуто удивительное согласие с экспериментом. Так, вычисленное значение магнитного момента Э.
(где a " 1/137,036 — тонкой структуры постоянная) с огромной точностью совпадает с его экспериментальным значением. Однако теорию Э. нельзя считать законченной, поскольку ей присущи внутренние логические противоречия (см. Квантовая теория поля).
Лит.: Милликен P., Электроны (+ и —), протоны, фотоны, нейтроны и космические лучи, пер. с англ., М. — Л., 1939; Андерсон Д., Открытие электрона, пер. с англ., М., 1968; Томсон Г. П., Семидесятилетний электрон, пер. с англ., "Успехи физических наук", 1968, т. 94, в. 2.
Л. И. Пономарев.