1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Суспільствознавство
  3. Матерія і її властивості

Матерія і її властивості

Матерія – нескінченна безліч всіх співіснують в світі об’єктів і систем, сукупність їх властивостей і зв’язків, відносин і форм руху. Вона включає в себе не тільки безпосередньо спостережувані об’єкти й тіла природи, а й усі ті, які не дані людині в його відчуттях.
Невід’ємною властивістю матерії є рух. Рух матерії являє собою будь-які зміни, що відбуваються з матеріальними об’єктами в результаті їх взаємодій. У природі спостерігаються різні види руху матерії: механічне, коливальний і хвильове, тепловий рух атомів і молекул, рівноважні та нерівноважні процеси, радіоактивний розпад, хімічні та ядерні реакції, розвиток живих організмів і біосфери.
На сучасному етапі розвитку природознавства дослідники розрізняють такі види матерії: речовина, фізичне поле і фізичний вакуум.
Речовина являє собою основний вид матерії, що володіє масою спокою. До речовим об’єктів відносять: елементарні частинки, атоми, молекули і численні утворені з них матеріальні об’єкти. Властивості речовини залежать від зовнішніх умов та інтенсивності взаємодії атомів і молекул, що й обумовлює різні агрегатні стани речовин.
Фізичне поле являє собою особливий вид матерії, що забезпечує фізичне взаємодія матеріальних об’єктів та їх систем. До фізичним параметрам дослідники відносять: електромагнітне і гравітаційне поля, поле ядерних сил, хвильові поля, відповідні різним часткам. Джерелом фізичних полів є частинки.
Фізичний вакуум – це нижча енергетичний стан квантового поля. Цей термін був введений в квантову теорію поля для пояснення деяких процесів. Середнє число частинок – квантів поля – у вакуумі дорівнює нулю, однак у ньому можуть народжуватися частки в проміжних станах, існуючі короткий час.
При описі матеріальних систем використовують корпускулярну (від лат. Corpuskulum – частинка) і континуальну (від лат. Continium – безперервний) теорії. Континуальна теорія розглядає повторювані безперервні процеси, коливання, які відбуваються в околиці деякого середнього положення. При поширенні коливань в середовищі виникають хвилі. Теорія коливань – область фізики, що займається дослідженням цих закономірностей. Таким чином, континуальна теорія описує хвильові процеси. Поряд з хвильовим (континуальним) описом широко використовується поняття частинки – корпускули. З точки зору континуальної концепції вся матерія розглядалася як форма поля, рівномірно розповсюдженого в просторі, а після випадкового обурення поля виникли хвилі, тобто частинки з різними властивостями. Взаємодія цих утворень призвело до появи атомів, молекул, макротел, що утворюють макросвіт. На основі цього критерію виділяють такі рівні матерії: мікросвіт, макросвіт і мегасвіт.
Мікросвіт – це область гранично малих, безпосередньо неспостережуваних матеріальних мікрооб’єктів, розмір яких обчислюється в діапазоні від 10-8 до10-16 см, а час життя – від нескінченності до 10-24 с. Це світ від атомів до елементарних частинок. Всі вони володіють як хвильовими, так і корпускулярними властивостями.
Макросвіт – світ матеріальних об’єктів, порівнянних за своїми масштабом з людиною. На цьому рівні просторові величини вимірюються від міліметрів до кілометрів, а час – від секунд до років. Макросвіт представлений макромолекулами, речовинами в різних агрегатних станах, живими організмами, людиною і продуктами його діяльності.
Мегамир – сфера величезних космічних масштабів і швидкостей, відстань в якій вимірюється астрономічними одиницями (1 а. Е. = 8,3 світлових хвилини), світловими роками (1 світловий рік = 10 трлн км) і парсек (1пк = 30 трлн км), а час існування космічних об’єктів – мільйонами і мільярдами років. До цього рівня відносяться найбільш великі матеріальні об’єкти: планети та їх системи, зірки, галактики і їх скупчення, що утворюють метагалактики.
Класифікація елементарних частинок
Елементарні частинки – основні структурні елементи мікросвіту. Елементарні частинки можуть бути складними (протон, нейтрон) і несоставнимі (електрон, нейтрино, фотон). До теперішнього часу виявлено більше 400 частинок і їх античастинок. Деякі елементарні частинки мають незвичайними властивостями. Так, тривалий час вважалося, що частка нейтрино не має маси спокою. У 30-і рр. XX ст. при вивченні бета-розпаду було виявлено, що розподіл по енергіях електронів, що випускаються радіоактивними ядрами, відбувається безперервно. З цього випливало, що або не виконується закон збереження енергії, або крім електронів испускаются важко реєстровані частки, подібні фотонам з нульовою масою спокою, що забирають частину енергії. Вчені припустили, що це нейтрино. Однак зареєструвати нейтрино експериментально вдалося тільки в 1956 р на величезних підземних установках. Складність реєстрації цих частинок полягає в тому, що захоплення частинок нейтрино відбувається надзвичайно рідко через їх високу проникаючу здатність. У ході експериментів було встановлено, що маса спокою нейтрино не дорівнює нулю, хоча від нуля відрізняється ненабагато. Цікавими властивостями володіють і античастинки. Вони мають багато з тих же ознак, що і їх частки-двійники (масу, спін, [1] час життя і т. Д.), Але відрізняються від них знаками електричного заряду або іншими характеристиками.
У 1928 р П. Дірак передбачив існування античастинки електрона – позитрона, який був виявлений через чотири роки К. Андерсоном у складі космічних променів. Електрон і позитрон – не єдина пара частинок-двійників, всі елементарні частинки, крім нейтральних, мають свої античастинки. При зіткненні частинки і античастинки відбувається їх анігіляція (від лат. Annihilatio – перетворення в ніщо) – перетворення елементарних частинок і античастинок в інші частинки, число і вид яких визначаються законами збереження. Наприклад, в результаті анігіляції пари електрон-позитрон народжуються фотони. Число виявлених елементарних частинок з часом збільшується. Разом з тим продовжується пошук фундаментальних частинок, які могли б бути складовими «цеглинками» для побудови відомих частинок. Гіпотеза про існування подібного роду частинок, названих кварками, була висловлена ​​в 1964 р американським фізиком М. Гелл-Маном (Нобелівська премія 1969).
Елементарні частинки володіють великою кількістю характеристик. Одна з відмінних особливостей кварків полягає в тому, що вони мають дробові електричні заряди. Кварки можуть з’єднуватися один з одним парами і трійками. З’єднання трьох кварків утворює баріони (протони і нейтрони). У вільному стані кварки не спостерігалося. Однак кваркова модель дозволила визначити квантові числа багатьох елементарних частинок.
Елементарні частинки класифікують за такими ознаками: масі частинки, електричного заряду, типом фізичної взаємодії, у якому беруть участь елементарні частки, часу життя частинок, спину та ін.
Залежно від маси спокою частки (маса її спокою, яка визначається по відношенню до маси спокою електрона, що вважається найлегшою з усіх частинок, що мають масу) виділяють:
♦ фотони (грец. Photos – частинки, які не мають маси спокою і рухаються зі швидкістю світла);
♦ лептони (грец. Leptos – легкий) – легкі частинки (електрон і нейтрино);
♦ мезони (грец. Mesos – середній) – середні частинки з масою від однієї до тисячі мас електрона (пі-мезон, ка-мезон та ін.);
♦ баріони (грец. Barys – важкий) – важкі частинки з масою більше тисячі мас електрона (протони, нейтрони та ін.).
Залежно від електричного заряду виділяють:
♦ частинки з негативним зарядом (наприклад, електрони);
♦ частинки з позитивним зарядом (наприклад, протон, позитрони);
♦ частинки з нульовим зарядом (наприклад, нейтрино).
Існують частинки з дробовим зарядом – кварки. З урахуванням типу фундаментального взаємодії, у якому беруть участь частки, серед них виділяють:
♦ адрони (грец. Adros – великий, сильний), що беруть участь в електромагнітному, сильному і слабкому взаємодії;
♦ лептони, що беруть участь тільки в електромагнітній і слабкій взаємодії;
♦ частки – переносники взаємодій (фотони – переносники електромагнітної взаємодії; Гравітон – переносники гравітаційної взаємодії; глюони – переносники сильної взаємодії; проміжні векторні бозони – переносники слабкої взаємодії).
За часом життя частинки поділяються на стабільні, квазістабільні і нестабільні. Більшість елементарних частинок нестабільно, час їхнього життя – 10-10-10-24 с. Стабільні частинки не розпадаються тривалий час. Вони можуть існувати від нескінченності до 10-10 с. Стабільними частками вважаються фотон, нейтрино, протон і електрон. Квазістабільні частинки розпадаються в результаті електромагнітного і слабкої взаємодії, інакше їх називають резонансами. Час їх життя складає 10-24-10-26 с.

ПОДІЛИТИСЯ: