Лекция № 8
Квантовая механика.
Элементарные частицы.
Квантовая механика была создана благодаря
открытиям А.А.Беккереля, Пьера и Марии Кюри, Д.Д.Томсона, М.Планка,
Э.Резерфорда, Н.Бора, Л.де Бройля, В.Гейзенберга, Э.Шредингера и др.
1896г.
Открытие радиоактивности (А.А.Беккерель)
1898г.
Открытие радия (П. и М.Кюри)
1900г.
Квантовая гипотеза (М.Планк)
1902г.
Открытие атомного ядра, планетарная модель атома (Э.Резерфорд)
1913г.
Квантовая теория атома (Н.Бор)
1924г.
Гипотеза о волновых свойствах микрочастиц (Л. Де Бройль)
1925-1926гг.
Квантовая механика (В.Гейзенберг, Э.Шредингер)
Корпускулярно-волновой
дуализм
Квантовый
объект – это не волна, и не частица. Поэтому экспериментальное изучение
микрообъектов предполагает использование двух типов приборов: один позволяет
изучать волновые свойства, другой – корпускулярные.
Принцип
дополнительности
При экспериментальном исследовании
микрообъектов могут быть получены точные данные либо об их энергиях и
импульсах(энергетически-импульсная картина), либо о поведении в пространстве и
времени (пространственно-временная картина).
Принцип
неопределенностей
Этот принцип определяет границы
применимости классических представлений при описании свойств микромира.
Микрочастица, обладая волновыми свойствами, не имеет траектории, а значит, не
имеет одновременно точных значений координаты и импульса.
,
где 
-
неопределенность координат; 
-
неопределенность импульса; 
- постоянная
Планка.
У
каждой частицы имеется античастица. У частицы и античастицы одинаковые масса
покоя, спин и время жизни.
Основные
характеристики элементарных частиц
·
Масса.
В зависимости от массы элементарные частицы делятся на легкие (лептоны),
средние (мезоны), тяжелые (барионы).
·
Время
жизни. В зависимости от времени жизни элементарные частицы
делятся на стабильные: электрон (t>5
1021лет), протон (t>5
1031лет), фотон и нейтрино; квазистабильные, распадающиеся при
слабом и электромагнитном взаимодействиях,
время жизни t>5
10-20сек (нейтрон t=15,3
мин); резонансы (неустойчивые короткоживущие 10-22-10-24сек
частицы, распадающиеся за счет сильного взаимодействия).
·
Электрический
заряд. Основной единицей электрического заряда в микромире
является заряд электрона, 1,6 10-19 Кл.
·
Спин
(англ. spin
– вращение) – собственный момент импульса микрочастицы, имеющий квантовую
природу; квантовая величина, отражающая вращение электрона вокруг своей оси
(обозначается буквой S
и может иметь только два значения: +1/2 или -1/2).
Тест
для самоконтроля
1.
Открытие
с которого началось изучение микромира
1.
1896г. Открытие радиоактивности (А.А.Беккерель)
2.
1898г. Открытие радия (П. и М.Кюри)
3.
1900г. Открытие квантовой постоянной (М.Планк)
4.
1902г. Открытие атомного ядра, планетарная модель атома (Э.Резерфорд)
2.
установите
соответствие между законом Квантовой механики и мировоззренческим принципом
неклассического естествознания
а) принцип корпускулярно-волнового
дуализма
б) принцип неопределенности
в) принцип дополнительности
г) постулаты Бора
1.
дуальность материи
2.
невозможность одновременного наблюдения вещественных и полевых свойств материи
3.
субъективность квантово-механических исследований
4.
дискретность законов и процессов микромира
3.
Частица
переносчики полей
1.
бозоны
2.
лептоны
3.
кварки
4.
барионы
4.
К
тяжелым частицам относятся
1.
мезоны
2.фотоны
3.лептоны
4.
кварки