Verbum

ІЗАТАПІ́ЧНАЯ ІНВАРЫЯ́НТНАСЦЬ квантавая сіметрыя, звязаная з аднолькавымі паводзінамі пэўных груп элементарных часціц у моцным ці электраслабым узаемадзеяннях. Адрозніваюць моцную і слабую І.і., якія сваімі ўласцівасцямі нагадваюць сіметрыю адносна паваротаў у 3-мернай прасторы.

Моцная І.і. абумоўлена існаваннем ізатапічных мультыплетаў — сем’яў адронаў з аднолькавымі квантавымі лікамі (барыённым зарадам, дзіўнасцю, спінам і інш.), блізкімі па значэнні масамі спакою, аднак рознымі эл. зарадамі. Моцнае ўзаемадзеянне застаецца аднолькавым у межах аднаго мультыплета і не залежыць ад эл. зараду часціцы. Колькасць часціц у мультыплеце N=2J+1, дзе J — ізатапічны спін. Напр., пратон і нейтрон утвараюць ізатапічны дублет (J=​¹/₂), пі-мезоны (π​⁺, π​⁰, π​⁻) — ізатапічны трыплет (J=1). Слабая І.і. звязана з тым, што лептоны, кваркі і некаторыя інш. часціцы таксама маюць ізатапічную мультыплетнасць, аднак масы спакою часціц у межах аднаго мультыплета могуць значна адрознівацца. Слабая І.і. дазволіла дакладна вызначыць законы электраслабага ўзаемадзеяння і выявіць прамежкавыя вектарныя базоны, якія з’яўляюцца яго пераносчыкамі. Гл. таксама Інварыянтнасць.

І.​С.​Сацункевіч.

т. 7, с. 177

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

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

ВАГА́ННІ КРЫШТАЛІ́ЧНАЙ РАШО́ТКІ,

узгодненыя зрушэнні атамаў крышталя каля становішчаў раўнавагі (вузлоў рашоткі). Характар ваганняў залежыць ад сіметрыі крышталёў, ліку атамаў у элементарнай ячэйцы, тыпу хім. сувязі, віду і канцэнтрацыі дэфектаў у крышталях. Амплітуда ваганняў павялічваецца з павышэннем тэмпературы крышталя. На цеплавыя ваганні могуць накладвацца ваганні, выкліканыя распаўсюджваннем у крышталі пругкіх хваляў, абумоўленых знешнім уздзеяннем.

У крышталі з N элементарных ячэек па ν атамаў у кожнай існуе 3νN—6 незалежных найпрасцейшых нармальных ваганняў, кожнае з якіх можна ўявіць у выглядзе дзвюх плоскіх пругкіх хваляў, што распаўсюджваюцца ў процілеглых напрамках. Гэтыя ваганні складаюцца з трох акустычных галін (ім адпавядаюць зрушэнні элементарнай ячэйкі як цэлага) і 3 (ν—1) аптычных (адпавядаюць зрушэнням атамаў унутры элементарнай ячэйкі). Пры пругкім характары міжатамнага ўзаемадзеяння вагальная энергія крышталя складаецца з энергій нармальных ваганняў, кожнае з якіх уцягвае ў рух усе атамы. Вагальную энергію крышталя можна разглядаць і як суму энергій фанонаў — квантаў энергіі пругкіх ваганняў. Квантавая прырода ваганняў крышталічнай рашоткі праяўляецца ў наяўнасці нулявых ваганняў атамаў пры T = 0К. Ваганні крышталічнай рашоткі ўплываюць на электраправоднасць металаў і паўправаднікоў, на аптычныя ўласцівасці дыэлектрыкаў.

Літ.:

Анималу А. Квантовая теория кристаллических твердых тел: Пер. с англ. М., 1981;

Рейсленд Дж. Физика фононов: Пер. с англ. М., 1975;

Федоров Ф.И. Теория упругих волн в кристаллах. М., 1965.

М.​А.​Паклонскі.

т. 3, с. 428

ГЕ́ЛІЙ (лац. Helium),

He, хімічны элемент VII групы перыядычнай сістэмы, ат. н. 2, ат. м. 4,0026. Прыродны гелій складаецца з 2 стабільных ізатопаў ​⁴He (99,999862%) і ​³He. Належыць да інертных газаў. Адзін з найб. пашыраных элементаў космасу (2-і пасля вадароду). Адкрыты ў 1868 астраномамі Ж.​Жансэнам і Н.​Лок’ерам у спектры сонечнай кароны (назва ад грэч. helios — Сонца). У атмасферы 5,27∙10​⁻⁴% па аб’ёме (​⁴He утвараецца пры α-распадзе радыенуклідаў торыю, урану і інш. элементаў). Ядры ​⁴He — альфа-часціцы. Гелій маюць некат. прыродныя газы (да 2% па аб’ёме) і мінералы. Вылучаны ў 1895 У.Рамзаем з мінералу клевеіту.

Аднаатамны газ без колеру і паху, t_кіп -268,39 °C (самая нізкая сярод вадкасцей), шчыльн. 0,17847 кг/м³ (0 °C). Адзіны элемент, які не цвярдзее пры нармальным ціску нават пры т-ры, блізкай да 0 К, t_пл -271,25 °C (ціск 3,76 МПа). Горш за інш. газы раствараецца ў вадзе, характарызуецца выключнай хім. інертнасцю. У прам-сці атрымліваюць з газаў прыродных гаручых метадам глыбокага ахаладжэння. Выкарыстоўваюць пры зварцы, рэзцы металаў, перапампоўванні ракетнага паліва, у вытв-сці цеплавыдзяляльных элементаў, паўправадніковых матэрыялаў (у якасці ахоўнага асяроддзя), у аэранаўтыцы, для кансервацыі харч. прадуктаў і інш. Гелій вадкі — квантавая вадкасць. Пры т-ры 2,17 К (-270,98 °C) і ціску пары 0,005 МПа (т.зв. λ-пункт) у вадкім ​⁴He (бозэ-вадкасць) адбываецца фазавы пераход другога роду (ад He I да He II). He I бурна кіпіць ва ўсім аб’ёме, He II — спакойная вадкасць, якой уласціва звышцякучасць. Выкарыстоўваюць у крыягеннай тэхніцы як холадагент, вадкі ​³He — адзінае рэчыва для вымярэння т-ры ніжэй за 1 К.

В.​Р.​Собаль.

т. 5, с. 140

ПЕРАЕ́МНАСЦЬ,

паслядоўнасць пераходу ад адной з’явы (этапа, ступені) у працэсе развіцця да другой, калі ўзнікшае новае захоўвае ў сабе некаторыя рысы і асаблівасці старога. Мае аб’ектыўны і ўсеагульны характар, праяўляецца ва ўсіх працэсах развіцця прыроды, грамадства, народа, культуры, асобы і г.д. У галіне нежывой прыроды яна ўвасабляецца ў адпаведнасці прынцыпе, паводле якога квантавая механіка асімптатычна пераходзіць у класічную механіку ва ўмовах, калі можна не ўлічваць велічыню кванта дзеяння h, прымаючы, што h прыбліжаецца да нуля (h → 0). У вобласці жывой прыроды праяўляецца ў пераемным паходжанні і развіцці відаў жывёл і раслін, ва ўзнікненні іх разнавіднасцей. Асабліва важнае значэнне П. набывае ў грамадскім развіцці, дзе яна праяўляецца ў змене гіст. эпох, тыпаў грамадства, дзяржаў, культур, рэлігій, сістэм адукацыі і г.д. Напр., культура ўзнікае на аснове традыцый, але ў працэсе гіст. развіцця яе змест, тыпы, формы, стылі і інш. непазбежна ўключаюць у сябе адхіленні ад агульнай традыцыі, узнікненне новых тыпаў, стыляў, форм выражэння, якія пры ўсіх сваіх навацыях захоўваюць істотныя рысы традыц. каштоўнасцей, вобразаў, сюжэтаў. Ва ўмовах сучаснага постсав. грамадства, у т. л. на Беларусі, адкідаюцца многія каштоўнасці, уласцівыя сав. эпосе, адбываецца змена каштоўнасных арыентацый многіх людзей, у першую чаргу моладзі, але т.зв. «вечныя», агульначалавечыя каштоўнасці — любоў, годнасць, сумленне і інш. — захоўваюць сваё прыярытэтнае значэнне. Найб. выразна П. праяўляецца ў змене пакаленняў, калі моладзь узнаўляе і ўзбагачае вопыт былых генерацый людзей у новых эканам., паліт., культ. умовах, захоўвае П. з імі ў асн. паняццях сэнсу жыцця, увасобленых у Бібліі, у класічнай л-ры, філасофіі і г.д.

Я.​М.​Бабосаў.

т. 12, с. 275

КЛАСІ́ЧНАЯ ТЭО́РЫЯ ПО́ЛЯ,

адзін з раздзелаў сучаснай поля тэорыі. Створана ў выніку аб’яднання (у 1926) нерэлятывісцкай квантавай механікі і спец. адноснасці тэорыі з мэтай апісання элементарных часціц і іх узаемадзеянняў.

Першапачаткова паралельна развіваліся К.т.п. і квантавая тэорыя паля. Пасля значных поспехаў квантавай электрадынамікі дамінуючай стала канцэпцыя другаснага квантавання палёў. К.т.п. значна ўмацавалася ў 1960—90-х г., калі высветлілася, што задачы пабудовы калібровачнай палявой тэорыі фундаментальных узаемадзеянняў элементарных часціц больш зручна вырашаць да другаснага квантавання палёў. К.т.п. пабудавана за кошт пашырэння варыяцыйных прынцыпаў механікі на неперарыўныя фіз. сістэмы з улікам іх рэлятывісцкіх і квантавых уласцівасцей (шляхам накладання на тэорыю патрабаванняў рэлятывісцкай інварыянтнасці і ўвядзення статыстычнай адначасцінкавай інтэрпрэтацыі агульных рашэнняў палявых — хвалевых ураўненняў). Напр., рашэнні ўраўненняў электрамагнітнага поля (Максвела ўраўненняў) разглядаюцца ў К.т.п. як квантавамех. функцыі стану фатона.

На Беларусі ў межах К.т.п. ў развіццё ідэй У.А.Фока, Р.Фейнмана, Ф.Л.Фёдарава распрацавана простая (без другаснага квантавання палёў і пабудовы матрыцы рассеяння) схема апісання і разліку асн. працэсаў эл.-магн. ўзаемадзеяння элементарных часціц (1968). Яна заснавана на непасрэдным выкарыстанні агульных рашэнняў хвалевых ураўненняў для ўзаемадзейных палёў, якія атрымліваюцца з дапамогай метаду прычынных функцый Грына ў межах тэорыі малых узбурэнняў. Аналагічная схема распрацавана і ў калібровачнай палявой тэорыі электраслабых узаемадзеянняў (1987). К.т.п. стала па сутнасці лагічна замкнёнай фіз. тэорыяй, якая ўключае апісанне свабодных элементарных часціц і іх узаемадзеянняў.

Літ.:

Иваненко Д., Соколов А Классическая теория поля. 2 изд. М.; Л., 1951;

Боголюбов Н.Н., Ширков Д.В. Введение в теорию квантованных полей. М., 1957;

Богуш А.А., Мороз Л.Г. Введение в теорию классических полей. Мн., 1968;

Богуш А.А. Введение в калибровочную полевую теорию электрослабых взаимодействий. Мн., 1987.

А.​А.​Богуш.

т. 8, с. 324

АКУ́СТЫКА (ад грэч. akustikos слыхавы),

раздзел фізікі, які вывучае пругкія ваганні і хвалі ад самых нізкіх частот (умоўна ад 0 Гц) да самых высокіх (10​¹²—10​¹³ Гц), іх узаемадзеянне з рэчывам і выкарыстанне.

Першыя звесткі аб акустыцы — у Піфагора (6 ст. да н.э.). Развіццё акустыкі звязана з імёнамі Арыстоцеля, Г.Галілея, І.Ньютана, Г.Гельмгольца. Вынікі класічнай акустыкі падагульніў Дж.Рэлей. Значны ўклад у развіццё акустыкі зрабілі М.М.Андрэеў, А.А.Харкевіч, Л.М.Брэхаўскіх, Л.І.Мандэльштам, М.А.Леантовіч і інш. Новы этап развіцця акустыкі ў 20 ст. звязаны з развіццём электра- і радыётэхнікі, электронікі.

Агульная акустыка на аснове лінейных дыферэнцыяльных ураўненняў вывучае заканамернасці адбіцця і пераламлення акустычных хваляў на паверхні, распаўсюджванне, інтэрферэнцыю і дыфракцыю іх у суцэльных асяроддзях, ваганні ў сістэмах з засяроджанымі параметрамі. Акустыка рухомых асяроддзяў і статыстычная разглядаюць уплыў руху і нерэгулярнасцяў асяроддзя на распаўсюджванне, выпрамяненне і прыём гукавых хваляў. Фізічная акустыка вывучае залежнасць характарыстык хваляў ад уласцівасцей і стану асяроддзя; яе падраздзелы: малекулярная акустыка (паглынанне і дысперсія гуку), квантавая акустыка (разглядае пругкія хвалі як фаноны, пры нізкіх т-рах, ва ультра- і гіпергукавым дыяпазонах). Псіхафізіялагічная акустыка вывучае ўздзеянне гуку на чалавека. Асн. задача электраакустыкі (магнітаакустыкі) — распрацоўка гучнагаварыцеляў, мікрафонаў, тэлефонаў і інш. выпрамяняльнікаў і прыёмнікаў гуку. Гідраакустыка і атмасферная акустыка — выкарыстанне гуку для падводнай лакацыі, сувязі, зандзіравання атмасферы і інш. Задачы архітэктурнай і будаўнічай акустыкі — паляпшэнне распаўсюджвання і ўспрымання мовы і музычных гукаў у памяшканнях, памяншэнне шуму (гл. Акустыка архітэктурная, Акустыка музычная). Нелінейная акустыка, акустаоптыка і акустаэлектроніка вывучаюць узаемадзеянне акустычных хваляў з фіз. палямі і часціцамі. Новыя магчымасці візуалізацыі гукавых палёў дала акустычная галаграфія. На Беларусі даследаванні па акустыцы праводзяцца з 1950-х г. у ін-тах фіз. і фізіка-тэхн. профілю АН. Найб. значныя вынікі атрыманы Ф.І.Фёдаравым у тэорыі пругкіх хваляў у крышталях.

Літ.:

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред. М., 1953;

Стретт Дж.В. (лорд Рэлей). Теория звука: Пер. с англ. Т. 1—2. 2 изд. М., 1955;

Скучик Е. Основы акустики: Пер. с нем. Т. 1—2. М., 1958—59;

Фёдоров Ф.И. Теория упругих волн в кристаллах. М., 1965;

Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику. М., 1984.

А.​Р.​Хаткевіч.

т. 1, с. 218