Verbum

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

КВА́НТАВАЯ СТАТЫ́СТЫКА,

раздзел статыстычнай фізікі, у якім вывучаюцца ўласцівасці сістэм тоесных мікрачасціц. Дала магчымасць тлумачыць многія фіз. з’явы, якія з пункту гледжання класічнай фізікі нельга было тлумачыць, напр., Планка закон выпрамянення абсалютна чорнага цела, электраправоднасць, цеплаёмістасць цвёрдых цел, звышцякучасць, звышправоднасць.

З квантавай механікі вынікае, што энергія такой сістэмы мае дыскрэтныя значэнні, а хвалевыя функцыі, якія апісваюць розныя станы сістэмы мікрачасціц сіметрычныя (гл. Бозе—Эйнштэйна статыстыка) або антысіметрычныя (гл. Фермі—Дзірака статыстыка) адносна перастановак часціц. В.Паўлі даказаў, што тып К.с. вызначаецца спінам часціц: часціцы з паўцэлым спінам (напр., электроны, нейтрына, пратоны) падпарадкоўваюцца К.с. Фермі—Дзірака (ферміёны), з цэлым спінам (напр., фатоны, альфа-часціцы) — Бозе—Эйнштэйна (базоны). Пры высокіх т-рах квантавыя эфекты неістотныя і формулы размеркавання часціц (пры адсутнасці знешніх палёў) пераходзяць у класічнае Максвела размеркаванне. Пры дастаткова нізкіх т-рах амаль усе ніжнія станы ферміёнаў будуць запоўненымі (выраджаны фермі-газ); базоны пры гэтых умовах імкнуцца перайсці ў стан з нулявым імпульсам (Бозе—Эйнштэйна кандэнсацыя).

Л.​І.​Камароў.

т. 8, с. 208

ПРАТО́Н (ад грэч. prōtos першы),

адна з элементарных часціц, ядро атама вадароду; найлягчэйшы ферміённы адрон. Уваходзіць у групу барыёнаў, складаецца з 3 валентных кваркаў, глюонаў і кварк-антыкваркавых пар. Лічыцца абсалютна стабільнай часціцай. Эксперым. мяжа часу жыцця з улікам магчымых каналаў распаду перавышае 10​³¹ г. Пры моцным узаемадзеянні П. і нейтрон маюць аднолькавыя ўласцівасці і разглядаюцца як розныя квантавыя станы адной часціцы — нуклона. Тэрмін «П». уведзены Э.Рэзерфардам.

Мае спін 1/2, масу спакою 983,9 МэВ, дадатны эл. зарад, роўны элементарнаму эл. зараду. магн. момант прыкладна роўны 2,79 ядз. магнетона. Удзельнічае ва ўсіх відах узаемадзеянняў элементарных часціц Разам з нейтронамі ўтварае ядры ўсіх хім. элементаў, пры гэтым лік П. вызначае зарад ядра і роўны парадкаваму нумару элемента ў Перыядычнай сістэме элементаў Мендзялеева. Антычасціца П. — антыпратон. Пры сутыкненнях паскораных П. з свабоднымі П., рэчывам мішэні ці з антыпратонамі ўзнікаюць ўсе вядомыя элементарныя часціцы. Інтэнсіўныя патокі П. сярэдніх энергій выкарыстоўваюць у прамянёвай тэрапіі ракавых захворванняў.

І.​С.​Сацункевіч.

т. 13, с. 25

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 ${\displaystyle \mathrm{\Delta }E~\mathrm{\Delta }E/\mathrm{\Delta }t}$ , дзе $\mathrm{\Delta }E$ — неазначальнасць энергіі, ${\displaystyle \hslash =\frac{\hslash }{2\pi }}$ , 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

КВА́РКІ (англ. quark),

спецыфічныя састаўныя часткі элементарных часціц, якім уласцівы моцныя ўзаемадзеянні (гл. Адроны). Напр., барыёны складаюцца з 3 К., мезоны — з К. і антыкварка. Гіпотэза К. прапанавана амер. фізікамі М.Гел-Манам і Дж.Цвейгам у 1964 для тлумачэння ўласцівасцей адронаў і заканамернасцей у іх спектраскапіі.

Маюць спін 1/2, эл. зарад +2/3 ці -1/3 ад зараду пратона, барыённы зарад 1/3, а таксама спецыфічныя квантавыя лікі — «водар», «колер» і інш. Вядома 6 «водараў» К., якія маюць розныя назвы і пазначаюцца лац. літарамі u, d, s, c, b, t (масы спакою 5, 8, 100 МэВ і 1,5, 5, 175 ГэВ адпаведна), адпаведныя антыкваркі — $\stackrel{—}{u}$, $\stackrel{—}{d}$, $\stackrel{—}{s}$, $\stackrel{—}{c}$, $\stackrel{—}{b}$, $\stackrel{—}{t}$. Пры гэтым К. u і d утвараюць звычайнае ядз. рэчыва, астатнія нараджаюцца ў якасці кароткажывучага штучнага ядз. рэчыва на паскаральніках зараджаных часціц. К. існуюць толькі ў ядз. рэчыве; эксперыментальна ўскосна выяўлены ў доследах па сутыкненні адронаў, электронна-пазітроннай анігіляцыі ў струменях адронаў і рассеянні лептонаў на нуклонах. Гл. таксама Квантавая хромадынаміка.

Літ.:

Окунь Л.Б. Лептоны и кварки. 2 изд. М., 1990.

І.​С.​Сацункевіч.

т. 8, с. 211

ПАЎПРАВАДНІКО́ВЫ ЛА́ЗЕР,

лазер з паўправадніковым крышталём у якасці рабочага рэчыва. Асаблівасці — высокая эфектыўнасць пераўтварэння эл. энергіі ў энергію кагерэнтнага выпрамянення, малая інерцыйнасць, магчымасць перастройкі даўжыні хвалі выпрамянення і інш.

У П.л. ўзбуджаюцца і выпрамяняюць (калектыўна) атамы крышт. рашоткі, што вызначае малыя памеры і кампактнасць прылады. У адрозненне ад лазераў інш. тыпаў у П.л. выкарыстоўваюцца выпрамяняльныя квантавыя пераходы паміж дазволенымі энергет. зонамі крышталёў (гл. Зонная тэорыя, Цвёрдае цела): пры рэкамбінацыі электронаў і дзірак вызваляецца энергія, якая выпрамяняецца ў выглядзе квантаў святла (люмінесцэнцыя) ці перадаецца ўсяму крышталю, як цеплавая энергія. У некаторых паўправадніках, напр. у арсенідзе галію, доля выпрамененай энергіі набліжаецца да 100%. Важнейшы спосаб пампоўкі ў П.л. — інжэкцыя праз p-n-пераход ці гетэрапераход (інжэкцыйны П.л.), што дазваляе непасрэдна пераўтвараць эл. энергію ў кагерэнтнае выпрамяненне. Інш. спосабы пампоўкі: эл. прабой (стрымерны П.л.), бамбардзіроўка электронамі (П.л. з электроннай пампоўкай) і аптычная пампоўка. П.л. выкарыстоўваюцца ў аптычнай сувязі і лакацыі, спец. аўтаматыцы, оптаэлектроніцы, тэхніцы спец. асвятлення (напр., скарасной фатаграфіі), для вызначэння забруджванняў і дамешкаў у розных асяроддзях, для лазернага праекцыйнага тэлебачання.

В.​К.​Кананенка.

т. 12, с. 231

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. Физика 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

МАЛЕКУЛЯ́РНЫЯ СПЕ́КТРЫ,

аптычныя спектры, абумоўленыя паглынаннем ці выпрамяненнем фатонаў пры квантавых пераходах малекул з адных энергет. узроўняў на другія.

Паводле складальных значэння поўнай энергіі малекулы М.с., як і квантавыя пераходы ў малекуле, падзяляюць на электронныя, вагальныя і вярчальныя. Вагальныя і вярчальныя пераходы могуць выяўляцца і ў спектрах камбінацыйнага рассеяння святла. М.с. паглынання эл.-магн. выпрамянення назіраюцца ў бачнай і ультрафіялетавай абласцях спектра (электронна-вагальна-вярчальныя спектры — сістэма палос з груп дыскрэтных ліній для найпрасцейшых малекул ці з некалькіх шырокіх бесструктурных палос у выпадку складаных малекул), у блізкай інфрачырв. вобласці (вагальна-вярчальныя спектры — шэраг структурных палос) і ў далёкай інфрачырв. вобласці (вярчальныя спектры). Вярчальны стан малекул рэалізуецца выключна ў газавай фазе, таму ў кандэнсаваным асяроддзі назіраюцца толькі электронна-вагальныя (вібронныя ці электронныя) і вагальныя спектры. Пераходы, якія адбываюцца з вылучэннем выпрамянення, утвараюць вібронныя М.с. флуарасцэнцыі і фасфарасцэнцыі. Для шматлікіх арган. малекул са складанай будовай пры пэўных умовах вібронныя спектры становяцца дыскрэтнымі, што істотна павялічвае іх інфарматыўнасць (гл. Спектраскапія). Даныя, атрыманыя пры вывучэнні М.с., дазваляюць вызначыць структуру малекул, а таксама выкарыстоўваюцца для спектральнага аналізу рэчываў.

Літ.:

Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. М., 1962.

К.​М.​Салаўёў.

т. 10, с. 27