Допомога по Теле2, тарифи, питання

За темою «Властивості атома»

Виконав студент 1 курсу

Групи Ке-ДЛІ-401

Єлісєєв Владислав

Перевірила:

Медведєва Ольга Олексіївна

Кемерово 2015

Будова атома.

У далекому минулому філософи Стародавньої Греції припускали, що вся матерія єдина, але набуває тих чи інших властивостей залежно від її "сутності". Деякі з них стверджували, що речовина складається з найдрібніших частинок, які називають атомами. Наукові основи атомно-молекулярного вчення було закладено пізніше у роботах російського вченого М.В. Ломоносова, французьких хіміків Л. Лавуазьє та Ж. Пруста, англійського хіміка Д. Дальтона, італійського фізика А. Авогадро та інших дослідників.

Періодичний закон Д.І. Менделєєв показує існування закономірного зв'язку між усіма хімічними елементами. Це говорить про те, що в основі всіх атомів лежить щось спільне. До кінця ХІХ століття в хімії панували переконання, що атом є найменша неподільна частка простої речовини. Вважалося, що з усіх хімічних перетвореннях руйнуються і створюються лише молекули, атоми залишаються незмінними і можуть дробитися на частини. І нарешті наприкінці XIX століття було зроблено відкриття, що показали складність будови атома та можливість перетворення одних атомів на інші.

Це послужило поштовхом до утворення та розвитку нового розділу хімії "Будова атома". Першою вказівкою на складну структуру атома були досліди з вивчення катодних променів, що виникають при електричному розряді в сильно розріджених газах. Для спостереження цих променів зі скляної трубки, в яку впаяні два металеві електроди, викачується по можливості все повітря і потім пропускається крізь неї струм високої напруги. За таких умов від катода трубки перпендикулярно до поверхні поширюються "невидимі" катодні промені, що викликають яскраве зелене світіння в тому місці, куди вони потрапляють. Катодні промені мають здатність приводити в рух. На їхньому шляху легко рухливі тіла відкланяються від свого початкового шляху в магнітному та електричному полі (в останньому у бік позитивно зарядженої пластини). Дія катодних променів виявляється тільки всередині трубки, оскільки скло для них непроникне. Вивчення властивостей катодних променів привело до висновку, що вони складаються з найдрібніших частинок, що несуть негативний заряд і летять зі швидкістю, що досягає половини швидкості світла. Також вдалося визначити масу та величину їхнього заряду. Маса кожної частки дорівнювала 0,00055 вуглецевої частки. Заряд дорівнює 1,602 на 10 мінус 19 ступеня. Особливо чудово, що маса частинок і величина їхнього заряду не залежить ні від природи газу, що залишається в трубці, ні від речовини з якої зроблені електроди, ні від інших умов досліду. Крім того, катодні частинки відомі тільки в зарядженому стані і не можуть існувати без своїх зарядів, не можуть бути перетворені на електронейтральні частинки: електричний заряд становить саму сутність їх природи. Ці частки отримали назву електронів. У катодних трубках електрони відокремлюються від катода під впливом електричного заряду. Але вони можуть виникати і без будь-якого зв'язку з електричним зарядом. Так, наприклад, при електронній емісії метали випускають електрони; при фотоефекті багато речовин також викидають електрони. Виділення електронів найрізноманітнішими речовинами свідчить про те, що це частки входять до складу всіх атомів; отже атоми є складними утвореннями, побудованими з дрібніших "складових частин".

Вивчення будови атома практично почалося в 1897-1898 рр.., Після того як була остаточно встановлена ​​природа катодних променів як потоку електронів і були визначені величина заряду і маса електрона. Факт виділення електронів найрізноманітнішими речовинами приводив висновку, що електрони входять до складу всіх атомів. Але атом, як відомо, електрично нейтральний, з цього випливало, що до його складу мала входити ще одна складова частина, що врівноважувала суму негативних зарядів електронів. Ця позитивно заряджена частина атома було відкрито 1911 р. Резерфордомпри дослідженні руху

частинок у газах та інших речовинах.

Резерфорд Ернест (1871-1937)

частинки, що викидаються речовинами активних елементів є позитивно заряджені іони гелію, швидкість руху яких досягає 20000 км/сек. Завдяки такій величезній швидкості частинки, пролітаючи через повітря і зіштовхуючись із молекулами газів, вибивають із них електрони. Молекули, що втратили електрони, стають зарядженими позитивно, вибиті електрони відразу приєднуються до інших молекул, заряджаючи їх негативно. Таким чином, у повітрі на шляху частинок утворюються позитивно та негативно заряджені іони газу. Здібність частинок іонізувати повітря була використана англійським фізиком Вільсономщоб зробити видимими шляхи руху окремих частинок і сфотографувати їх.

Згодом апарат для фотографування частинок одержав назву камери Вільсона. (Перший трековий детектор заряджених частинок. Винайдена Ч. Вільсоном в 1912. Дія Вільсона камери заснована на конденсації пересиченої пари (утворенні дрібних крапельок рідини) на іонах, що виникають уздовж сліду (трека) зарядженої частинки. Надалі витіснена іншими.

Досліджуючи шляхи руху частинок за допомогою камери, Резерфорд зауважив, що в камері вони паралельні (шляхи), а при пропущенні пучка паралельних променів через шар газу або тонку металеву пластинку, вони виходять не паралельно, а розходяться, тобто. відбувається відхилення частинок від початкового шляху. Деякі частинки дуже сильно відхилялися, деякі взагалі не проходили через тонку платівку.

Виходячи з цих спостережень, Резерфорд запропонував свою схему будови атома: у центрі атома знаходиться позитивне ядро, навколо якого за різними орбіталями обертаються негативні електрони. Відцентрові сили, що виникають при їх обертанні, утримують їх на своїх орбіталях і не дають їм відлетіти. Ця модель атома легко пояснює явище відхилення частинок. Розміри ядра та електронів дуже малі порівняно з розмірами всього атома, що визначаються орбітами найбільш віддалених від ядра електронів; тому більшість частинок пролітає через атоми без помітного відхилення. Тільки тоді, коли частинки дуже близько підходить до ядру, електричне відштовхування викликає різке відхилення її від початкового шляху. Таким чином, вивчення розсіювання частинок започаткувало ядерну теорію атома. Одним із завдань, що стояли перед теорією будови атома на початку її розвитку, було визначення величини заряду ядра різних атомів. Оскільки атом загалом електрично нейтральний, то, визначивши заряд ядра, можна було б і кількість оточуючих ядро ​​електронів. У вирішенні цього завдання велику допомогу надало вивчення спектрів рентгенівських променів. Рентгенівські промені виникають при ударі електронів, що швидко летять, про яке-небудь тверде тіло і відрізняються від променів видимого світла тільки значно меншою довжиною хвилі. У той час як короткі світлові хвилі мають довжину близько 4000 ангстремів (фіолетові промені), довжини рентгенівських хвиль променів лежать в межах від 20 до 0,1 ангстрему. Щоб отримати спектр рентгенівських променів, не можна користуватися звичайною призмою або дифракційними ґратами. (Дифракційна решітка, оптичний прилад; сукупність великої кількості паралельних щілин у непрозорому екрані або відбивають дзеркальних смужок (штрихів), рівновіддалених один від одного, на яких відбувається дифракція світла. Дифракційна решітка розкладає пучок світла, що падає на неї, в спектр, що використовується в спектральних приладах .)

Для рентгенівських променів були потрібні грати з дуже великою кількістю поділів на один міліметр (приблизно 1млн./1мм.). Такі ґрати штучно приготувати було неможливо. У 1912 р. у швейцарського фізика Лауевиникла думка використовувати кристали як дифракційні грати для рентгенівських променів.

Упорядковане розташування атомів у кристалі і мала відстань між ними давало привід припускати що саме кристали і підійдуть на роль необхідної дифракційної решітки.

Досвід блискуче підтвердив припущення Лауе, невдовзі вдалося побудувати прилади, які давали можливість отримувати спектр рентгенівських променів багатьох елементів. Для отримання рентгенівських спектрів антикатод в рентгенівських трубках роблять з металу, спектр якого хочуть отримати, або ж наносять з'єднання досліджуваного елемента. Екраном для спектру є фотопапір; після прояву у ньому видно всі лінії спектра. У 1913 р. англійський вчений Мозлі, вивчаючи рентгенівські спектри знайшов співвідношення між довжинами хвиль рентгенівських променів і порядкового номерами відповідних елементів - це носить назву закону Мозлі і може бути сформульовано наступним чином: Коріння квадратне зі зворотних значень довжин хвиль елементів.

Ще до робіт Мозлі деякі вчені припускали, що порядковий номер елемента вказує на кількість зарядів ядра його атома. В той же час Резерфорд, вивчаючи розсіювання частинок при проходженні через тонкі металеві пластинки, з'ясував, що якщо заряд електрона прийняти за одиницю, то заряд ядра, що виражається в таких одиницях, приблизно дорівнює половині атомної ваги елемента. Порядковий номер, принаймні легших елементів, також дорівнює приблизно половині атомної ваги. Все разом узяте привело до висновку, що заряд ядра чисельно дорівнює порядковому номеру елемента. Таким чином, закон Мозлі дозволив визначити заряди атомних ядер. Тим самим, зважаючи на нейтральність атомів, було встановлено і число електронів, що обертаються навколо ядра в атомі кожного елемента. Ядерна модель атома Резерфорда набула свого подальшого розвитку завдяки роботам Нільс Бора, В яких вчення про будову атома нерозривно пов'язується з вченням про походження спектрів.

Лінійчасті спектри виходять при розкладанні світла, що випускається розпеченими парами або газами. Кожному елементу відповідає свій спектр, який відрізняється від спектрів інших елементів. Більшість металів дає дуже складні спектри, що містять величезну кількість ліній (у залозі до 5000), але трапляються і порівняно прості спектри.

Розвиваючи ядерну теорію Резерфорда, вчені дійшли думки, що складна структура лінійних спектрів обумовлена ​​коливаннями електронів, що відбуваються всередині атомів. За теорією Резерфорда, кожен електрон обертається навколо ядра, причому сила тяжіння ядра врівноважується відцентровою силою, що виникає при обертанні електрона. Обертання електрона абсолютно аналогічне його швидким коливанням і має викликати випромінювання електромагнітних хвиль. Тому можна припустити, що електрон, що обертається, випромінює світло певної довжини хвилі, що залежить від частоти звернення електрона по орбіті. Але, випромінюючи світло, електрон втрачає частину своєї енергії, внаслідок чого порушується рівновага між ним та ядром; для відновлення рівноваги електрон повинен поступово пересуватися ближче до ядра, причому так само поступово буде змінюватися частота обігу електрона і характер світла, що ним випромінюється. Зрештою, вичерпавши всю енергію, електрон має "впасти" на ядро, і випромінювання світла припиниться. Якби насправді відбувалася така безперервна зміна руху електрона, то й спектр виходив би завжди безперервний, а не з променями певної довжини хвилі. Крім того, "падіння" електрона на ядро ​​означало б руйнування атома та припинення його існування. Отже, теорія Резерфорда була безсила пояснити як закономірності у розподілі

ліній спектру, а й саме існування лінійних спектрів. У 1913 р. Бор запропонував свою теорію будови атома, в якій йому вдалося з великим мистецтвом узгодити спектральні явища з ядерною моделлю атома, застосувавши до останньої так звану квантову теорію випромінювання, введену в науку німецьким вченим-фізиком Планком. Сутність теорії квантів зводиться до того, що промениста енергія випромінюється і поглинається не безперервно, як приймалося раніше, а окремими малими, але певними порціями - квантами енергії. Запас енергії випромінюючого тіла змінюється стрибками, квант за квантом; дрібне число квантів тіло не може ні випускати, ні поглинати. Величина кванта енергії залежить від частоти випромінювання: що більше частота випромінювання, то більше вписувалося величина кванта. Кванти променистої енергії називаються також фотонами. Застосувавши квантові уявлення до обертання електронів навколо ядра, Бор поклав основою своєї теорії дуже сміливі припущення, чи постулати. Хоча ці постулати і суперечать законам класичної електродинаміки, але вони знаходять своє виправдання в тих разючих результатах, до яких приводять, і в тій цілковитій згоді, яка виявляється між теоретичними результатами та величезною кількістю експериментальних фактів. Постулати Бору полягають у наступному: Електрон може рухатися навколо не за будь-якими орбітами, а тільки за такими, що задовольняють певні умови, що випливають з теорії квантів. Ці орбіти отримали назву стійких чи квантових орбіт. Коли електрон рухається однією з можливих йому стійких орбіт, він не випромінює. Перехід електрона з віддаленої орбіти на ближчу супроводжується втратою енергії. Втрачена атомом при кожному переході енергія перетворюється на один квант променистої енергії. Частота випромінюваного у своїй світла визначається радіусами тих двох орбіт, між якими відбувається перехід електрона. Чим більша відстань від орбіти, де перебуває електрон, до тієї, яку він переходить, тим більше частота випромінювання. Найпростішим із атомів є атом водню; навколо ядра якого обертається лише один електрон. Виходячи з наведених постулатів, Бор розрахував радіуси можливих орбіт для цього електрона і знайшов, що вони відносяться як квадрати натуральних чисел: 1: 2: 3: ... n Величина n отримала назву головного квантового числа. Радіус найближчої до ядра орбіти в атомі водню дорівнює 0,53 ангстреми. Обчислені звідси частоти випромінювань, що супроводжують переходи електрона з однієї орбіти на іншу, опинилися точно збігаються з частотами, знайденими на досвіді для ліній водневого спектру. Тим самим було доведено правильність розрахунку стійких орбіт, а водночас і придатність постулатів Бора до таких розрахунків. Надалі теорія Бора була поширена і на атомну структуру інших елементів, хоча це було пов'язано з деякими труднощами через її новизну.

Теорія Бора дозволила вирішити дуже важливе питання розташування електронів в атомах різних елементів і встановити залежність властивостей елементів від будови електронних оболонок їх атомів. В даний час розроблено схеми будови атомів усіх хімічних елементів. Однак, мати на увазі, що всі ці схеми це лише більш менш достовірна гіпотеза, що дозволяє пояснити багато фізичних і хімічних властивостей елементів. Як раніше вже було сказано, кількість електронів, що обертаються навколо ядра атома, відповідає порядковому номеру елемента в періодичній системі. Електрони розташовані шарами, тобто. кожному шару належить певне заповнююче або як би насичує його число електронів. Електрони однієї й тієї ж шару характеризуються майже однаковим запасом енергії, тобто. знаходяться приблизно на однаковому енергетичному рівні. Вся оболонка атома розпадається

на кілька енергетичних рівнів. Електрони кожного наступного шару знаходяться на вищому енергетичному рівні, ніж електрони попереднього шару. Найбільша кількість електронів N, які можуть перебувати на даному енергетичному рівні, дорівнює подвоєному квадрату номера шару:

де n-номер шару. Крім того, встановлено, що кількість електронів у зовнішньому шарі для всіх елементів, крім паладію, не перевищує восьми, а в передостанньому - вісімнадцяти. Електрони зовнішнього шару як найбільш віддалені від ядра і, отже, найменш міцно пов'язані з ядром, можуть відриватися від атома і приєднуватися до інших атомів, входячи до складу зовнішнього шару останніх. Атоми, що втратили одного або декількох електронів, стають заряджені позитивно, так як заряд ядра атома перевищує суму зарядів електронів, що залишилися. Навпаки атоми електрони, що приєднали, стають заряджені негативно. Заряджені частинки, що утворюються таким шляхом, якісно відмінні від відповідних атомів. називаються іонами. Багато іони у свою чергу можуть втрачати або приєднувати електрони, перетворюючись при цьому або на електронейтральні атоми, або на нові іони з іншим зарядом. Теорія Бору надала величезні послуги фізиці та хімії, підійшовши, з одного боку, до розкриття законів спектроскопії та пояснення механізму випромінювання, а з іншого - до з'ясування структури окремих атомів та встановлення зв'язку між ними. Однак залишалося ще багато явищ у цій галузі, пояснити які теорія Бора не могла.

Рух електронів в атомах Бор представляв як простий механічний, проте він є складним і своєрідним. Ця своєрідність була пояснена новою квантовою теорією. Звідси й пішло: "Карпускулярно-Волновий дуалізм".

Отже, електрон в атомі характеризується:

1. Основним квантовим числом n, що вказує на енергію електрона;

2. Орбітальним квантовим числом l, що вказує на характер орбіти;

3. Магнітним квантовим числом, що характеризує положення хмар у просторі;

4. І спіновим квантовим числом, що характеризує веретеноподібний рух електрона навколо своєї осі.

У далекому минулому філософи Стародавньої Греції припускали, що вся матерія єдина, але набуває тих чи інших властивостей залежно від її "сутності". А зараз, у наш час, завдяки великим вченим, ми точно знаємо, з чого вона складається.

Використовувана література:

1) Курс загальної хімії (Н.В. Коровін)

2) Курс загальної хімії (А.Н. Харін)

3) Будова речовини (В.К. Васильєв, А.М. Шувалова)

4) Фізична хімія (А.Л. Дайнеко)

Будова атомного ядра. Субатомні частки. Елементи. Ізотопи.

Атом складається з ядра і навколишнього його електронного "хмари". Що знаходяться в електронній хмарі електронинесуть негативнийелектричний заряд. Протони, що входять до складу ядра, несуть позитивнийзаряд.

У будь-якому атомі число протонів в ядрі точно дорівнює числу електронів в електронній хмарі, тому атом в цілому - нейтральна частка, яка не несе заряду.

Атом може втратити один або кілька електронів, або навпаки – захопити чужі електрони. У цьому випадку атом набуває позитивного або негативного заряду і називається іоном.

Практично вся маса атома зосереджена у його ядрі, оскільки маса електрона становить лише 1/1836 частина маси протона. Щільність речовини в ядрі фантастично велика - близько 1013 - 1014 г/см 3 . Сірникова коробка, наповнена речовиною такої щільності, важила б 2,5 мільярда тонн!

Зовнішні розміри атома – це розміри набагато менш щільної електронної хмари, яка приблизно в 100000 разів більша за діаметр ядра.

Крім протонів, до складу ядра більшості атомів входять нейтрони, що не несуть ніякого заряду. Маса нейтрону мало відрізняється від маси протона. Разом протони та нейтрони називаються нуклонами(Від латинського nucleus - ядро).

Електрони, протони та нейтрони є головними "будівельними деталями" атомів і називаються субатомними частинками.Їхні заряди та маси в кг та у спеціальних “атомних” одиницях маси (а.е.м.) показані в таблиці 2-1.

Таблиця 2-1. Субатомні частки.

З таблиці 2-1 видно, що маси субатомних часток надзвичайно малі. Показник ступеня (наприклад, десять мінус двадцять сьомого ступеня) показує, скільки нулів після коми потрібно записати, щоб вийшов десятковий дріб, що виражає масу субатомної частинки в кілограмах. Це найменша частина кілограма, тому масу субатомних частинок зручніше виражати в атомних одиницях маси(скорочено – а.е.м.). За атомну одиницю маси прийнято рівно 1/12 частина маси атома вуглецю, в ядрі якого міститься 6 протонів і 6 нейтронів. Схематичне зображення такого "еталонного" атома вуглецю наведено на рис. 2-5(б). Атомну одиницю маси можна висловити й у грамах: 1 а. = 1,660540 · 10 -24 р.

<="" p="">

Мал. 2-5. Атоми складаються з позитивно зарядженого ядра та електронної хмари. а)До складу ядра атома водню входить лише 1 протон, а електронна хмара заповнюється одним електроном. б)У ядрі атома вуглецю 6 протонів і 6 нейтронів, а електронній хмарі – 6 електронів. в)Існує також ізотопнийвуглець, ядрі якого на 1 нейтронбільше. Вміст цього ізотопу в природному вуглеці становить трохи більше 1% (про ізотопи див. нижче). Лінійні розміри атомів дуже малі: їх радіуси становлять від 03 до 26 ангстрема (1 ангстрем = 10 -8 см). Радіус ядра близько 10 -5 ангстрема, тобто 10 -13 см. Це в 100 000 разів менше розмірів електронної оболонки. Тому правильно показати відносні пропорції ядер та електронних оболонок на малюнку неможливо. Якби атом збільшився до розмірів Землі, то ядро ​​мало б лише близько 60 м у діаметрі та могло б поміститися на футбольному полі.

Маса атома, виражена у кілограмах чи грамах, називається абсолютною атомною масою. Найчастіше користуються відносною атомною масою, Що виражається в атомних одиницях маси (а.е.м.). Відносна атомна маса є відношенням маси якого-небудь атома до маси 1/12 частини атома вуглецю. Іноді кажуть коротше: атомна вага. Останній термін зовсім не застарілий, як іноді пишуть у підручниках – він широко використовується в сучасній науковій літературі, тому ми теж його застосовуватимемо. Відносна атомна маса та атомна вага, фактично, безрозмірні величини (маса якогось атома ділиться на масу частини атома вуглецю), тому позначення "а.е.м." після чисельного значення зазвичай опускають (але можна і написати, у цьому не буде помилки). Терміни “ відносна атомна маса”, “атомна маса”, “атомна вага”у науковому хімічному мові зазвичай використовуються рівноправно і з-поміж них просто роблять різниці. У Міжнародному союзі хіміків (IUPAC) існує Комісія щодо відносної поширеності ізотопів та атомних ваг (Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights або скорочено – CIAAW), але не "Комісія з відносних атомних мас". Проте всі хіміки чудово розуміють, що йдеться про те саме.

У російських підручниках та завданнях ЄДІ користуються терміном відносна атомна маса , яку позначають символом A r. Тут "r" - від англійської "relative" - ​​відносний. Наприклад, A r= 12,0000 - відносна атомна маса вуглецю 12 6 C дорівнює 12,0000. У сучасній науковій літературі відносна атомна маса і атомна вага - Синоніми.

** З курсу фізики ви пам'ятаєте, що вага фізичного тіла є змінною величиною. Наприклад, Землі і Місяці одне й те фізичне тіло має різну вагу, але маса тіла – величина стала. Тому термін “ відносна атомна маса”вважається суворішим. Для багатьох обчислень зручно маси протону та нейтрону в шкалі а.е.м. вважати округлено рівними одиниці.

На рис. 2-5 показано атоми двох різних видів. Може виникнути питання: чому двох, а не трьох видів – адже на малюнку зображено три атоми? Справа в тому, що атоми (б) і (в) відносяться до одного і того ж хімічному елементувуглецю, тоді як атом (а) – зовсім інший елемент (водень). Що ж таке хімічні елементиі чим вони відрізняються одна від одної?

Водень та вуглець відрізняються числом протоніву ядрі і, отже, числом електронів в електронній оболонці. Число протонів в ядрі атома називають зарядом ядраатома і позначають буквою Z. Це дуже важлива величина. Коли ми перейдемо до вивчення Періодичного закону, то побачимо, що кількість протонів у ядрі збігається з порядковим номероматома в Періодичній таблиці Д. І. Менделєєва.

Як ми вже казали, заряд ядра (кількість протонів) збігається з числом електронів в атомі. Коли атоми зближуються, насамперед вони взаємодіють друг з одним не ядрами, а електронами. Число електронів визначає здатність атома утворювати зв'язки з іншими атомами, тобто його хімічні властивості. Тому атоми з однаковим зарядом ядра (і однаковим числом електронів) поводяться в хімічному відношенні практично однаково і розглядаються як атоми одного хімічного елемента.

Субатомна фізика надзвичайно популярна. За дослідження у цьому напрямі вчені часто одержують Нобелівську премію. Неймовірною популярністю користуються нейтрино. За цю частку присудили чотири нагороди. 1988 року відзначили відкриття мюонного нейтрино. У 1995 році премію отримав Фред Рейнерс за реєстрацію нейтрино. У 2002 році Рей Девіс та Масатоші Кошиба виміряли скільки нейтрино Сонце надсилає на Землю. Цього року Такаакі Каджіта та Артур Макдональд розділили премію за демонстрацію того, як нейтрино можуть переходити з однієї форми до іншої.

Вольфганг Паулі, який передбачив нейтрино, теж отримав Нобелівську премію, але за інше відкриття у фізиці елементарних частинок. Можливо, він отримав би ще одну, за нейтрино, але він опублікував своє відкриття у формі листа для конференції фізиків, яку не відвідав.

Однак найпопулярніша субатомна частка не єдиний сюрприз мікросвіту. Є ще десяток різних відкриттів, які можна назвати карколомними.

10. Існування субатомних частинок

Протягом 19 століття під питанням було саме існування атомів, і то завдяки успіху атомної теорії в хімії, озвученій англійським шкільним учителем Джоном Дальтоном. До нього атоми були абстрактним філософським поняттям, яке використовувалося в міркуваннях про кінцеву природу матерії, але розглядалося поза експериментальних досліджень. Багато фізиків взагалі вважали атоми фікцією, зручною для пояснення даних експериментів, але нереальною.

Дані накопичувалися, і довелося визнати, що якщо атоми й не існують, то має бути якась неподільна структура, схожа на них. Каменем, що підтверджує існування атомів, стало повторення властивостей елементів у періодичній системі Менделєєва. 1897 року Томсон повідомив про відкриття першої, елементарної частки – електрона, яка повністю спростовувала неподільність атомів.

9. Атомне ядро

Не встигли фізики прийняти ідею, що атоми існують, їм довелося почати миритися з тим, що вони складаються з окремих деталей. Томпсон припустив, що негативні електрони плавають як вишні в позитивно зарядженому пудингу. Але коли Ернесту Резерфорду та його помічникам вдалося розстріляти альфа-частинками тонкий аркуш золота, деякі з патронів відскочили назад. Це здивувало Резерфорда, за його словами, це було б порівняно зі стріляниною по цигарковому папері, при якому артилерійські снаряди відлітали назад. Вчений припустив, що всередині атома знаходиться крихітна кулька, сьогодні ми називаємо їх ядрами.

8. Нейтрони

До 1930 року фізики знали про існування двох субатомних частинок: протона і електрона, здавалося, всі пояснювали, крім одного, чому позитивно заряджені протони не розлітаються. В 1920 Резерфорд припустив, що вони утримуються поруч, завдяки ще одній частинці в ядрі - нейтрону. У 1932 році Джемс Чедвік виявив нейтральну частинку. Кількість елементарних часток зростала.

Відкриття нейтрону стало величезною несподіванкою для фізиків. Коли Резерфорд висунув ідею існування нейтрона, йому мало хто повірив, можливо, лише Чедвік.

7. Субатомні частинки насправді хвилі

Цей сюрприз пов'язаний із досить комічною історією. У 1906 році Томсон отримав Нобелівську премію за те, що довів експериментально існування субатомної частки – електрона. У 1973 році, його син Джордж теж отримав цю нагороду, тому що йому вдалося продемонструвати: електрон - це хвиля, принаймні іноді. Ця двоїстість хвиля-частка знаходиться в центрі квантової фізики.

6. Виявлення нейтрино

У 1934 році Бете і Рудольф Пайєрлс довели, що нейтрино слабко взаємодіє з речовиною, і безглуздо було б намагатися знайти хоча б одне. Знадобиться резервуар твердої речовини з діаметром 1000 світлових років. Але тут же було виявлено атомний розпад та винайдено ядерні реактори. Фізики отримали плідне джерело нейтрино.

5. Елементарні частинки виявилися не такими вже й елементарними.

Вже до 1950 року було виявлено безліч субатомних частинок, мало того, що неподільний атом виявився ще як ділимим, так і кількість його частинок перевалило за півсотні. Один із лауреатів Нобелівської премії Леон Ладерман навіть пожартував, що якби йому потрібно було вивчити назви всіх субатомних частинок, він би став ботаніком. Фізики почали підозрювати, що елементарні частинки мають свої деталі.

4. Кварки

У 1950 році фізики дізналися про субатомні частинки, які не є частиною атомів. У 1960 році з'явилася думка, що елементарні частинки складаються з маленьких цеглинок, які мають дробовий заряд. Мюррей Гелл-Манн назвав ці частинки кварками, ідея була новаторською, оскільки раніше вважалося, що дробові заряди – це нонсенс. Через кілька років черговий сюрприз від експериментаторів вдалося підтвердити існування кварків.

3. Порушення симетрії

Задовго до вибуху відкриття субатомних частинок, шановний математик Герман Вейль зазначив, що природа нічого не знає про паритет. Не може бути сумнівів, що всі закони природи інваріантні по відношенню до перестановки праворуч і ліворуч. Але в 1956 Чень Нін Ян і Цзун-Дао Лі висловили ідею, що правило ліво-правої симетрії в деяких випадках не працювало, коли справа стосується субатомних частинок. Це було сенсацією, особливо коли з'явилися підтвердження експериментаторів.

2. Стабільність протонів

Поза атомним ядром нейтрони вкрай нестабільні і розпадаються протягом декількох хвилин на протон, електрон і антинейтрино. Але, здається, що протон надзвичайно стабільний і може залишатися неподільним вічно. Хоча в 1970-ті роки теоретики почали вірити, що протони повинні розпадатися хоча б за трильйони трильйонів років, незважаючи на всі зусилля щодо виявлення подібної події вченим не вдалося його зафіксувати. Це викликало велике здивування. Все розпадається, а протони – ні.

1. Антиматерія

У 1932 року було виявлено як нейтрон, а й позитрон. Його вирахував Карл Андерсон, аналізуючи сліди космічних променів у камері Вільсона. Серед відбитків фізик знайшов той, який виглядав, як і в електрона, але вигнутий у неправильному напрямку. Це виявився позитрон, античастинка електрона, Андерсон назвав це позитивним електроном. Відкриття частинок антиматерії було несподіванкою, але цілком відповідало теоретичним викладкам Поля Дірака. Дивно, що хтось міг зробити висновок про існування чогось дивного, просто граючи з рівняннями.

І ядерна фізика.

Субатомними частинками є атомні складові: електрон, нейтрон і протон. Протон і нейтрон у свою чергу складаються з кварків.

Див. також

Напишіть відгук про статтю "Субатомна частка"

Посилання

Уривок, що характеризує субатомну частинку

- Bien faite et la beaute du diable, - говорив цей чоловік і побачивши Ростова перестав говорити і насупився.
- Що бажаєте? Прохання?
- Qu'est ce que c'est? [Що це?] - Запитав хтось з іншої кімнати.
– Encore un petitionnaire, [Ще один прохач,] – відповів чоловік у помочі.
– Скажіть йому, що згодом. Нині вийде, треба їхати.
- Після післязавтра. Пізно…
Ростов повернувся і хотів вийти, але чоловік у помочі зупинив його.
- Від кого? Ви хто?
– Від майора Денисова, – відповів Ростов.
- Ви хто? офіцер?
- Поручник, граф Ростов.
- Яка сміливість! По команді подайте. А самі йдіть, йдіть… – І він став одягати мундир, що подається камердинером.
Ростов вийшов знову в сіни і помітив, що на ганку було вже багато офіцерів і генералів у повній парадній формі, повз які йому треба було пройти.
Проклинаючи свою сміливість, завмираючи від думки, що кожну хвилину він може зустріти государя і при ньому бути осоромлений і висланий під арешт, розуміючи цілком усю непристойність свого вчинку і каяючись у ньому, Ростов, опустивши очі, пробирався геть з дому, оточеного натовпом блискучої почти. коли чийсь знайомий голос гукнув його і чиясь рука зупинила його.
- Ви, батюшка, що тут робите у фраку? - Запитав його басистий голос.
То справді був кавалерійський генерал, у цю кампанію заслужив особливу ласку государя, колишній начальник дивізії, у якій служив Ростов.
Ростов злякано почав виправдовуватися, але побачивши добродушно жартівливе обличчя генерала, відійшовши до сторони, схвильованим голосом передав йому всю справу, просячи заступитися за відомого генерала Денисова. Генерал, вислухавши Ростова, серйозно похитав головою.
- Шкода, шкода молодця; давай листа.
Ледве Ростов встиг передати листа і розповісти всю справу Денисова, як зі сходів застукали швидкі кроки зі шпорами і генерал, відійшовши від нього, посунувся до ґанку. Панове почту государя втекли зі сходів і пішли до коней. Берейтор Ене, той самий, що був в Аустерліці, підвів коня государя, і на сходах почувся легкий скрип кроків, які зараз дізнався Ростов. Забувши небезпеку бути впізнаним, Ростов посунувся з декількома цікавими з жителів до самого ґанку і знову, після двох років, він побачив ті ж обожнювані ним риси, те саме обличчя, той самий погляд, ту саму ходу, те саме поєднання величі і лагідності… І почуття захоплення та любові до государя з колишньої силою воскресило у душі Ростова. Государ у Преображенському мундирі, у білих лосинах і високих ботфортах, із зіркою, яку не знав Ростов (це була legion d'honneur) [зірка почесного легіону] вийшов на ґанок, тримаючи капелюх під рукою і одягаючи рукавичку. Висвітлюючи довкола себе своїм поглядом, декому з генералів він сказав кілька слів, він також впізнав колишнього начальника дивізії Ростова, посміхнувся йому і покликав його до себе.
Вся почет відступила, і Ростов бачив, як генерал цей щось досить довго говорив государю.
Пан сказав йому кілька слів і зробив крок, щоб підійти до коня. Знову натовп почту і натовп вулиці, де був Ростов, присунулися до государя. Зупинившись у коня і взявшись рукою за сідло, пан звернувся до кавалерійського генерала і сказав голосно, очевидно з бажанням, щоб усі чули його.
- Не можу, генерале, і тому не можу, що закон сильніший за мене, - сказав пан і заніс ногу в стремено. Генерал шанобливо нахилив голову, пан сів і поїхав галопом вулицею. Ростов, не пам'ятаючи себе від захоплення, з натовпом побіг за ним.

На площі куди поїхав государ, стояли віч-на-віч праворуч батальйон преображенців, ліворуч батальйон французької гвардії в ведмежих шапках.
Коли пан під'їжджав до одного флангу баталіонів, які зробили на варту, до протилежного флангу підскакував інший натовп вершників і попереду їх Ростов впізнав Наполеона. Це не міг бути ніхто інший. Він їхав галопом у маленькому капелюсі, з Андріївською стрічкою через плече, у розкритому над білим камзолом синьому мундирі, на надзвичайно породистому арабському сірому коні, на малиновому, золотому шитому, чепраці. Під'їхавши до Олександра, він підняв капелюх і при цьому русі кавалерійське око Ростова не міг не помітити, що Наполеон погано і не твердо сидів на коні. Батальйони закричали: Ура і Vive l'Empereur! [Хай живе Імператор!] Наполеон щось сказав Олександру. Обидва імператори злізли з коней і взяли один одного за руки. На обличчі Наполеона була неприємно удавана посмішка. .
Ростов не зводячи очей, незважаючи на тупцювання кіньми французьких жандармів, що тримали в облогу натовп, стежив за кожним рухом імператора Олександра і Бонапарте. Його, як несподіванка, вразило те, що Олександр поводився як рівний з Бонапарте, і що Бонапарте цілком вільно, ніби ця близькість з государем природна і звична йому, як рівний, поводився з російським царем.
Олександр і Наполеон з довгим хвостом почту підійшли до правого флангу Преображенського батальйону, прямо на юрбу, що стояла тут. Натовп опинився несподівано так близько до імператорів, що Ростову, що стояв у передніх рядах його, стало страшно, як би його не впізнали.
- Сир, я прошу у вас дозволу дати орден Почесного легіону найхоробрішому з ваших солдатів, - сказав різкий, точний голос, що домовляє кожну. Це говорив малий на зріст Бонапарті, знизу прямо дивлячись у вічі Олександру.
- Тому, хто найхоробріше за всіх показав себе під час війни, - додав Наполеон, викарбовуючи кожен склад, з обурливим для Ростова спокоєм і впевненістю оглядаючи ряди росіян, що витягнулися перед. ним солдатів, що все тримають на варту і нерухомо дивляться в обличчя свого імператора.

6. Світ субатомних частинок

Розщеплення атома

Часто кажуть, що існують два види наук – великі науки та малі. Розщеплення атома – велика наука. Вона має в своєму розпорядженні гігантські експериментальні установки, колосальні бюджети і отримує левову частку Нобелівських премій.

Навіщо фізикам знадобилося розщеплювати атом? Проста відповідь – щоб зрозуміти, як влаштований атом, – містить лише частку істини, але є й загальніша причина. Говорити буквально про розщеплення атома не зовсім правильно. Насправді йдеться про зіткнення часток високої енергії. При зіткненні субатомних частинок, які з великими швидкостями, відбувається народження нового світу взаємодій і полів. Осколки матерії, що несуть величезну анергію, що розлітаються після зіткнень, таять у собі секрети природи, які від "створення світу" залишалися похованими в надрах атома.

Установки, на яких здійснюється зіткнення частинок високих енергій, - прискорювачі частинок - вражають своїми розмірами та вартістю. Вони досягають кількох кілометрів у поперечнику, і в порівнянні з ними навіть лабораторії, в яких вивчаються зіткнення частинок, здаються крихітними. В інших галузях наукових досліджень обладнання розміщується у лабораторії, у фізиці високих енергій лабораторії прилаштовуються до прискорювача. Нещодавно Європейський центр ядерних досліджень (ЦЕРН), розташований неподалік Женеви, виділив кілька сотень мільйонів доларів на будівництво кільцевого прискорювача. Довжина кола спорудженого для цієї мети тунелю досягає 27 км. Прискорювач, який отримав назву ЛЕП (LEP, Large Electron-Positron ring - велике електрон-позитронне кільце), призначений для прискорення електронів та їх античастинок (позитронів) до швидкостей, лише "на волосок", що відрізняються від швидкості світла. Щоб мати уявлення про масштаби енергії, уявимо, що замість електронів до таких швидкостей монета розганяється гідністю в один пенні. Наприкінці циклу прискорення вона мала б енергію, достатню для виробництва електроенергії на суму 1000 млн. дол.! Не дивно, що такі експерименти прийнято відносити до фізики "високих енергій". Рухаючись усередині кільця назустріч один одному, пучки електронів і позитронів зазнають лобових зіткнень, при яких електрони та позитрони анігілюють, вивільняючи енергію, достатню для народження десятків інших частинок.

Що це за частки? Деякі з них - ті самі "цеглинки", з яких побудовані ми з вами: протони і нейтрони, що складають атомні ядра, і електрони, що обертаються навколо ядер. Інші частки зазвичай в навколишній речовині не зустрічаються: їх вік надзвичайно короткий, і після закінчення вони розпадаються на звичайні частинки. Число різновидів таких нестабільних короткоживучих частинок разюче: їх відомо вже кілька сотень. Подібно до зірок, нестабільні частинки занадто численні, щоб їх розрізняти "за іменами". Багато з них позначені лише грецькими літерами, а деякі – просто числами.

Важливо мати на увазі, що всі ці численні та різноманітні нестабільні частинки аж ніяк не є у прямому розумінні складовими частинамипротонів, нейтронів чи електронів. Зіткнувшись, електрони та позитрони високих енергій зовсім не розлітаються на безліч субатомних уламків. Навіть при зіткненнях протонів високих енергій, які свідомо складаються з інших об'єктів (кварків), вони, як правило, не розщеплюються на складові в звичайному сенсі. Те, що відбувається за таких зіткнень, краще розглядати як безпосереднє народження нових частинок з енергії зіткнення.

Років двадцять тому фізики були зовсім спантеличені численністю і різноманітністю нових субатомних частинок, яким, здавалося, не буде кінця. Неможливо було зрозуміти, для чогостільки частинок. Можливо, елементарні частинки подібні до мешканців зоопарку з їх неявно вираженою приналежністю до сімейств, але без будь-якої чіткої систематики. Чи, можливо, як вважали деякі оптимісти, елементарні частинки таять у собі ключ до Всесвіту? Що таке спостерігаються фізиками частинки: малозначні і випадкові уламки матерії або обриси, що виникають на наших очах, смутно відчувається порядку, що вказує на існування багатої і складної структури суб'ядерного світу? Нині у існуванні такої структури немає жодних сумнівів. Мікросвіт притаманний глибокий і раціональний порядок, і ми починаємо розуміти, яке значення всіх цих частинок.

Перший крок до розуміння мікросвіту був зроблений в результаті систематизації всіх відомих частинок, подібно до того, як у XVIII ст. біологи складали найдокладніші каталоги видів рослин та тварин. До найважливіших характеристик субатомних частинок ставляться маса, електричний заряд і спин.

Оскільки маса та вага пов'язані між собою, частинки з великою масою часто називають "важкими". Співвідношення Ейнштейна Е =mc^ 2 вказує, що маса частки залежить від її енергії та, отже, від швидкості. Частка, що рухається, важча від спокою. Коли говорять про масу частки, мають на увазі її масу спокою,оскільки ця маса залежить від стану руху. Частка, що має нульову масу спокою, рухається зі швидкістю світла. Найбільш очевидний приклад частки з нульовою масою спокою – фотон. Вважається, що електрон – найлегша з частинок із ненульовою масою спокою. Протон і нейтрон майже в 2000 разів важчі, тоді як маса найважчої частки, яку вдалося створити в лабораторії (Z-частинки), приблизно в 200 000 разів більша за масу електрона.

Електричний заряд частинок змінюється у досить вузькому діапазоні, але, як ми зазначали, завжди кратний фундаментальній одиниці заряду. Деякі частинки, наприклад фотон та нейтрино, не мають електричного заряду. Якщо заряд позитивно зарядженого протона прийняти за +1, заряд електрона дорівнює -1.

У гол. 2 ми запровадили ще одну характеристику частинок – спин. Він також завжди приймає значення, кратні деякій фундаментальній одиниці, яка з історичних причин обрана рівною 1 /2. Так, протон, нейтрон та електрон мають спин 1/2, а спин фотона дорівнює 1. Відомі також частинки зі спином 0, 3/2 і 2. Фундаментальних частинок зі спином більше 2 не виявлено, і теоретики вважають, що частинок з такими спинами немає.

Спин частинки - важлива характеристика, і залежно від його величини всі частки поділяються на два класи. Частинки зі спинами 0, 1 і 2 називаються "бозонами" - на честь індійського фізика Чатьендраната Бозе, а частинки з напівцілим спином (тобто зі спином 1/2 або 3/2 - "ферміонами" на честь Енріко Фермі. Приналежність до одного з цих двох класів є, ймовірно, найважливішою у переліку характеристик частинки.

Інша важлива характеристика частки – її час життя. Донедавна вважалося, що електрони, протони, фотони та нейтрино абсолютно стабільні, тобто. мають нескінченно велику пору життя. Нейтрон залишається стабільним, поки він "замкнений" у ядрі, але вільний нейтрон розпадається приблизно за 15 хв. Всі інші відомі частки дуже нестабільні, їх часи життя коливаються в межах від декількох мікросекунд до 10-23 с. Такі інтервали часу здаються незбагненно малими, проте не слід забувати, що частка, що летить зі швидкістю, близькою до швидкості світла (а більшість частинок, що народжуються на прискорювачах, рухаються саме з такими швидкостями), встигає пролетіти за мікросекунду відстань 300 м.

Нестабільні частинки зазнають розпаду, що є квантовим процесом, і тому в розпаді завжди є елемент непередбачуваності. Тривалість життя конкретної частки неможливо передбачити заздалегідь. За підсумками статистичних міркувань можна передбачити лише середній час життя. Зазвичай говорять про період напіврозпаду частки - часу, протягом якого населення тотожних частинок скорочується наполовину. Експеримент показує, що зменшення чисельності популяції відбувається за експонентом (див. рис. 6) та період напіврозпаду становить 0,693 від середнього часу життя.

Фізикам недостатньо знати, що чи інша частка існує - вони прагнуть зрозуміти, яка її роль. Відповідь це питання залежить від перерахованих вище властивостей частинок, і навіть від характеру сил, які діють частинку ззовні і всередині неї. Насамперед властивості частки визначаються її здатністю (або нездатністю) брати участь у сильній взаємодії. Частинки, що беруть участь у сильній взаємодії, утворюють особливий клас і називаються андронами.Частинки, що беруть участь у слабкій взаємодії і не беруть участь у сильній, називаються лептонами,що означає "легкі". Познайомимося коротко з кожним із цих сімейств.

Лептони

Найбільш відомий із лептонів електрон. Подібно до всіх лептонів, він, мабуть, є елементарним, точковим об'єктом. Наскільки відомо, електрон немає внутрішньої структури, тобто. не складається з якихось інших частинок. Хоча лептони можуть мати електричний заряд, а можуть і не мати, спин у всіх у них дорівнює 1/2, отже, вони належать до ферміонів.

Інший добре відомий лептон, але вже без заряду – це нейтрино. Як мовилося раніше в гол. 2, нейтрино невловимі, ​​наче привиди. Так як нейтрино не беруть участь ні в сильній, ні в електромагнітній взаємодії, вони майже повністю ігнорують речовину, проникаючи через неї, ніби її взагалі немає. Висока проникаюча здатність нейтрино довгий час дуже ускладнювала експериментальне підтвердження існування. Лише майже три десятиліття після передбачення нейтрино вони були, нарешті, виявлено в лабораторії. Фізикам довелося чекати на створення ядерних реакторів, під час роботи яких випускається величезна кількість нейтрино, і лише тоді вдалося зареєструвати лобове зіткнення однієї частинки з ядром і тим самим довести, що вона справді існує. Сьогодні вдається здійснити значно більше експериментів з пучками нейтрино, які виникають при розпаді частинок на прискорювачі і мають потрібні характеристики. Переважна більшість нейтрино "ігнорує" мета, але іноді нейтрино все ж таки взаємодіють з мішенню, що дозволяє отримати корисну інформацію про структуру інших частинок і природу слабкої взаємодії. Зрозуміло, проведення експериментів з нейтрино, на відміну від експериментів з іншими субатомними частинками, не вимагає використання спеціального захисту. Проникаюча здатність нейтрино настільки велика, що вони цілком нешкідливі і проходять крізь людське тіло, не завдаючи йому жодної шкоди.

Незважаючи на їх невловимість, нейтрино займають особливе становище серед інших відомих частинок, оскільки є найбільш поширеними частинками Всесвіту, перевищуючи за чисельністю електрони і протони в мільярд разів. Всесвіт по суті є морем нейтрино, в якому зрідка зустрічаються вкраплення у вигляді атомів. Цілком можливо навіть, що загальна маса нейтрино перевищує сумарну масу зірок, і тому саме нейтрино роблять основний внесок у космічну гравітацію. Згідно з даними групи радянських дослідників, нейтрино має крихітну, але не нульову масу спокою (менше однієї десятитисячної маси електрона); якщо це дійсно так, то гравітаційне нейтрино переважають у Всесвіті, що в майбутньому може спричинити його колапс. Так, нейтрино, на перший погляд найбільш "нешкідливі" і безтілесні частинки, здатні викликати аварію всього Всесвіту.

Серед інших лептонів слід назвати мюон, відкритий 1936 р. у продуктах взаємодії космічних променів; він виявився однією з перших відомих нестабільних субатомних частинок. У всіх відносинах, крім стабільності, мюон нагадує електрон: має той самий заряд і спин, бере участь у тих самих взаємодіях, але має велику масу. Приблизно за дві мільйонні частки секунди мюон розпадається на електрон та два нейтрино. Мюони широко поширені у природі, їх частку припадає значна частина фонового космічного випромінювання, яке реєструється лежить на поверхні Землі лічильником Гейгера.

Довгі роки електрон та мюон залишалися єдиними відомими зарядженими лептонами. Потім наприкінці 70-х років було виявлено третій заряджений лептон, який отримав назву "тау-лептон". При масі близько 3500 мас електрона тау-лептон свідомо є "важкоатлетом" в тріо заряджених лептонів, але у всьому іншому він поводиться подібно до електрона і мюона.

Цим список відомих лептонів аж ніяк не вичерпується. У 60-х роках було встановлено, що є кілька типів нейтрино. Нейтрино одного типу народжується разом із електроном при розпаді нейтрона, а нейтрино іншого типу – при народженні мюона. Нейтрино кожного типу існує у парі зі своїм власним зарядженим лептоном; отже, є "електронне нейтрино" та "мюонне нейтрино". Імовірно, має існувати і нейтрино третього типу - супроводжуюче народження тау-лептону. У разі загальна кількість різновидів нейтрино дорівнює трьом, а загальна кількість лептонів - шести (табл. 1). Зрозуміло, кожен лептон має свою античастинку; таким чином, загальна кількість різних лептонів дорівнює дванадцяти.

Таблиця 1

Шість лептонів відповідають зарядженим та нейтральним модифікаціям (античастинки в таблицю не включені). Маса і заряд виражені в одиницях відповідно до маси і заряду електрона. Є дані, що свідчать про те, що нейтрино можуть мати невелику масу

Адрони

На відміну від жменьки відомих лептонів адронів, існує буквально сотні. Лише це наводить на думку, що адрони - не елементарні частинки, а побудовані з дрібніших складових. Усі адрони беруть участь у сильній, слабкій та гравітаційній взаємодіях, але зустрічаються у двох різновидах - електрично заряджені та нейтральні. Серед адронів найбільш відомі та широко поширені нейтрон і протон. Інші адрони короткоживучі і розпадаються або менш ніж за одну мільйонну секунди за рахунок слабкої взаємодії, або набагато швидше (за час порядку 10-23 с) - за рахунок сильної взаємодії.

У 50-х роках фізиків вкрай здивували чисельність та різноманітність адронів. Але помалу частки вдалося класифікувати за трьома важливими характеристиками: масою, зарядом і спиною. Поступово почали з'являтися ознаки порядку та вибудовуватись чітка картина. З'явилися натяки на те, що за хаосом даних, що здається, ховаються симетрії. Вирішальний крок у розкритті таємниці адронів було зроблено 1963 р., коли Маррі Гелл-Манн і Джордж Цвейг із Каліфорнійського технологічного інституту запропонували теорію кварків.

Рис.10 Адрони збудовані з кварків. Протон (вгорі) складається з двох u-кварків та одного d-кварка. Більш легкий півонія (внизу) - це мезон, що складається з одного u-кварка та одного d-антикварка. Інші адрони є всілякими комбінаціями кварків.

Основна ідея цієї теорії є дуже простою. Усі адрони побудовані з дрібніших частинок, які називають кварками. Кварки можуть з'єднуватися один з одним одним із двох можливих способів: або трійками, або парами кварк-антикварк. З трьох кварків складаються порівняно важкі частки. баріони,що означає "важкі частки". Найбільш відомі з баріонів нейтрон та протон. Більш легкі пари кварк-антикварк утворюють частинки, що дістали назву мезони -"проміжні частки". Вибір такої назви пояснюється тим, що перші виявлені мезони займали за масою проміжне положення між електронами та протонами. Щоб врахувати всі відомі тоді адрони, Гелл-Манн і Цвейг запровадили три різних типу ("аромату") кварків, які отримали досить химерні назви: і(від up -верхній), d(від down -нижній) та s (від strange- Дивний). Допускаючи можливість різних комбінацій ароматів, можна пояснити існування великої кількості адронів. Наприклад, протон складається з двох і-та одного d-кварків (рис, 10), а нейтрон - з двох d-кварків та одного u-кварка.

Щоб запропонована Гелл-Манном і Цвейгом теорія виявилася дієвою, необхідно припустити, що кварки мають дробовий електричний заряд. Інакше кажучи, вони мають заряд, величина якого становить або 1/3, або 2/3 фундаментальної одиниці - заряду електрона. Комбінація з двох і трьох кварків може мати сумарний заряд, що дорівнює нулю або одиниці. Усі кварки мають спін 1/2. тому вони належать до ферміонів. Маси кварків не встановлені настільки точно, як маси інших частинок, оскільки енергія зв'язку їх у адроні можна порівняти з масами самих кварків. Однак відомо, що s-кварк важчий і-та d-кварків.

Усередині адронів кварки можуть перебувати у збуджених станах, багато в чому подібних до збуджених станів атома, але зі значно більшими енергіями. Надлишок енергії, укладений у збудженому адроні, настільки збільшує його масу, що до створення теорії кварків фізики помилково приймали збуджені адрони за зовсім інші частки. Нині встановлено, що багато з адронів, що здавалися різними, насправді являють собою лише збуджені стани одного і того ж фундаментального набору кварків.

Як мовилося раніше в гол. 5, кварки скріплюються між собою сильною взаємодією. Але вони беруть участь і у слабкій взаємодії. Слабка взаємодія може змінювати аромат кварку. Саме так відбувається розпад нейтрону. Один з d-кварків в нейтроні перетворюється на u-кварк, а надлишок заряду забирає електрон, що народжується одночасно. Аналогічним чином, змінюючи аромат, слабка взаємодія призводить до розпаду та інших адронів.

Існування s-кварків необхідне побудови про " дивних " частинок - важких адронів, відкритих на початку 50-х. Незвичайна поведінка цих частинок, що підказала їхню назву, полягало в тому, що вони не могли розпадатися за рахунок сильної взаємодії, хоча як самі, так і продукти їхнього розпаду були адронами. Фізики ламали голову над тим, чому, якщо і материнські, і дочірні частки належать до сімейства адронів, сильна взаємодія не викликає їхнього розпаду. З якоїсь причини ці адрони "надавали перевагу" набагато менш інтенсивній слабкій взаємодії. Чому? Теорія кварків природно вирішила цю загадку. Сильна взаємодія не може змінювати аромат кварків - на це здатна лише слабка взаємодія. А без зміни аромату, що супроводжується перетворенням s-кварка на і-або d-кварки, розпад неможливий.

У табл. 2 представлені різні можливі комбінації кварків з трьома ароматами та зазначені їх назви (зазвичай просто грецька літера). Численні збуджені стани не наведені. Те, що з різних комбінацій трьох основних частинок можна отримати всі відомі адрони, символізувало головний тріумф теорії кварків. Але незважаючи на цей успіх, лише за кілька років вдалося отримати прямі фізичні докази існування кварків.

Ці докази були отримані у 1969 р. у серії історичних експериментів, проведених на великому лінійному прискорювачі у Станфорді (Каліфорнія, США) – СЛАК. Станфордські експериментатори міркували просто. Якщо в протоні справді існують кварки, можна спостерігати зіткнення з цими частинками всередині протона. Потрібний лише суб'ядерний "снаряд", який можна було б спрямувати прямо в надра протона. Використовувати для цієї мети інший адрон марно, оскільки він має такі самі розміри, як і протон. Ідеальним снарядом міг би стати лептон, наприклад, електрон. Так як електрон не бере участі в сильній взаємодії, він не "ув'язне" в середовищі, яке утворюють кварки. Разом з тим, електрон може відчути присутність кварків завдяки наявності у них електричного заряду.

Таблиця 2

Три аромати кварків, u, d і s, відповідають заряди +2/3, -1/3 і -1/3; вони комбінуються по три, утворюючи вісім баріонів, наведених у таблиці. Пари кварк-антикварк утворюють мезони. (Деякі комбінації, такі як sss опущені.)

У станфордському експерименті трикілометровий прискорювач по суті виконував роль гігантського електронного мікроскопа, який дозволив отримати зображення нутрощі протона. Простий електронний мікроскоп дає можливість розрізняти деталі розміром не більше однієї мільйонної сантиметра. Протон у кілька десятків мільйонів разів менше, і його можна "промацати" тільки електронами, розігнаними до енергії 2.1010 еВ. У період станфордських експериментів лише деякі фізики дотримувалися спрощеної теорії кварків. Більшість вчених очікувало, що електрони відхилятимуться електричними зарядами протонів, але вважалося, що заряд рівномірно розподілений усередині протона. Якби це було справді так, відбувалося б переважно слабке розсіювання електронів, тобто. при проходженні через протони електрони не зазнавали б сильних відхилень. Експеримент показав, що картина розсіювання різко відрізняється від гаданої. Все відбувалося так, ніби деякі електрони налітали на крихітні тверді вкраплення і відскакували від них під найнеймовірнішими кутами. Тепер ми знаємо, що такими жорсткими вкрапленнями всередині протонів є кварки.

У 1974 р. спрощеним варіантом теорії кварків, яка на той час отримала визнання серед теоретиків, було завдано чутливого удару. З інтервалом у кілька днів дві групи американських фізиків - одна в Станфорді на чолі з Бартоном Ріхтером, інша в Брукхейвенській національній лабораторії під керівництвом Семюела Тінга - оголосили про відкриття незалежно один від одного нового адрона, який отримав назву пси-частинки. Саме собою відкриття нового адрону навряд було б особливо визначним, якби одна обставина: річ у цьому, що у схемі, запропонованої теорією кварків, був місця для жодної нової частки. Усі можливі комбінації з і-, d- та s-кварків та їх антикварків були вже "витрачені". З чого складається пси-частка?

Проблему вдалося вирішити, звернувшись до ідеї, яка вже деякий час гасала в повітрі: повинен існувати четвертий аромат, який до того нікому не доводилося спостерігати. Новий аромат вже мав свою назву – charm (чарівність), або с. Було висловлено припущення, що пси-частка - це мезон, що складається з с-кварка та с-антикварка (с), тобто. cc. Так як антикварки є носіями антиаромату, чарівність у пси-частинки нейтралізується, і тому експериментального підтвердження існування нового аромату (чарівності) довелося чекати доти, доки не вдалося виявити мезони, до складу яких зачаровані кварки входили в парі з антикваркампом інших ароматів. . Нині відома ціла низка зачарованих частинок. Всі вони дуже важкі, так що зачарований кварк виявився важчим за дивний кварок.

Описана вище ситуація повторилася 1977 р., коли на сцену вийшов так званий іпсілон-мезон (ІПСІЛОН). Цього разу без особливих коливань був запроваджений п'ятий аромат, який отримав назву b-кварк (від bottom – дно, а частіше beauty – краса, чи краса). Іпсілон-мезон являє собою пару кварк-антикварк, що складається з b-кварків, і тому він має приховану красу; але, як і попередньому випадку, інша комбінація кварків дозволила зрештою виявити " красу " .

Про відносні маси кварків можна судити хоча б з того, що найлегший з мезонів, півонія, складається з пар і-та d-кварків з антикварками. Псі-мезон приблизно в 27 разів, а іпсілон-мезон не менш ніж у 75 разів важчий за півонію.

Поступове розширення списку відомих ароматів відбувалося паралельно до збільшення числа лептонів; тому постало очевидне питання, чи буде колись кінець. Кварки були введені для того, щоб спростити опис всієї різноманітності адронів, але й зараз є відчуття, що список часток знову зростає надто швидко.

З часів Демокрита основна ідея атомізму полягає у визнанні того, що в досить малих масштабах повинні існувати справді елементарні частинки, з комбінацій яких складається оточуюча речовина. Атомістика приваблива тим, що неподільні (за визначенням) фундаментальні частки мають існувати в дуже обмеженому числі. Різноманітність природи обумовлено великою кількістю складових частин, які комбінацій. Коли виявилося, що існує безліч різних атомних ядер, зникла надія, що те, що ми сьогодні називаємо атомами, відповідає уявленню стародавніх греків про елементарні частинки речовини. І хоча за традицією ми продовжуємо говорити про різні хімічні "елементи", відомо, що атоми зовсім не елементарні, а складаються з протонів, нейтронів та електронів. І якщо кількість кварків виявляється занадто великим, виникає спокуса припустити, що і вони є складними системами, що складаються з більш дрібних частинок.

Хоча з вказаної причини і існує деяка незадоволеність кварковою схемою, більшість фізиків вважає кварки справді елементарними частинками - точковими, неподільними і не мають внутрішньої структури. Щодо цього вони нагадують пептони, і вже давно передбачається, що між цими двома різними, але подібними за своєю структурою сімействами має існувати глибокий взаємозв'язок. Підстави для подібної точки зору виникають із порівняння властивостей лептонів та кварків (табл. 3). Лептони можна згрупувати попарно, зіставивши кожному зарядженому лептон відповідне нейтрино. Кварки також можна згрупувати попарно. Табл. 3 складена таким чином, що структурою кожна клітина повторює розташовану безпосередньо перед нею. Наприклад, у другій клітині мюон представлений як "важкий електрон", а зачарований і дивний кварки - як важкі варіанти і-та d-кварків. З наступної клітини видно, що тау-лептон є ще більш важким "електроном", а b-кварк - великоваговим різновидом d-кварка. Для повної аналогії необхідні ще одне (тау-лептоніо) нейтрино і шостий аромат кварків, що вже отримав назву істинного. (Truth, t).У період роботи над цією книгою експериментальні дані на користь існування t-кварків не були досить переконливими, і деякі фізики сумнівалися в тому, що t-кварки взагалі існують.

Таблиця 3

Лептони та кварки природно поєднуються в пари. як показано у таблиці. Навколишній світ складається з чотирьох перших частинок. Але наступні групи, мабуть, повторюють верхню і складаються, нейтрино кроні, з вкрай нестабільних частинок.

Чи можуть бути четверта, п'ята і т.д. пари, що містять ще важчі частки? Якщо так, то наступне покоління прискорювачів, можливо, дасть фізикам можливість виявити такі частинки. Проте висловлюється цікаве міркування, з якого випливає, що інших пар, крім трьох названих, немає. Це міркування полягає в числі типів нейтрино. Ми невдовзі дізнаємося, що на момент Великого вибуху, що ознаменував виникнення Всесвіту, відбувалося інтенсивне народження нейтрино. Своєрідна демократія гарантує кожному виду частинок однакову з іншими частку енергії; тому, що більше різних типів нейтрино, то більше енергії міститься у морі нейтрино, що заповнює космічний простір. Обчислення показують, що й існує більше трьох різновидів нейтрино, то гравітація, створювана усіма ними, надавала б сильний вплив на ядерні процеси, що протікали в перші кілька хвилин життя Всесвіту. Отже, з цих непрямих міркувань слід дуже правдоподібний висновок у тому, що трьома парами, показаними в табл. 3, вичерпуються всі кварки та лептони, які існують у природі.

Цікаво відзначити, що вся звичайна речовина у Всесвіті складається лише з двох найлегших лептонів (електрона та електронного нейтрино) та двох найлегших кварків ( іі d).Якби всі інші лептони і кварки раптово припинили своє існування, то в навколишньому світі, мабуть, мало що змінилося б.

Можливо, більш важкі кварки та лептони відіграють роль свого роду дублерів найлегших кварків та лептонів. Всі вони нестабільні та швидко розпадаються на частинки, розташовані у верхній клітині. Наприклад, тау-лептон і мюон розпадаються на електрони, тоді як дивні, зачаровані і красиві частинки досить швидко розпадаються або на нейтрони або протони (у разі баріонів) або на лептони (у разі мезонів). Виникає питання: для чогоіснують усі ці частинки другого та третього поколінь? Навіщо вони знадобилися природі?

Частинки - переносники взаємодій

Шістьма парами лептонів і кварків, що утворюють будівельний матеріал речовини, не вичерпується перелік відомих частинок. Деякі з них, наприклад, фотон, не включені в кваркову схему. Частинки, "що залишилися за бортом", не є "цегликами світобудови", а утворюють свого роду "клей", що не дозволяє світові розпадатися на частини, тобто. вони пов'язані з чотирма фундаментальними взаємодіями.

Пам'ятаю, як у дитинстві мені розповідали, що Місяць змушує океани підніматися та опускатися під час щоденних припливів та відливів. Для мене завжди було загадкою, яким чином океан дізнається, де знаходиться Місяць, і слідує за його рухом у небі. Коли вже в школі я дізнався про гравітацію, моє подив тільки посилилося. Яким чином Місяць, подолавши чверть мільйона кілометрів порожнього простору, примудряється "дотягтися" до океану? Стандартна відповідь - Місяць створює в цьому порожньому просторі гравітаційне поле, дія якого досягає океану, наводячи його в рух, - звичайно, мав якийсь сенс, але все ж таки не задовольняв мене до кінця. Адже ми не можемо бачити гравітаційне поле Місяця. Може, так тільки кажуть? Хіба це справді пояснює щось? Мені завжди здавалося, що Місяць повинен якимось чином повідомляти океан, де він знаходиться. Між Місяцем та океаном має відбуватися якийсь обмін сигналами, щоб вода знала, куди рухатися.

Згодом з'ясувалося, що уявлення про силу, що передається через простір у формі сигналу, не така вже далеко від сучасного підходу до цієї проблеми. Щоб зрозуміти, як виникає таке уявлення, слід розглянути докладніше природу силового поля. Як приклад виберемо не океанські припливи, а простіше явище: два електрони зближуються, а потім під дією електростатичного відштовхування розлітаються в різні боки. Фізики називають цей процес проблемою розсіювання. Зрозуміло, електрони не штовхають один одного буквально. Вони взаємодіють на відстані через електромагнітне поле, що породжується кожним електроном.

Рис.11. Розсіювання двох заряджених частинок. Траєкторії частинок викривляються в міру їхнього зближення внаслідок дії сили електричного відштовхування.

Неважко уявити картину розсіювання електрона на електроні. Спочатку електрони розділені великою відстанню і слабко впливають друг на друга. Кожен електрон рухається майже прямолінійно (рис. 11). Потім, у міру того, як в роботу включаються сили відштовхування, траєкторії електронів починають викривлятися, поки частинки максимально не зблизяться; після цього траєкторії розходяться, а електрони розлітаються, знову починаючи рухатися прямолінійними, але вже розбіжними траєкторіями. Модель такого роду неважко продемонструвати у лабораторії, використовуючи замість електронів електрично заряджені кульки. І знову постає питання: звідки частка "знає", де знаходиться інша частка, і відповідно до цього змінює свій рух.

Хоча картина викривлених траєкторій електронів досить наочна, вона у низці стосунків зовсім непридатна. Річ у тім, що електрони - квантові частки та його поведінка підпорядковується специфічним законам квантової фізики. Насамперед електрони не рухаються у просторі цілком певними траєкторіями. Ми ще можемо тим чи іншим способом визначити початкову і кінцеву точки шляху - до і після розсіювання, сам шлях у проміжку між початком і кінцем руху залишається невідомим і невизначеним. Крім того, інтуїтивне уявлення про безперервний обмін енергією та імпульсом між електроном і полем, що як би прискорює електрон, суперечить існуванню фотонів. Енергія та імпульс можуть переноситися полемлише порціями, чи квантами. Більш точну картину обурення, що вноситься полем у рух електрона, ми отримаємо, припустивши, що електрон, поглинаючи фотон поля, ніби відчуває раптовий поштовх. Отже, на квантовому рівні акт розсіювання електрона на електроні можна зобразити, як показано на рис. 12. Хвиляста лінія, що з'єднує траєкторії двох електронів, відповідає фотону, випущеному одним електроном і поглиненим іншим. Тепер акт розсіювання постає як раптова зміна напрямку руху кожного електрона

Рис.12. Квантовий опис розсіювання заряджених частинок. Взаємодія частинок обумовлена ​​обміном переносником взаємодії, або віртуальним фотоном (хвиляста лінія).

Діаграми такого роду вперше застосував Річард Фейнман для наочного подання різних членів рівняння, і спочатку вони мали суто символічне значення. Але потім діаграми Фейнмана стали використовуватиме схематичного зображення взаємодій частинок. Такі картинки як би доповнюють інтуїцію фізика, проте їх слід тлумачити певною часткою обережності. Наприклад, у траєкторії електрона ніколи не спостерігається різкого зламу. Оскільки нам відомі тільки початкове та кінцеве положення електронів, ми не знаємо точно моменту, коли відбувається обмін фотоном, і яка з часток випромінює, а яка поглинає фотон. Всі ці деталі приховані пеленою квантової невизначеності.

Незважаючи на це застереження, діаграми Фейнмана виявилися ефективним засобом квантового опису взаємодії. Фотон, яким обмінюються електрони, можна розглядати як свого роду посланця одного з електронів, що повідомляє іншому: "Я тут, так що ворушись!". Зрозуміло, всі квантові процеси мають імовірнісний характер, тому подібний обмін відбувається лише з певною ймовірністю. Може статися, що електрони обміняються двома і більше фотонами (мал. 13), хоча це менш імовірно.

Важливо усвідомлювати, що насправді ми не бачимо фотонів, що снують від одного електрона до іншого. Переносники взаємодії – "внутрішня справа" двох електронів. Вони існують виключно для того, щоб повідомляти електрони, як рухатися, і, хоча вони переносять енергію та імпульс, відповідні закони збереження класичної фізики на них не поширюються. Фотони в цьому випадку можна уподібнити до м'яча, яким обмінюються на корті тенісисти. Подібно до того, як тенісний м'яч визначає поведінку тенісистів на ігровому майданчику, фотон впливає на поведінку електронів.

Успішне опис взаємодії з допомогою частки-переносника супроводжувалося розширенням поняття фотона: фотон виявляється як частинкою видимого нами світла, а й примарною частинкою, яку " бачать " лише заряджені частки, зазнають розсіяння. Інколи спостерігаються нами фотони називають реальними,а фотони, що переносять взаємодію, - віртуальними,що нагадує про їх швидкоплинне, майже примарне існування. Різниця між реальними та віртуальними фотонами дещо умовна, проте ці поняття набули широкого поширення.

Опис електромагнітної взаємодії з використанням поняття віртуальних фотонів – його переносників – за своїм значенням виходить за рамки просто ілюстрацій квантового характеру. Йдеться про продуману до дрібних деталей і оснащену досконалим математичним апаратом теорії, відомої під назвою квантової електродинаміки,скорочено КЕД. Коли КЕД була вперше сформульована (це сталося невдовзі після Другої світової війни), фізики отримали своє розпорядження теорію, що задовольняє основним принципам як квантової теорії, і теорії відносності. Це чудова нагода побачити спільні прояви двох важливих аспектів нової фізики та. перевірити їх експериментально.

Теоретично виробництво КЕД стало видатним досягненням. Більш ранні дослідження взаємодії фотонів та електронів мали дуже обмежений успіх через математичні труднощі. Але якщо теоретики навчилися правильно проводити обчислення, все інше ставало місце. КЕД запропонувала процедуру отримання результатів будь-якого складного процесу за участю фотонів і електронів.

Рис.13. Розсіювання електронів обумовлено обміном двома віртуальними фотонами. Такі процеси становлять невелику поправку до основного процесу, зображеного на рис. 11

Щоб перевірити, наскільки добре теорія узгоджується з реальністю, фізики зосередили увагу на двох ефектах, що становили особливий інтерес. Перший стосувався енергетичних рівнів атома водню – найпростішого атома. КЕД передбачала, що рівні мають бути трохи зміщені щодо положення, яке вони займали б, якби не існувало віртуальних фотонів. Теорія дуже точно передбачала величину цього усунення. Експеримент з виявлення та вимірювання усунення з граничною точністю здійснив Вілліс Лемб з Університету шт. Арізона. До загального захоплення результати обчислень чудово збігалися з експериментальними даними.

Друга вирішальна перевірка КЕД стосувалася дуже малої поправки до свого магнітного моменту електрона. І знову результати теоретичних розрахунків та експерименту повністю збіглися. Теоретики почали уточнювати обчислення, експериментатори – удосконалити прилади. Але, хоча точність як теоретичних передбачень, і експериментальних результатів безперервно підвищувалася, відповідність між КЭД і експериментом залишалося бездоганним. Нині теоретичні та експериментальні результати, як і раніше, узгоджуються в межах досягнутої точності, що означає збіг більше дев'яти знаків після коми. Така разюча відповідність дає право вважати КЕД найбільш досконалою з існуючих природничих теорій.

Чи треба говорити, що після такого тріумфу КЕД була прийнята як модель для квантового опису трьох інших фундаментальних взаємодій. Зрозуміло, полям, що з іншими взаємодіями, повинні відповідати інші частки-переносники. Для опису гравітації було введено гравітон,що грає таку ж роль, як фотон. При гравітаційному взаємодії двох частинок між ними відбувається обмін гравітонами. Цю взаємодію можна уявити за допомогою діаграм, що нагадують ті, що показані на рис. 12 і 13. Саме гравітони переносять сигнали від Місяця океанам, дотримуючись яких піднімаються під час припливів і опускаються при відливах. Гравітони, що снують між Землею та Сонцем, утримують нашу планету на орбіті. Гравітони міцно приковують нас до Землі.

Подібно до фотонів, гравітони рухаються зі швидкістю світла, отже, гравітони - це частинки з "нульовою масою спокою". Але на цьому подібність між гравітонами та фотонами закінчується. У той час як фотон має 1 спин, спин гравітону дорівнює 2.

Таблиця 4

Частинки-переносники чотирьох фундаментальних взаємодій. Маса виражена в одиницях маси протону.

Це важлива відмінність, оскільки воно визначає напрямок сили: при електромагнітній взаємодії однойменно заряджені частинки, наприклад електрони, відштовхуються, а при гравітаційному - всі частки притягуються одна до одної.

Гравітони можуть бути реальними та віртуальними. Реальний гравітон - це не що інше, як квант гравітаційної хвилі, подібно до того, як реальний фотон - квант електромагнітної хвилі. У принципі реальні гравітони можна "спостерігати". Але оскільки гравітаційна взаємодія неймовірно слабка, гравітони не вдається детектувати безпосередньо. Взаємодія гравітонів з іншими квантовими частинками настільки слабка, що ймовірність розсіювання або поглинання гравітону, наприклад протоном нескінченно мала.

Основна ідея обміну частинками-переносниками поширюється і інші взаємодії (табл. 4) - слабке і сильне. Однак у деталях є важливі відмінності. Нагадаємо, що сильна взаємодія забезпечує зв'язок між кварками. Такий зв'язок може створити силове поле, подібне до електромагнітного, але більш складне. Електричні сили призводять до утворення пов'язаного стану двох частинок із протилежними зарядами знаків. У разі кварків виникають пов'язані стани трьох частинок, що свідчить про складніший характер силового поля, якому відповідають три різновиди "заряду". Частинки - переносники взаємодії між кварками, що пов'язують їх попарно чи трійками, називають глюонів.

У разі слабкої взаємодії ситуація дещо інша. Радіус цієї взаємодії надзвичайно малий. Тому переносниками слабкої взаємодії мають бути частки з більшими масами спокою. Енергію, укладену в такій масі, доводиться "позичати" відповідно до принципу невизначеності Гейзенберга, про який вже йшлося на с. 50. Але оскільки " взята в борг " маса (і, отже, енергія) настільки велика, принцип невизначеності вимагає, щоб термін погашення такого кредиту був надзвичайно коротким - лише близько 10-28с. Такі короткоживучі частинки не встигають відійти особливо далеко, і радіус взаємодії, що переноситься ними, дуже малий.

Насправді є два типи переносників слабкої взаємодії. Один з них у всьому, крім маси спокою, подібний до фотону. Ці частки називають Z-частинками. По суті Z-частинки є новим різновидом світла. Інший тип переносників слабкої взаємодії, W-частинки, відрізняються від Z-частинок наявністю електричного заряду. У гол. 7 ми обговоримо докладніше властивості Z- і W-часток, відкриті лише 1983 р.

Класифікація частинок на кварки, лептони та переносники взаємодій завершує перелік відомих субатомних частинок. Кожна з названих частинок грає свою, але вирішальну роль у формуванні Всесвіту. Якби не було частинок-переносників, не існувало б і взаємодій, і кожна частка залишилася б у невіданні щодо своїх партнерів. Не могли б виникнути складні системи, будь-яка діяльність була б неможлива. Без кварків не було б ні атомних ядер, ні сонячного світла. Без лептонів не могли б існувати атоми, не виникли б хімічні структури та саме життя.

Якими є завдання фізики елементарних частинок?

Впливова британська газета "Гардіан" одного разу опублікувала редакційну статтю, в якій ставиться під питання доцільність розвитку фізики елементарних частинок - дорогого підприємства, яке поглинає не лише помітну частку національного бюджету науки, а й левову частку найкращих умів. "Чи знають фізики, що вони роблять? - Запитувала "Гардіан". - Якщо навіть знають, то яка від цього користь? Кому, крім фізиків, потрібні всі ці частинки?"

Через кілька місяців після цієї публікації мені довелося бути присутнім у Балтіморі на лекції Джорджа Кіуорта, радника президента США з науки. Кіуорт також звернувся до фізики елементарних частинок, але його лекція була витримана у зовсім іншому тоні. Американські фізики були під враженням недавнього повідомлення з ЦЕРНу, провідної Європейської лабораторії з фізики елементарних частинок, про відкриття фундаментальних W- та Z-часток, які вдалося нарешті отримати на великому протон-антипротонному прискорювачі на зустрічних пучках (колайдері). Американці звикли, що всі сенсаційні відкриття відбуваються у їхніх лабораторіях фізики високих енергій. Чи не є те, що вони поступилися пальмою першості, ознакою наукового і навіть національного занепаду?

Кіуорт не викликав сумнівів, що для процвітання США взагалі і американської економіки зокрема необхідно, щоб країна займала передові рубежі в наукових дослідженнях. Основні проекти фундаментальних досліджень, заявив Кіуорт, знаходяться на вістрі прогресу. Сполучені Штати повинні повернути свою перевагу в галузі фізики елементарних частинок,

Того ж тижня інформаційними каналами пролунали повідомлення про американський проект гігантського прискорювача, призначеного для проведення нового покоління експериментів з фізики елементарних частинок. Основні витрати передбачалися у розмірі 2 млрд. дол., що робило цей прискорювач найдорожчою машиною з будь-коли побудованих людиною. Цей гігант дядечка Сема, в порівнянні з яким навіть новий прискорювач ЦЕРН ЛЕП здасться карликом, настільки великий, що всередині його кільця могла б повністю розміститися держава Люксембург! Гігантські надпровідні магніти призначені для створення інтенсивних магнітних полів, які загортатимуть пучок частинок, спрямовуючи його вздовж кільцеподібної камери; вона є настільки величезною спорудою, що новий прискорювач передбачається розмістити в пустелі. Хотілося б знати, що думає із цього приводу редактор газети "Гардіан".

Відома під назвою Надпровідний суперколайдер (Superconducting Super Collider, SSC), але найчастіше іменована "де-зертрон" (від англ. desert -пустелі. - ред.),ця жахлива машина зможе прискорювати протони до енергій, що приблизно в 20 тис. разів перевищують енергію (масу) спокою. Ці цифри можна інтерпретувати по-різному. При максимальному прискоренні частки рухатимуться зі швидкістю всього на 1 км/год менше швидкості світла - граничної швидкості у Всесвіті. Релятивістські ефекти при цьому настільки великі, що маса кожної частки в 20 тис. разів більша, ніж у стані спокою. У системі, пов'язаної з такою часткою, час розтягнуто настільки, що 1 с відповідає 5,5 год у системі відліку. Кожен кілометр камери, по якій проноситься частка, "здаватиметься" їй стиснутим лише до 5,0 см.

Що за крайня потреба змушує держави витрачати такі величезні ресурси на дедалі більше руйнівне розщеплення атома? Чи є якась практична користь у таких дослідженнях?

Будь-якій великій науці, безумовно, не чужий дух боротьби за національний пріоритет. Тут так само, як у мистецтві чи спорті, приємно завойовувати призи та світове визнання. Фізика елементарних частинок стала свого роду символом державної сили. Якщо вона розвивається успішно і дає відчутні результати, це свідчить у тому, що наука, техніка, як і економіка країни загалом, перебувають у основному належному рівні. Це підтримує впевненість у високій якості продукції інших галузей технології більш загального призначення. Для створення прискорювача та супутнього обладнання потрібен дуже високий рівень професіоналізму. Накопичений при розробці нових технологій цінний досвід може вплинути на інші напрями наукових досліджень. Наприклад, науково-дослідні розробки надпровідних магнітів, необхідних для "дезертрона", проводяться в США протягом двадцяти років. Проте вони не приносять прямої вигоди і тому їх важко оцінити. А чи немає якихось більш відчутних результатів?

На підтримку фундаментальних досліджень іноді доводиться чути інший аргумент. Фізика зазвичай випереджає технологію приблизно на п'ятдесят років. Практичне застосування того чи іншого наукового відкриття спочатку аж ніяк не очевидне, проте лише небагато з значних досягнень фундаментальної фізики не знайшли з часом практичних додатків. Згадаймо теорію електромагнетизму Максвелла: чи міг її творець передбачати створення та успіхи сучасних телекомунікації та електроніки? А слова Резерфорда про те, що ядерна енергія навряд чи знайде практичне застосування? Чи можна передбачити, до чого здатне привести розвиток фізики елементарних частинок, які вдасться виявити нові сили та нові принципи, які розширять наше розуміння навколишнього світу та дадуть нам владу над ширшим колом фізичних явищ. А це може призвести до розвитку не менш революційних за своїм характером технологій, ніж радіо чи ядерна енергетика.

Більшість розділів науки зрештою знаходили і певне військове застосування. У цьому плані фізика елементарних частинок (на відміну ядерної фізики) поки що залишалася недоторканною. За випадковим збігом обставин лекція Кіуорта збіглася з рекламним галасом навколо запропонованого президентом Рейганом спірного проекту створення протиракетної, так званої пучкової зброї (даний проект є частиною програми, що отримала назву "Стратегічна оборонна ініціатива", СОІ). Суть цього проекту використання проти ракет противника пучків частинок високої енергії. Таке застосування фізики елементарних частинок виглядає воістину зловісним.

Переважає думка, що створення таких пристроїв неможливо. Більшість учених, які працюють у галузі фізики елементарних частинок, вважають ці ідеї абсурдними та протиприродними, різко висловлюються проти пропозиції президента. Засудивши вчених, Кіуорт закликав їх "поміркувати над тим, яку роль вони можуть відіграти" у реалізації проекту пучкової зброї. Це звернення Кіуорта до фізиків (звичайно, суто випадково) було за його словами щодо фінансування фізики високих енергій.

На моє тверде переконання, фізикам, які працюють у галузі високих енергій, немає потреби виправдовувати необхідність фундаментальних досліджень посиланнями на додатки (особливо військові), історичні аналоги чи невиразні обіцянки можливих технічних чудес. Фізики проводять ці дослідження насамперед в ім'я свого незнищенного бажання дізнатися, як улаштований наш світ, прагнення детальніше зрозуміти природу. Фізика елементарних частинок немає собі рівних серед інших видів людської діяльності. Протягом двох з половиною тисячоліть людство прагнуло знайти початкові "цеглинки" світобудови, і тепер ми близькі до кінцевої мети. Гігантські установки допоможуть нам проникнути в саме серце матерії та вирвати у природи її найпотаємніші таємниці. Людство можуть очікувати несподіваних додатків нових відкриттів, невідомих раніше технологій, але може виявитися, що фізика високих енергій нічого не дасть для практики. Але й від величного собору чи концертного залу трохи практичної користі. У зв'язку з цим не можна не згадати слова Фарадея, який якось помітив: "Що користь від новонародженого?". Далекі від практики види людської діяльності, до яких належить і фізика елементарних частинок, є свідченням прояву людського духу, без якого ми були б приречені в нашому зайве матеріальному та прагматичному світі.

Парадокси субатомного світу

Давайте підіб'ємо деякі підсумки, чітко позначивши всі відомі нам парадокси субатомного світу.

1. На рівні атома, ядра та елементарної частинки матерія має двоїстий аспект, який в одній ситуації проявляється як частинки, а в іншій – як хвилі. Причому частка має більш менш певне місце розташування, а хвиля поширюється на всі боки в просторі.

2. Подвійна природа матерії обумовлює «квантовий ефект», що полягає в тому, що знаходиться в обмеженому обсязі простору частка починає посилено рухатися, і чим значніше обмеження, тим вища швидкість. Результатом типового «квантового ефекту» є твердість матерії, ідентичність атомів одного хімічного елемента та його висока механічна стійкість.

Оскільки обмеження обсягу атома і особливо ядра дуже значні, швидкості руху частинок надзвичайно великі. Для дослідження субатомного світу доводиться використати релятивістську фізику.

3. Атом зовсім не подібний до маленької планетарної системи. Навколо ядра обертаються не частинки - електрони, а ймовірні хвилі, причому електрон може переходити з орбіти на орбіту, поглинаючи або випромінюючи енергію у вигляді фотона.

4. На субатомному рівні є не тверді матеріальні об'єкти класичної фізики, а хвилеві імовірнісні моделі, які відбивають ймовірність існування взаємозв'язків

5. Елементарні частки не елементарні, а надзвичайно складні.

6. Всім відомим елементарним частинкам відповідають свої античастинки. Пари частинок та античастинок виникають за наявності достатньої кількості енергії та перетворюються на чисту енергію при зворотному процесі анігіляції.

7. При зіткненнях частки здатні переходити одна в іншу: наприклад, при зіткненні протона і нейтрону народжується пі-мезон і т.д.

8. Ніякий експеримент не може призвести до одночасно точного виміру динамічних змінних: наприклад, невизначеність положення події в часі виявляється пов'язаною з невизначеністю кількості енергії так само, як невизначеність просторового положення частки виявляє зв'язок з невизначеністю її імпульсу.

9. Маса є однією із форм енергії; оскільки енергія - це динамічна величина, пов'язана з процесом, частка сприймається як динамічний процес, що використовує енергію, яка виявляє себе у вигляді маси частки.

10. Субатомні частинки одночасно ділимо і неподільні. У процесі зіткнення енергія двох частинок перерозподіляється та утворюються такі ж частки. А якщо енергія досить велика, то крім таких, як вихідні, можуть утворитися додатково нові частинки.

11. Сили взаємного тяжіння та відштовхування між частинками здатні перетворюватися на такі ж частинки.

12. Світ частинок не можна розкласти на найменші складові; частка не може бути ізольованою.

13. Усередині атома матерія немає у певних місцях, а, скоріш, «може існувати»; атомні явища не відбуваються у певних місцях і певним чином, напевно, а, швидше, «можуть відбуватися».

14. На результат експерименту впливає система підготовки та вимірювання, кінцевою ланкою якої є спостерігач. Властивості об'єкта мають значення лише в контексті взаємодії об'єкта зі спостерігачем, бо спостерігач вирішує, яким чином він здійснюватиме вимірювання, і в залежності від свого рішення отримує характеристику якості об'єкта, що спостерігається.

15. У субатомному світі діють нелокальні зв'язки.

Здавалося б, досить складнощів і плутанини в субатомному світі, що лежить в основі макросвіту. Але немає! Це ще не все.

Реальність, яка була відкрита в результаті вивчення субатомного світу, виявила єдність понять, що здавались досі протилежними і навіть непримиренними. Мало того, що частки одночасно ділимо і неподільні, речовина одночасно переривчаста і безперервна, енергія перетворюється на частинки і навпаки і т. д., релятивістська фізика об'єднала навіть поняття простору і часу. Саме ця основна єдність, яка існує у вищому вимірі (чотиривимірний простір-час), є основою для об'єднання всіх протилежних понять.

Введення поняття ймовірнісних хвиль, яке певною мірою вирішило парадокс «частка – хвиля», перемістивши його в абсолютно новий контекст, призвело до виникнення нової пари набагато більш глобальних протиставлень: існування та неіснування(1). Атомна реальність лежить поза і цього протиставлення.

Можливо, це протиставлення найважче сприйняття з боку нашої свідомості. У фізиці можна побудувати конкретні моделі, що показують перехід із стану частинок у стан хвиль і назад. Але жодна модель неспроможна пояснити перехід від існування до неіснуванню. Жодний фізичний процес не можна використовувати для пояснення переходу зі стану, що називається віртуальною частинкою, до стану спокою у вакуумі, де ці об'єкти зникають.

Ми не можемо стверджувати, що атомна частка існує в тій чи іншій точці, і не можемо стверджувати, що її там немає. Будучи імовірнісною схемою, частка може існувати (одночасно!) у різних точках і бути дивним різновидом фізичної реальності, щось середнє між існуванням і неіснуванням. Тому ми можемо описати стан частки у термінах фіксованих протипоставлених понять (чорне – біле, плюс – мінус, холодно – тепло тощо. буд.). Частка не знаходиться у певній точці і не відсутня там. Вона не переміщається і не спочиває. Змінюється лише можлива схема, тобто тенденція частки перебувати у певних точках.

Найточніше цей парадокс висловив Роберт Оппенгеймер, сказавши: «Якщо ми запитаємо, наприклад, чи постійно знаходження електрона, потрібно сказати „ні“, якщо ми запитаємо, чи змінюється місцезнаходження електрона з часом, потрібно сказати „ні“, якщо ми запитаємо, чи нерухомий електрон, треба сказати „ні“, якщо ми запитаємо, чи рухається він, треба сказати „ні“». Краще не скажеш!

Невипадково В. Гейзенберг зізнавався: «Я пам'ятаю численні суперечки з Богом до пізньої ночі, завершувалися визнанням нашої безпорадності; коли після суперечки я виходив на прогулянку до сусіднього парку, я знову і знову ставив собі одне й те саме питання: „Хіба може бути в природі стільки абсурду, скільки ми бачимо в результатах атомних експериментів?“»

Такі пари протилежних понять, як сила і матерія, частка і хвиля, рух і спокій, існування та неіснування, об'єднані в одночасну єдність, є сьогодні найскладнішим для усвідомлення становищем квантової теорії. З якими ще парадоксами, що перевертають усі наші уявлення з ніг на голову, зіткнеться наука, важко передбачити

Бурхливий світ . Але це ще не все. Здатність частинок реагувати на стиск шляхом збільшення швидкості руху говорить про фундаментальну рухливість матерії, яка стає очевидною при заглибленні в субатомний світ. У цьому світі більшість частинок прикута до молекулярних, атомних і ядерних структур, і всі вони не спочивають, а перебувають у стані хаотичного руху; вони рухливі за своєю природою. Квантова теорія показує, що речовина постійно рухається, не залишаючись ні на мить у стані спокою.

Наприклад, взявши до рук шматок заліза, ми не чуємо і не відчуваємо цього руху, воно, залізо, здається нам нерухомим і пасивним. Але варто розглянути цей «мертвий» шматок заліза під дуже сильним мікроскопом, який дозволить нам побачити все, що відбувається в атомі, ми побачимо щось зовсім інше. Згадаймо модель атома заліза, в якому двадцять шість електронів обертаються навколо ядра, що складається з двадцяти шести протонів і тридцяти нейтронів. Стрімкий вихор двадцяти шести електронів навколо ядра подібний до хаотичного і комах, що постійно змінюється. Просто дивно, як ці шалені електрони не стикаються один з одним. Складається враження, що всередині кожного є вбудований механізм, який пильно стежить за тим, щоб вони не стикалися.

А якщо ми заглянемо в ядро, то побачимо протони та нейтрони, що танцюють у шаленому ритмі ламбаду, причому танцюристи чергуються та пари змінюють партнерів. Словом, у «мертвому» металі в буквальному та фігуральному сенсі панує такий різноманітний рух протонів, нейтронів та електронів, який просто неможливо собі уявити.

Цей багатошаровий бурхливий світ складається з атомів і субатомних частинок, що рухаються різними орбітами з дикою швидкістю, «танцюючих» чудовий танець життя під музику, яку хтось написав. Але всі матеріальні предмети, які ми бачимо навколо себе, складаються з атомів, пов'язаних між собою внутрішньомолекулярними зв'язками різного типу і таким чином утворюють молекули. Тільки електрони в молекулі здійснюють рух навколо кожного атомного ядра, а навколо групи атомів. І ці молекули також перебувають у безперервному хаотичному коливальному русі, характер яких залежить від термічних умов навколо атомів.

Словом, у субатомному та атомному світі безроздільно панують ритм, рух та невпинна зміна. Але всі зміни не випадкові та не довільні. Вони слідують дуже чітким і ясним закономірностям: усі частинки того чи іншого різновиду абсолютно ідентичні за масою, величиною електричного заряду та іншими характерними показниками; всі заряджені частинки мають електричний заряд, який або дорівнює заряду електрона, або протилежний йому за знаком, або перевищує його вдвічі; та інші характеристики частинок можуть набувати не будь-які довільні значення, а лише обмежена їх кількість, що дозволяє вченим розділити частинки на кілька груп, які можуть бути також названі сім'ями (24).

Мимоволі напрошуються питання: хто написав музику для дивовижного танцю субатомних частинок, хто поставив інформаційну програму і навчив пари танцювати, коли почався цей танець? Іншими словами: як утворюється матерія, хто її створив, коли це сталося? Це питання, куди наука шукає відповіді.

На жаль, наше світосприйняття характеризується обмеженістю та приблизністю. Наше обмежене розуміння природи призводить до розробки обмежених «законів природи», які дозволяють описати велику кількість явищ, але найважливіші закони світобудови, що впливають на світогляд людини, як і раніше, залишаються для нас незвіданими.

«Позиція більшості фізиків нагадує світосприйняття шизофреніка, – каже теоретик квантової фізики Фріц Рорліх із Сіракузького університету. – З одного боку, вони ухвалюють стандартне тлумачення квантової теорії. З іншого боку, вони наполягають на дійсності квантових систем, навіть якщо такі принципово не спостерігаються».

Справді, дивна позиція, яку можна висловити так: «Я не збираюся думати про це, навіть якщо я знаю, що це правда». Ця позиція утримує багатьох фізиків від розгляду логічних наслідків найбільш вражаючих відкриттів квантової фізики. Як вказує Девід Мермін з Корнельського університету, фізики поділяються на три категорії: перша – незначна меншість, якій не дають спокою самі собою логічні наслідки, що напрошуються; друга – група, що уникає проблеми з допомогою безлічі міркувань і аргументів, здебільшого неспроможних; і, нарешті, третя категорія – ті, хто не має жодних міркувань, але це їх не хвилює. «Така позиція, звичайно, найзручніша», – зазначає Мермін (1).

Проте вчені усвідомлюють, що їх теорії, що описують явища природи, включаючи і опис «законів», є продукт людської свідомості, наслідки понятійної структури нашої картини світу, а чи не властивості самої реальності. Усі наукові моделі і теорії є лише наближення до справжнього стану справ. Жодна з них не може претендувати на істину в останній інстанції. Неостаточність теорій проявляється насамперед у використанні про «фундаментальных констант», тобто величин, значення яких виводяться з відповідних теорій, а визначаються емпірично. Квантова теорія не може пояснити, чому електрон має саме таку масу і такий електричний заряд, а теорія відносності не може пояснити саме таку величину швидкості світла.

Безумовно, наука ніколи не зможе створити ідеальну теорію, яка пояснить усе, але вона постійно повинна прагнути цього, хай навіть недосяжного рубежу. Бо чим вище встановлено планку, через яку має перестрибнути стрибун, тим більшу висоту він візьме, навіть якщо не встановить рекорду. І вчені, як стрибун на тренуваннях, постійно піднімають планку, послідовно розробляючи окремі приватні та приблизні теорії, кожна з яких більш точна, ніж попередня.

Сьогодні наука вже має низку приватних теорій і моделей, що досить успішно описують деякі сторони хвилової квантової реальності, що хвилює нас. Як вважають багато вчених, найбільш перспективними теоріями – точками опори для подальшого розвитку теоретичної фізики, що спирається на свідомість, є гіпотеза «бутстрапу» Джеффрі Чу, теорія Девіда Бома та теорія торсіонних полів. А унікальні експериментальні роботи російських учених під керівництвом академіка В. П. Казначєєва значною мірою підтверджують правильність підходів у дослідженні Всесвіту та Свідомості, закладених у зазначених гіпотезах та теоріях.

З книги Гіперборейське вчення автора Татищев Б Ю

2. 1. Парадокси сучасної Росії. Часи змінилися. Теперішнім «демократом» для продовження пограбування Росії та її народу доводиться докладати зусиль для «стабілізації економіки». А у «патріотів – державників» давно вже минули всі терміни, відпущені ним на

З книги Феномени інших світів автора Кульський Олександр

Глава 11. ПАРАДОКСИ, ЯКИХ НЕ БУЛО Одним із найнаріжніших, фундаментальних каменів, що лежать в основі традиційної фізики та філософії, є принцип причинності. Тобто «залізної» односпрямованості у взаєминах причини та наслідки. Спочатку, отже,

З книги Основи фізики духу автора Скляров Андрій Юрійович

Глава 6. Активні та пасивні об'єкти духовно-нематеріального світу як аналог живого та неживого матеріального світу. «Все жваво, але умовно ми вважаємо живим лише те, що досить сильно відчуває». К.Ціолковський У матеріальному макросвіті, як відомо, речовина (як один

З книги Останній завіт Дон Хуана: магія толтеків та езотерика духовності автора Каптен (Омкаров) Юрій (Артур) Леонардович

6. ПАРАДОКСИ ЗДОРОВ'Я З ПОЗИЦІЙ МАГІЇ І ДУХОВНОСТІ Хоча багато аспектів магії самозцілення вже було зазначено вище, і мені неодноразово довелося повторюватися, має сенс систематизувати і звести разом моменти, пов'язані з здобуттям незламного здоров'я за допомогою

З книги НЛО: Візитери з вічності автора Комісарів Віталій Сергійович

Парадокси древніх знань "... Букоренилися в нас поглядах на минуле пращур неоліту завжди представлявся в образі волохатого дитинчати, що ганяється за мамонтом. Але несподівані відкриття посипалися одне за одним..." Ким були наші предки? На це питання, здавалося, давно був

З книги Природа часу: Гіпотеза про походження та фізичну сутність часу автора Біч Анатолій Макарович

3.3. Загадки і парадокси часу Сумніви щодо того, чи включати або не включати в цю роботу цей розділ, не залишали мене до останньої хвилини. З одного боку, я хотів би спробувати пояснити деякі загадки часу та феномени парапсихології, але з іншого – це

З книги Життя без кордонів. Моральний закон автора

3.3.1. Фізичні парадокси часу «Влітку 1912 р. …газети Великобританії описали загадкову історію, що сталася в залізничному експресі, що прямував із Лондона до Глазго. Свідками пригоди в одному з вагонів виявилися двоє незнайомих один одному пасажирів.

З книги Вчення життя автора Реріх Олена Іванівна

З книги Книга 3. Шляхи. Дорога. Зустрічі автора Сидоров Георгій Олексійович

З книги Вчення життя автора Реріх Олена Іванівна

З книги Мистецтво управління світом автора Виноградський Броніслав Броніславович

[Символ приховання Матір'ю Світу Свого Обличчя від світу] Нагадаю Вам, що Мати Світу приховала Свій Обличчя від людства також і через космічні причини. Бо коли Люцифер вирішив принизити жінку для захоплення влади над людством, космічні умови сприяли такому.

З книги Життя без кордонів. Моральний Закон автора Жикаренцев Володимир Васильович

Управління станами Парадокси свідомості Як тільки виникає бажання покращити свій стан, отже, сталося погіршення. Як тільки збираєшся вдосконалювати себе, значить виявив нові недосконалості. Намір народжується там, де виявляється його

Як сни та почерк допоможуть виправити помилки минулого автора Ентіс Джек

Управління станами Парадокси великого Принципи розвитку свідомості можна виразити стійкими визначеннями: Внутрішній стан ясності в розумінні досконалості може виявлятися назовні як темрява нерозуміння. Внутрішній стан просування шляхом досконалого

З книги Код безсмертя. Правда і міфи про вічне життя автора Прокопенко Ігор Станіславович

Парадокси російського життя Закони та логіка в Росії не працюють, тому що головним законом у нашій країні є серце, центр, де сходяться всі протилежності. Серце судить про мир, людей та явища, виходячи з єдності світу і речей, тому для нього немає законів,

З книги автора

Розділ 14 Сни, які нас будять (Або сни-парадокси) РЕЧІ, або передбачувальні, сни найчастіше ми вирізняємо за яскравим забарвленням і гостротою відчуттів. Але так само і по ПАРАДОКСАЛЬНОСТІ сюжету чи образу… Повернемося до нашої Аліси. Я вирву з контексту парадоксально пов'язані образи

З книги автора

Глава 3. Парадокси довголіття Влітку 2013 року вчені зробили сенсаційний прогноз: буквально через 10 років середній термін життя людини може збільшитися вдвічі, а в дальшій перспективі є можливість перемогти старіння, а потім і смерть. Німецькі вчені з Кільського