Квантово-полевая картина мира

Квантово-полевая картина мира изучает движение элементарных частиц: протонов, электронов, нейтронов и др. В основу картины мира положена квантовая механика.

Квантовая механика выясняет строение атома; объясняет взаимодействие химических элементов; исследует закономерности периодической таблицы химических элементов, изучает свойства элементарных частиц и пр.

Закономерности квантовой механики

1. Объект исследования (элементарная частица) обладает двойственной природой, проявляя свойства и вещества и поля. Эти свойства отражает уравнение волны де Бройля: λ=h/p, где p- импульс частицы, λ- длина волны, h- постоянная Планка.

2. Поведение объекта описывается волновой функцией (уравнением Э. Шредингера).

3. Законы носят вероятностный характер. О нахождении частицы в данном объеме пространства можно говорить только с некоторой вероятностью.

4. Невозможно одновременно определить и импульс, и координату частицы с заранее заданной точностью (принцип неопределенности Гейзенберга). Для решения этого вопроса требуется проведение двух экспериментов с набором приборов отдельно для определения координаты и для определения импульса. Невозможность одновременного определения координаты и импульса обусловлена дуализмом свойств самой частицы.

5. Понятие о траектории движения микрообъекта не имеет смысла, т.к. он одновременно и волна, и частица.

По типу взаимодействия, в котором участвуют элементарные частицы, все они, за исключением фотона, могут быть отнесены к двум группам.

• К первой относятся адроны, для которых характерно наличие сильного взаимодействия, но они могут участвовать также в электромагнитном и слабом взаимо­действиях.

• Ко второй группе принадлежат лептоны, участ­вующие только в электромагнитном и слабом взаимо­действиях.

Помимо общих групповых характеристик, элемен­тарные частицы обладают также специфическими, ин­дивидуальными признаками, которые характеризуются их квантовыми числами. К ним относят массу частицы, время ее жизни, спин и электрический заряд. По массе частицы делятся на тяжелые, промежуточные и легкие. По времени жизни различают ста­бильные, квазистабильные и нестабильные частицы.

Кварковая модель адронов

Квантовая картина мира

Квантовая картина мира изучает взаимодействие элементарных частиц.

В квантовую картину мира входят две основные теории квантовая электродинамика, построенная французским физиком П. Дираком и квантовая хромодинамика.

Квантовая электродинамика (КЭД) рассматривает взаимодействие элементарных частиц с электромагнитным полем. Основная идея КЭД: элементарная частица поглощает квант энергии, затем его излучает.

КЭД вскрывает целый ряд фундаментальных законов микромира. Средних важнейшие законы превращения двух видов материальных субстанций- вещественной и полевой материи друг в друга. Примером может служить реакция аннигиляции, при которой электрон и позитрон (его античастица) переходят в полевую форму материи- квант.

Хромодинамика

Теория сильного взаимодействия называется квантовой хромодинамикой. Хромодинамика изучает взаимодействие кварков и глюонов в протонах и нейтронах, из которых они состоят. Попытка развести кварков и глюонов, т. Е получить в свободном состоянии приводит к неограниченному возрастанию энергии. Они как бы запираются в протонах и нейтронах (адронах). Адроны состоят из кварков и антикварков. Всего имеется 6 видов (или "ароматов") кварков, обозначаемых первыми буквами соответствующих английских слов u (up), d (down), c (charm), s (strange), t (top), b (bieaty). Например, нуклоны состоят из трех кварков: протон- из кварков uud, а нейтрон - из кварков udd. Если рассматривать сегодня строго определение фундаментальных элементарных частиц, то к ним можно отнести 12 фермионов и 4 бозона. Переносчиками сильного взаимодействия являются глюоны. Они "склеивают" кварки в адронах. Источниками глюонов являются так называемые "цветовые заряды". Они не имеют никакого отношения к обычным цветам и так названы для удобства описания. Каждый из 6 "ароматов" кварков существует в трех цветовых разновидностях: желтой, синей или красной. Антикварки несут антизаряды. Важно подчеркнуть, что три заряда и три антизаряда совершенно не зависят от "ароматов" кварков. Таким образом, насчитывается 36 кварков и антикварков. Кроме этого имеется еще 9 глюонов, которые являются также носителями цветовых зарядов.. Существование кварков и глюонов приводит к появлению нового состояния вещества, которое носит название кварк-глюонная плазма (обычная плазма состоит из электронов и ионов).

Физический вакуум

3.Вакуум как состояние поля с наименьшей энергией, состоящей из виртуальных частиц.

Главный смысл новейших мировых открытий таков: во вселенной доминирует физический вакуум, по плотности энергии он превосходит все обычные формы материи вместе взятые. Хоть вакуум чаще всего называют космическим, он присутствует всюду, пронизывая насквозь все пространство и материю. Физический вакуум является самым энергоемким, в прямом смысле слова неисчерпаемым источником жизненно важной, экологически чистой энергии. Физический вакуум - это единое энерго-информационное поле вс

По расчетам Нобелевского лауреата Р.Фейнмана и Дж. Уиллера, энергетический потенциал вакуума настолько огромен, что "в вакууме, заключенном в объеме обыкновенной электрической лампочки, энергии такое количество, что ее хватило бы, чтобы вскипятить все океаны на Земле". Однако, до сих пор традиционная схема получения энергии из вещества остается не только доминирующей, но даже считается единственно возможной. Под окружающей средой по-прежнему упорно продолжают понимать вещество, которого так мало, забывая о вакууме, которого так много. Именно такой старый "вещественный" подход и привел к тому, что человечество, буквально купаясь в энергии, испытывает энергетический голод.

Само понятие "физический вакуум" появилось в науке как следствие осознания того, что вакуум не есть пустота, не есть "ничто". Он представляет собой чрезвычайно существенное "нечто", которое порождает все в мире и задает свойства веществу, из которого построен окружающий мир.

Оказывается, что даже внутри твердого и массивного предмета вакуум занимает неизмеримо большее пространство, чем вещество. Таким образом, мы приходим к выводу, что вещество является редчайшим исключением в огромном пространстве, заполненном субстанцией вакуума. В газовой среде такая асимметрия еще больше выражена, не говоря уже о космосе, где наличие вещества является больше исключением, чем правилом. Видно, сколь ошеломляюще огромно количество материи вакуума во Вселенной в сравнении даже с баснословно большим количеством вещества в ней. В настоящее время ученым уже известно, что вещество своим происхождением обязано материальной субстанции вакуума, и все свойства вещества задаются свойствами физического вакуума.