Verbum

БО́ЗЕ—ЭЙНШТЭ́ЙНА СТАТЫ́СТЫКА,

фізічная статыстыка, якая апісвае фіз. ўласцівасці сістэм тоесных часціц з нулявым і цэлалікавым спінам (базонаў); адна з квантавых статыстык. Прапанавана Ш.Бозе для светлавых квантаў (фатонаў) і развіта А.Эйнштэйнам для часціц ідэальнага газу (1924).

Аснова Бозе—Эйнштэйна статыстыкі — Бозе—Эйнштэйна размеркаванне. Паводле Бозе—Эйнштэйна статыстыкі ў кожным квантавым стане сістэмы можа знаходзіцца любая колькасць базонаў. На падставе Бозе—Эйнштэйна статыстыкі тлумачацца макраскапічныя квантавыя эфекты звышправоднасці і звышцякучасці, а таксама залежнасць цеплаёмістасці цвёрдага цела ад т-ры, законы выпрамянення абсалютна чорнага цела і інш. фіз. з’явы, якія не мелі тлумачэння ў межах законаў класічнай фізікі. Пры высокіх т-рах і малой канцэнтрацыі часціц, калі эфекты спінавага несілавога ўзаемадзеяння можна не ўлічваць, Бозе—Эйнштэйна статыстыка пераходзіць у Больцмана статыстыку. Гл. таксама Фермі—Дзірака статыстыка, Статыстычная фізіка.

А.І.Болсун.

т. 3, с. 205

«ВЯЛІ́КАЕ АБ’ЯДНА́ННЕ»,

тэарэтычныя мадэлі квантавай тэорыі поля, у аснову якіх пакладзена ідэя адзінства моцных, эл.-магн. і слабых узаемадзеянняў пры звышвысокіх энергіях ці на звышмалых адлегласцях.

Падставай для стварэння «вялікага аб’яднання» з’явіліся эфекты вакууму квантавай тэорыі палёў; экранаванне эл. зараду і антыэкранаванне каляровага зараду ў квантавай хромадынаміцы, з чаго вынікае, што пры пэўным значэнні энергіі эфектыўныя зарады (канстанты ўзаемадзеяння) могуць супадаць. Ідэя «вялікага аб’яднання» эксперыментальна пацвярджаецца адзінай тэорыяй электраслабых узаемадзеянняў. «Вялікае аб’яднанне» тлумачыць квантаванне эл. зараду, прадказвае распад пратона і існаванне манаполяў магнітных. Энергія, пры якой адбываецца «вялікае аб’яднанне», блізкая да т.зв. планкаўскай масы (10​¹⁹ ГэВ) — энергіі, пры якой неабходна ўлічваць квантавыя гравітацыйныя з’явы, што дае падставы для аб’яднання ў такім падыходзе 4 відаў узаемадзеянняў (гл. Узаемадзеянні элементарных часціц).

Літ.:

Окунь Л.Б. Физика элементарных частиц. 2 изд. М., 1988.

А.Я.Таўкачоў.

т. 4, с. 356

ВЯРЧЭ́ННЕ ПЛО́СКАСЦІ ПАЛЯРЫЗА́ЦЫІ святла,

паварот плоскасці палярызацыі лінейна палярызаванага святла пры праходжанні яго праз некаторыя рэчывы; від падвойнага праменепраламлення. Адбываецца ў аптычна актыўных ізатопах асяроддзя і ў актыўных крышталях (гл. Аптычная актыўнасць), а таксама ў неактыўных рэчывах пры дзеянні на іх знешняга магнітнага поля (гл. Фарадэя эфект).

Пры вярчэнні плоскасці палярызацыі ў асяроддзі ўзнікаюць 2 эл.-магн. хвалі, палярызаваныя па крузе ў процілеглых напрамках вярчэння, з аднолькавымі амплітудамі і рознымі скарасцямі. У выніку гэтага плоскасць палярызацыі сумарнай хвалі паступова паварочваецца. Вугал павароту залежыць ад таўшчыні, канцэнтрацыі, т-ры рэчыва і даўж. хвалі святла. Вярчэнне плоскасці палярызацыі выкарыстоўваецца для даследавання будовы рэчыва, пры вызначэнні канцэнтрацыі аптычна-актыўных рэчываў, а таксама ў некат. аптычных прыладах (аптычныя мадулятары, квантавыя гіраскопы і інш.). Гл. таксама Палярызацыя святла.

В.В.Валяўка.

т. 4, с. 398

АНТЫЧАСЦІ́ЦА,

адна з аднолькавых па масе, часе жыцця, значэннях спіна і цотнасці элементарных часціц, якія маюць роўныя па модулі, але процілеглыя па знаку квантавыя лікі (зарады). Напр., электрон (e​^-) і пазітрон (e​⁺) адрозніваюцца знакам эл. і лептоннага зарадаў і спіральнасці (палярызацыі); нейтрон (n) і антынейтрон (n̄) — барыённага зараду і магн. моманту. У адпаведнасці з квантава-рэлятывісцкай прыродай элементарных часціц кожнай з іх адпавядае свая антычасціца, акрамя сапраўды нейтральных (не маюць ніякіх зарадаў) фатона, π​⁰-мезона, ρ​⁰-мезона, η​⁰-мезона і j/ψ-часціцы. Характэрная асаблівасць пары часціца — антычасціца — здольнасць да анігіляцыі. Кожнаму працэсу эл.-магн. і моцнага ўзаемадзеянняў адпавядае аналагічны працэс, у якім усе часціцы заменены антычасціцамі, і наадварот. Эксперыментальна даказана існаванне антычасціц для ўсіх вядомых часціц. Зарэгістраваны найпрасцейшыя пасля антыпратона антыядры (антыдэйтрон, антытытрытый, антыгелій). Прынцыпова магчыма існаванне антыатамаў, антымалекул і наогул антырэчыва з антыпратонамі, антынейтронамі і пазітронамі.

А.А.Богуш.

т. 1, с. 404

АДБО́РУ ПРА́ВІЛЫ ў фізіцы,

умовы, што вызначаюць магчымасць пераходу квантавых сістэм (ядраў, атамаў, малекул і інш.) з пачатковага стану ў канчатковы пры фіз. працэсах, звязаных з выпрамяненнем і паглынаннем энергіі.

Адбору правілы выражаюць выкананне пэўных захавання законаў у дадзеным працэсе і фармулююцца ў выглядзе суадносін паміж квантавымі лікамі. Аснова тэарэт. вызначэння адбору правілаў — патрабаванне адрознення ад нуля імавернасці пераходу паміж пач. і канчатковым станамі сістэмы, напр., імавернасць дыпольных пераходаў, звязаных з выпрамяненнем святла атамам, адрозніваецца ад нуля пры змене квантавых лікаў; ΔL = ±1, Δs = 0, ΔI = 0 або ±1 (за выключэннем, калі I = 0 у пач. і канчатковым станах), дзе I, L і s — адпаведна квантавыя лікі поўнага моманту імпульсу электроннай абалонкі, арбітальнага моманту і агульнага спінавага моманту электронаў. Пераходы, якія падпарадкоўваюцца адбору правілам дыпольнага выпрамянення, наз. дазволенымі, у адваротным выпадку — забароненымі (іх імавернасць у атамах вельмі малая). Адпаведныя адбору правілы існуюць у ядз. спектраскапіі і фізіцы элементарных часціц.

Л.М.Тамільчык.

т. 1, с. 97

ВІРТУА́ЛЬНЫЯ ЧАСЦІ́ЦЫ,

кароткаіснуючыя прамежкавыя станы, якія ўзнікаюць у працэсах узаемадзеяння ці пры флуктуацыях квантавых палёў.

У квантавай тэорыі поля для віртуальных часціц парушаецца звычайная рэлятывісцкая сувязь паміж энергіяй і імпульсам і таму ім нельга прыпісаць пэўнае значэнне масы. Аднак віртуальныя часціцы пераносяць энергію, імпульс, зарад і інш. квантавыя лікі, што забяспечвае выкананне адпаведных законаў захавання. У нерэлятывісцкай квантавай механіцы ў адпаведнасці з неазначальнасцей суадносінамі энергія прамежкавых станаў вызначаецца з дакладнасцю да $\mathrm{\Delta }E~\mathrm{\Delta }E/\mathrm{\Delta }t$ , дзе $\mathrm{\Delta }E$ — неазначальнасць энергіі, $\hslash =\frac{\hslash }{2\pi }$ , ℏ — Планка пастаянная, $\mathrm{\Delta }t$ — час існавання віртуальных часціц. Таму адпаведныя віртуальныя часціцы захоўваюць імпульс і шэраг іншых квантавых характарыстык, акрамя энергіі.

Віртуальныя часціцы непасрэдна эксперыментальна не назіраюцца, але іх ускосныя праяўленні, напр. палярызацыя вакууму квантавай тэорыі поля, правераны з высокай дакладнасцю. Шэраг рэальных часціц быў прадказаны на аснове іх віртуальных праяўленняў (П-, W​^±-мезоны і інш.). У той жа час віртуальныя часціцы могуць і не мець аналагаў сярод рэальных (напр., т.зв. рэджэон у моцных узаемадзеяннях).

Я.А.Таўкачоў.

т. 4, с. 192

БО́ЛЬЦМАНА СТАТЫ́СТЫКА,

раздзел статыстычнай фізікі, які вывучае ўласцівасці сістэм неўзаемадзейных часціц (электронаў, атамаў, малекул), што рухаюцца паводле законаў класічнай механікі.

Распрацавана ў 2-й пал. 19 ст. Дж.К.Максвелам і Л.Больцманам. Ва ўмовах цеплавой раўнавагі стан ідэальнага газу апісваецца функцыяй размеркавання 𝑓 = C_exp(-E/kT), дзе C — нарміровачная канстанта, E — поўная мех. энергія (сума кінетычнай і патэнцыяльнай энергія часціцы), k — Больцмана пастаянная, T — абс. тэмпература. Функцыя 𝑓 наз. размеркаваннем Максвела—Больцмана, з якога вынікае закон раўнамернага размеркавання кінетычнай энергіі па ступенях свабоды малекул: на кожную ступень свабоды прыпадае ў сярэднім энергія 1/2 kT. Больцмана статыстыкай карыстаюцца ў тых выпадках, калі квантавыя эфекты ў руху часціц можна не ўлічваць. Крытэрый яе дастасавальнасці (2ΠmkT)​^3/2/nh>1, дзе m — маса часціцы, n — канцэнтрацыя часціц, h — Планка пастаянная. Гэты крытэрый практычна выконваецца для малекул звычайных газаў і электронаў праводнасці ў паўправадніках. Для мікрачасціц Больцмана статыстыка недакладная і заменьваецца статыстыкай Бозе—Эйнштэйна або Фермі—Дзірака (гл. Квантавая статыстыка).

Больцмана статыстыка шырока карыстаецца ў кінетычнай тэорыі газаў, фізіцы паўправаднікоў, фізіцы плазмы, тэорыі эл. і магн. з’яў у рэчыве і інш. галінах фізікі.

В.І.Кузьміч.

т. 3, с. 210

ВА́ДКАСЦЬ,

агрэгатны стан рэчыва, прамежкавы паміж цвёрдым і газападобным. Фіз. ўласцівасці і структура (блізкі парадак) залежаць ад хім. прыроды часцінак вадкасці і характару ўзаемадзеяння паміж імі. Спалучае ўласцівасці цвёрдага (малая сціскальнасць, свабодная паверхня, трываласць на разрыў пры ўсебаковым расцягненні і інш.) і газападобнага (зменлівасць формы) рэчываў. Існуе пры т-рах у інтэрвале ад т-ры крышталізацыі да т-ры кіпення і цісках большых, чым у трайным пункце.

Цеплавы рух малекул вадкасці складаецца з ваганняў каля стану раўнавагі і рэдкіх пераскокаў з аднаго раўнаважнага стану ў іншы, чым абумоўлена асн. ўласцівасць вадкасці — цякучасць. Адрозненні паміж вадкасцю і газам знікаюць у крытычным стане; пры больш высокіх т-рах вадкасць не існуе ні пры якім ціску. Некат. рэчывы маюць некалькі вадкіх фаз (напр., квантавыя вадкасці, вадкія крышталі). Нераўнаважныя цеплавыя і мех. працэсы ў вадкасці. (напр., дыфузія, цеплаправоднасць, электраправоднасць і інш.) вывучаюцца метадамі тэрмадынамікі неабарачальных працэсаў; мех. рух вадкасці як суцэльнага асяроддзя вывучае гідрадынаміка, няньютанавы (структурна-вязкасныя) вадкасці — рэалогія.

Літ.:

Крокстон К. Фиизика жидкого состояния: Пер. с англ. М., 1978;

Динамические свойства твердых тел и жидкостей: Пер. с англ. М., 1980.

В.І.Навуменка.

т. 3, с. 438

ГАЛЬВАНАМАГНІ́ТНЫЯ З’Я́ВЫ,

з’явы, звязаныя з уздзеяннем магнітнага поля на металы і паўправаднікі, па якіх працякае электрычны ток. Адрозніваюць няцотныя (характарыстыкі гальванамагнітных з’яў мяняюць знак пры змене напрамку поля) і цотныя (не мяняюць знака); падоўжныя (магн. поле накіравана ўздоўж напрамку току) і папярочныя (упоперак да напрамку) гальванамагнітныя з’явы, напр. Хола эфект, магнітарэзістыўны эфект, падоўжны гальванамагн. эфект. Выкарыстоўваюцца для вымярэння велічыні магн. палёў, даследавання электроннага энергет. спектра і механізму рассейвання носьбітаў зараду ў металах і паўправадніках, генерацыі і ўзмацнення эл. поля і інш.

Гальванамагнітныя з’явы абумоўлены скрыўленнем траекторый носьбітаў зараду (электронаў праводнасці і дзірак) у магн. полі пад уздзеяннем Лорэнца сілы. Ва ўсіх металах і паўправадніках (акрамя ферамагнетыкаў) з павелічэннем поля павялічваецца ўдзельнае супраціўленне. Павелічэнне супраціўлення металаў у магн. полі, паралельным току, наз. падоўжным гальванамагнітным эфектам. У тонкіх плёнках і дратах выяўляецца залежнасць гальванамагнітных з’яў ад памераў і формы даследаванага ўзору (памерныя эфекты); у моцных магн. палях — квантавыя эфекты, якія вызначаюць неманатонную залежнасць пастаяннай Хола і супраціўлення ад параметраў поля. Гл. таксама Тэрмамагнітныя з’явы.

Літ.:

Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. 2 изд. М., 1990;

Блейкмор Дж. Физика твердого тела: Пер. с англ. М., 1988.

Ф.А.Ткачэнка.

т. 4, с. 475

АПЕРА́ТАРЫ ў квантавай механіцы, матэматычныя аперацыі, якія выконваюцца над хвалевай функцыяй, што апісвае стан сістэмы. Служаць для супастаўлення з зададзенай хвалевай функцыяй (вектарам стану) ψ інш. функцыі $\mathrm{\psi \prime }:\mathrm{\psi \prime }=\mathrm{L̂}\mathrm{\psi }$ , дзе L̂ — аператар, якому адпавядае фіз. велічыня L. Напр., аператар множання $\mathrm{x̂}\mathrm{\psi }=\mathrm{x}$, дзе x̂ — аператар каардынаты; дыферэнцавання ${\mathrm{P̂}}_{\mathrm{x}}\mathrm{\psi }=-\mathrm{ih}\frac{\partial \mathrm{\psi }}{\partial \mathrm{x}}$ , дзе P̂_x — аператар праекцыі імпульсу на вось х. Над аператарам можна выконваць алг. дзеянні, напр., здабытак $\mathrm{L̂}={\mathrm{L̂}}_1{\mathrm{L̂}}_2$ азначае, што ${\mathrm{L̂}}_{\mathrm{\psi }}=\mathrm{\psi ″}$, калі ${\mathrm{L̂}}_1\mathrm{\psi }=\mathrm{\psi \prime }$ і ${\mathrm{L̂}}_2\mathrm{tp\prime }=\mathrm{\psi ″}$. Яўны выгляд аператара вызначаецца ўласцівасцямі пераўтварэнняў той сіметрыі, з якой звязана матэм. фармулёўка адпаведнага закону захавання (гл. Нётэр тэарэма). Уласцівасці аператара L̂ вызначаюцца ўраўненнем $\mathrm{L̂}\mathrm{\psi }={\mathrm{L̂}}_{\mathrm{n}}{\mathrm{\psi }}_{\mathrm{n}}$; яго рашэнні ψ_n (уласныя функцыі) апісваюць квантавыя станы, у якіх фіз. велічыня L прымае значэнні L_n(уласныя значэнні аператара). Набор такіх значэнняў (спектр) выяўляе ўсе значэнні фіз. велічыні L, якія можна вызначыць эксперыментальна, бывае неперарыўным (напр., аператар каардынат, імпульсу), дыскрэтным (аператар праекцыі моманту імпульсу на каардынатную вось) і змешаным (аператар энергіі ў залежнасці ад характару сіл, што дзейнічаюць у сістэме; дыскрэтныя ўласныя значэнні аператара наз. ўзроўнямі энергіі). У квантавай механіцы карыстаюцца пераважна лінейнымі аператарамі і эрмітавымі аператарамі.

А.А.Богуш.

т. 1, с. 423