Лекции по курсу общей физики. Квантовая физика. Сабирова Ф.М. - 16 стр.

                                 16                                                                     61
      Опыты показали, что α-частицы, пролетая через фольгу, рас-       гия γ-фотонов не станет недостаточной для образования новых пар. По-
сеивались на разные углы. В некоторых случаях угол рассеивания ϕ       скольку энергия первоначального фотона бывает очень большой, ус-
превышал 900. Объяснить это можно было взаимодействием α - час-        певает возникнуть много поколений вторичных частиц, прежде чем
тиц с положительным зарядом атома. Причем этот заряд должен за-        прекращается развитие ливня.
нимать малый объем и обладать большой массой. На основании этих               Жесткая компонента космических лучей состоит в основном из
опытов Резерфорд предложил ядерную модель строения атома. Со-          мюонов. Ее образование происходит преимущественно в верхних и
гласно Резерфорду атом представляет собой систему зарядов, в центре    средних слоях атмосферы за счет распада заряженных π-мезонов.
которой расположено тяжелое положительное ядро с зарядом Ze,                  Исследование космического излучения, с одной стороны, позво-
имеющей размеры, не превышающие 10-14 м, а вокруг ядра располо-        лило на начальном этапе развития физики элементарных частиц полу-
жены Z электронов, распределенных по всему объему, занимаемому         чить основные экспериментальные данные, на которых базировалась
атомом. Почти вся масса атома сосредоточена в ядре.                    эта область науки, а с другой – дало возможность и сейчас изучать
      Однако ядерная модель оказалась в противоречии с законами        процессы с частицами сверхвысоких энергий вплоть до 1021 эВ, кото-
классической механики и электродинамики. Поскольку система не-         рые еще не получены искусственным путем. С начала 50-х гг. для ис-
подвижных зарядов не может находиться в устойчивом состоянии,          следования элементарных частиц стали применять ускорители, в связи
Э.Резерфорду пришлось отказаться от статической модели атома и         с чем космическое излучение утратило свою исключительность при
предположить, что электроны движутся вокруг ядра, описывая ис-         их изучении, оставаясь источником получения информации из мирового
кривленные траектории. Но в этом случае электрон будет двигаться с     пространства.
ускорением, в связи с чем, согласно классической электродинамике,
он должен непрерывно излучать электромагнитные (световые) волны                  § 28. Эволюция понятия “элементарная частица”.
и иметь сплошной спектр излучения. Процесс излучения сопро-                                     Мюоны и мезоны.
вождается потерей энергии, так что электрон должен, в конечном сче-
те, упасть на ядро. Из опыта известно, что атом – это устойчивые об-          Элементарные частицы в точном значении этого термина –
разования, а спектр их излучения линейчатый, а не сплошной.            первичные, неделимые частицы, из которых состоит вся материя. По-
                                                                       нятие “элементарная частица” трансформировалась по мере развития
                                                                       знаний о строении материи. На рубеже XIX-XX веков мельчайшей
           §7. Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца.                   частицей вещества (т.е. элементарной частицей) считался атом (по-
                                                                       гречески ατομοσ - ”неделимый”). В дальнейшем выявилась сложная
       Для объяснения противоречий модели строения атома опытным       структура атома, состоящего из ядра и электронов. В свою очередь
фактам датский физик Нильс Бор в 1913 г. обобщил гипотезу Планка       ядра, как оказалось, также являются сложными структурами и состоят
для любой атомной системы, положив тем самым начало развитию           из протонов и нейтронов. В настоящее время считается, что протоны и
квантовой теории строения атома. В основе теории Бора лежат два        нейтроны также состоят из более элементарных частиц – кварков. В
постулата:                                                             строгом смысле именно кварки в настоящее время должны считаться
       I. Атомы и атомные системы могут длительное время находить-     элементарными частицами. Однако в современной физике термин
ся в определенных состояниях, называемых стационарными, при этом       “элементарные частицы” употребляется не в своем точном значении, а
атом не излучает и не поглощает энергию. Энергии стационарных со-      менее строго – для наименования большой группы мельчайших час-
стояний образуют дискретный ряд Е1, Е2, Е3,…                           тиц материи, которые не являются атомами или атомными ядрами, т.е.
       II. Атомы излучают или поглощают энергию при переходе из        объектами заведомо составной природы. В эту группу входят протон
одного стационарного состояния в другое, при этом квант излучаемой     (p), нейтрон (n), фотон (γ ), π - мезоны и другие частицы – всего бо-
или поглощаемой энергии определяется соотношением: hv=En–Em ,          лее 350 частиц, в основном нестабильных.