Pin
Send
Share
Send


Modda odatda jismlarni, ya'ni massaga ega va bo'sh joyni egallagan jismlarni tashkil etuvchi material deb o'ylashadi. Qattiq, suyuq, gazli, plazma, supero'tkazuvchi va Bose-Eynshteyn kondensati kabi har qanday fazalarda paydo bo'lishi mumkin. Turli xil energiya va kuch maydonlari odatda masala deb hisoblanmaydi, garchi kuch maydonlari jismlarning massasiga ta'sir qilishi mumkin.

Moddaning bunday ko'rinishi kundalik, amaliy ish uchun juda foydali bo'ldi va aksariyat texnologiyalar hech bo'lmaganda aniq tushunchaga asoslangan. Shunga qaramay, materiyani tadqiq qilish ob'ektlarning keng ko'lamli xususiyatlarini tadqiq qilishdan ularning asosiy tarkibiy qismlariga o'tishi bilan, vaqt o'tishi bilan materiya haqida ilmiy tushuncha tubdan o'zgardi.

Ilmiy ta'riflar

Kimyo sohasidagi ko'plab tadqiqotlar uchun materiya kimyoviy moddalar (kimyoviy elementlar va kimyoviy birikmalar) va ularning aralashmalari nuqtai nazaridan ko'rib chiqiladi. Kimyoviy modda protonlardan, neytronlardan va elektronlardan tashkil topgan atomlardan iborat.

Ammo fizikada aniq ta'rif bo'yicha keng fikrlar mavjud emas materiya. Odatda fiziklar aniqlik zarur bo'lganda so'zni ishlatmaydilar, massa, energiya va zarrachalar haqida aniqroq tushunchalar haqida gapirishni afzal ko'rishadi.

Hech bo'lmaganda ba'zi fiziklar foydalanadigan materiyaning mumkin bo'lgan ta'rifi1 bu shunchaki fermionlardan tashkil topgan hamma narsa. Standart modelga ko'ra, hozirgi zamon fundamental zarralar nazariyasi va ularning o'zaro ta'siri, o'nlab fundamental fermionlar mavjud bo'lib, ulardan oltitasi kvark, qolgan oltitasi leptonlardir. Umumiy elektron oltita leptondan biridir va har bir proton yoki neytron uch kvarkdan iborat. (Subatomik zarrachani ko'ring.)

Protonlar, neytronlar va elektronlar birlashib, atomlar hosil bo'lishini hisobga olsak, atomlar, molekulalar va ular tashkil etadigan asosiy moddalar hammasi «materiya» tarkibiga kiradi. Bundan tashqari, standart Modelda materiya bariyonlar deb tasniflangan juda qisqa muddatli zarralarni o'z ichiga oladi, agar ular protonlar va neytronlar singari uchta kvark yoki mesonlardan tashkil topgan bo'lsa, ular bitta kvarkdan iborat bo'lsa va bitta antikark. Modda deb hisoblanmaydigan jismlarga tabiatning asosiy kuchlarini olib boruvchi virtual zarralar kiradi; elektromagnit kuchning tashuvchisi bo'lgan yorug'lik (fotonlar) va boshqa o'lchov bosonlari.

Ta'riflardagi loyqa qirralar

Standart Modelning materiya ta'rifi materiyaning eng fundamental darajalarida massani hisobga olishda to'liq emasligini isbotlaydi. Xususan, ushbu nazariyaga binoan, massaga ega bo'lgan ba'zi narsalar materiya deb hisoblanmaydi:

  • Proton va neytronlar orasidagi kuchsiz yadro kuchini olib yuruvchi W va Z bosonlari o'zlarini massaga o'xshab tutadilar, ammo standart modelda ular ahamiyatli deb hisoblanmaydi, chunki ular elementar fermiyalar emas.
  • Bir-biriga parallel bo'lmagan, tizim sifatida olingan har qanday ikkita foton o'zgarmas massaga ega.
  • Glueballs bog'laydigan energiyasi tufayli massaga ega, ammo ularda massa bo'lgan zarracha ham, elementar fermionlar ham yo'q.

Bundan tashqari, xuddi shu ta'rif bilan, ba'zi narsalar, agar ular massaga ega bo'lmasa ham, materiya deb nomlanadi:

  • Proton yoki neytron massasining aksariyati kvarklarning o'zlaridan emas, balki kvarklar orasidagi bog'lanish energiyasidan kelib chiqadi.
  • Neytrinolarning uch turidan biri massasiz bo'lishi mumkin.
  • Yuqori kvark massiv bo'lishi mumkin.2

Antimatterga qarshi materiya

Zarrachalar fizikasida va kvant kimyosida "antimateriya" "antitrolitalar", masalan, antielektronlar (pozitronlar), antiprotonlar va antineytronlardan iborat moddadir. Ushbu antimateriya tushunchasini hisobga olgan holda, "materiya" atamasi ikkita ma'noga ega bo'lishi mumkin, ulardan biri boshqasini o'z ichiga oladi:

  1. Tor ta'rifda materiya antimateriyaning aksi sifatida tushunilishi mumkin (masalan, elektron, ammo pozitron emas).
  2. Kengroq ta'rifda materiya tor ma'noda aniqlangan "materiya" ni va "antimateriya" ni (masalan, elektron va pozitronlarni ham) qamrab olishi mumkin deb qaralishi mumkin.

Xuddi shu qiyinchilik "zarralar" va "antipartikllar" atamalarini ishlatishda yuzaga keladi.

Moddaning xususiyatlari

Shaxsiy zarralar sifatida

Kvarklar atom yadrosidagi protonlar va neytronlar kabi hadronlar hosil qilish uchun birlashadi. Kuchli shovqinlar nazariyasining bir qismi bo'lgan "rangli cheklash" degan printsipga asoslanib, bitta kvark hech qachon boshqa kvarklardan ajralib turmaydi. Atom yadrolarida joylashgan proton va neytronlarga hadronlar misol bo'la oladi.

O'z navbatida, leptonlar kuchli kuchni sezmaydilar va boshqa zarralar bilan bog'lanib qololmaydilar. Er yuzida elektronlar odatda atomlarga bog'langan, ammo ularni katod nurlari trubkasida bo'shatish oson. Muononlar qisqacha muonik atomlar deb nomlanuvchi bog'langan holatlarni hosil qilishlari mumkin. Neytrinlar na kuchli kuch, na elektromagnit shovqinlarni his qilmaydi. Ular hech qachon boshqa zarralar bilan bog'lanmaydilar.1

Ommaviy materiya sifatida

Ommaviy moddalar bir jinsli yoki heterojen deb tasniflanishi mumkin.

  • Bir hil materiya aniq tarkibga va xususiyatlarga ega. Bu element bo'lishi mumkin (masalan, toza temir), aralashma (masalan, toza suv) yoki aralashma (masalan, mis).
  • Geterogen modda aniq tarkibga ega emas. Bunga misol granitdir.

Fazalar

Ommaviy ravishda, bosim bosim va harorat sharoitlariga ko'ra, turli xil fazalarda mavjud bo'lishi mumkin. Faza - bu nisbatan bir xil kimyoviy tarkibga va fizik xususiyatlarga ega bo'lgan (zichlik, kristall tuzilishi va sinishi indeksi) makroskopik fizik tizim holatidir. Ushbu fazalar uchta tanish bosqichni o'z ichiga oladi: qattiq moddalar, suyuqliklar va gazlar. Qo'shimcha fazalar qatoriga plazmalar, superfididlar, supersolidlar, Bose-Eynshteyn kondensatlari, fermionik kondensatlar, suyuq kristallar, g'alati moddalar va kvark-gluon plazmalari kiradi. Magnit materiallarning paramagnetik va ferromagnit fazalari ham mavjud. Shartlar o'zgarishi bilan materiya bir fazadan boshqasiga o'zgarishi mumkin. Ushbu o'zgarishlar fazaviy o'tish deb ataladi va ularning energetikasi termodinamika sohasida o'rganiladi.

Kichik hajmlarda, materiya ommaviy materiallarning xususiyatlaridan mutlaqo farq qiladigan xususiyatlarni namoyish qilishi mumkin va ular biron bir faza bilan yaxshi tavsiflanmasligi mumkin.

Fazalar ba'zan chaqiriladi holatlar, ammo bu atama termodinamik holatlar bilan chalkashlikka olib kelishi mumkin. Masalan, har xil bosimda ushlab turilgan ikkita gaz turli xil termodinamik holatlarda, ammo xuddi shu "materiya holatida".

Antimatter

Asosiy maqola: Antimatter

Antimatter oddiy materiya shakllariga mos keladigan shakllarda mavjud bo'lgan antipartikllar to'plamlarini o'z ichiga oladi. Agar zarracha va uning antipartikula bir-biri bilan aloqa qilsa, ikkala yo'q qilinadi; ya'ni ikkalasi ham Eynshteyn tenglamasiga muvofiq teng energiya bilan boshqa zarralarga aylantirilishi mumkin E = mc2. Ushbu yangi zarralar yuqori energiyali fotonlar (gamma nurlari) yoki boshqa zarrachalarga qarshi zarralar bo'lishi mumkin. Olingan zarrachalarga yo'q qilish mahsulotlarining qolgan massasi va asl zarracha-antipartikal juftlikning qolgan massasi o'rtasidagi farqga teng kinetik energiya beriladi, bu ko'pincha juda katta.

Antimatter tabiiy ravishda Yerda uchramaydi, juda oz va (oz miqdorda radioaktiv parchalanish yoki kosmik nurlar natijasida). Buning sababi, fizik laboratoriya chegaralaridan tashqarida Yerda paydo bo'lgan antimaterlar, Yerdan yasalgan oddiy materiyani deyarli kutib oladi va yo'q qilinadi. Antipartikulalar va ba'zi barqaror antimateriya (masalan, antigidrogen) oz miqdorda amalga oshirilishi mumkin, ammo uning bir necha nazariy xususiyatlarini sinab ko'rish uchun etarli miqdorda emas.

Ko'rilayotgan koinotning ko'rinishi deyarli nimaga bog'liq va antimaterga qarshi vosita ishlatilsa nima bo'lishi mumkinligi haqida ko'plab mish-mishlar mavjud. Ko'rinib turgan koinotdagi materiya va antimateriya ko'rinadigan assimetriyasi fizikadagi hal qilinmagan eng katta muammolardan biridir.

Qorong'u materiya

Asosiy maqola: Qorong'u materiya

Kosmologiyada, ilk koinot va Katta portlash nazariyasining aksariyat modellari, deyilgan narsaning mavjudligini talab qiladi qorong'u modda. Bu materiya energiya va massaga ega deb taxmin qilinadi, lekin u elementar fermionlardan (yuqorida aytilganidek) yoki o'lchov bosonlaridan iborat bo'lmaydi. Shunday qilib, u hozirgi fanga noma'lum bo'lgan zarralardan iborat bo'ladi. Uning mavjudligi bepoyon, hozirgi paytda.

Shuningdek qarang

Izohlar

  1. 1.0 1.1 Povh, Rit, Scholz va Zetche. Zarrachalar va yadrolar. 1999. ISBN 3540438238
  2. ↑ W.M. Yao va boshq. Particle Data Group-ning zarrachalar fizikasi bo'yicha sharhi J. Fiz. G 33, 2006, 1. 2008 yil 11 yanvarda chiqarildi.

Adabiyotlar

  • Harman, P. M. 1982 yil. Energiya, kuch va materiya: o'n to'qqizinchi asr fizikasining kontseptual rivojlanishi. Kembrij fanining tarixi. Kembrij: Kembrij universiteti matbuoti. ISBN 0521288126
  • Kragh, Helge. 2002 yil. Kvant avlodlari: XX asr fizikasi tarixi. Princeton, N.J .: Princeton universiteti matbuoti. ISBN 0691095523
  • McDougal Littell ilmi. 2005 yil. Modda va energiya. Evanston, Kasal: MakDugal Littell. ISBN 0618334440
  • Pais, Ibrohim. 2002 yil. Ichki chegara: jismoniy dunyodagi narsalar va kuchlar. Oksford Oksfordshir: Clarendon Press. ISBN 0198519974
  • Povh, B. 2002 yil. Zarrachalar va yadrolar: jismoniy tushunchalarga kirish. Berlin: Springer. ISBN 3540438238

Pin
Send
Share
Send