Verbum

НЕЙТРО́ННАЯ О́ПТЫКА,

раздзел нейтроннай фізікі, які вывучае хвалевыя ўласцівасці нейтронаў і працэсы распаўсюджвання нейтронных хваль у рэчывах і палях.

У адпаведнасці з карпускулярна-хвалевым дуалізмам нейтрон можа паводзіць сябе як часціца з энергіяй E і імпульсам $\overrightarrow{w}$ або як хваля з частатой ${\displaystyle \mathrm{\omega }=\frac{2\mathrm{\pi }}{h}E}$ , даўжынёй хвалі λ = 2πh/p і хвалевым вектарам ${\displaystyle \overrightarrow{k}=\frac{2\mathrm{\pi }}{h}\overrightarrow{p}}$ , дзе h — Планка пастаянная. Хвалевыя ўласцівасці найб. выяўлены ў нейтронаў з малымі кінетычнымі энергіямі (гл. Павольныя нейтроны). Гэтымі ўласцівасцямі тлумачыцца пераламленне і адбіццё нейтронных пучкоў на мяжы падзелу двух асяроддзяў, поўнае адбіццё (пры пэўных умовах) ад мяжы падзелу, дыфракцыя на неаднароднасцях асяроддзя і на яго перыядычнай структуры. Для некаторых рэчываў пры адбіцці і пераламленні назіраецца палярызацыя нейтронаў, што вельмі падобна на ўзнікненне кругавой палярызацыі святла ў аптычна актыўных асяроддзях. У рэчывах, дзе спіны ядраў арыентаваны (палярызаваны) у адным напрамку, назіраецца ядз. прэцэсія нейтронаў, абумоўленая ядз. псеўдамагн. полем (гл. Ядзерная оптыка). Калі даўжыня хвалі нейтрона параўнальная з адлегласцю паміж атамамі (ядрамі) крышталёў, назіраецца дыфракцыя нейтронаў, аналагічная дыфракцыі рэнтгенаўскіх прамянёў.

На Беларусі даследаванні па асобных пытаннях Н.о. праводзяцца ў НДІ ядз. даследаванняў пры БДУ.

Літ.:

Крупчицкий П.А. Фундаментальные исследования с поляризованными медленными нейтронами. М., 1985;

Барышевский В.Г. Ядерная оптика поляризованных сред. М., 1995.

У.Р.Барышэўскі.

т. 11, с. 276

КАСМІ́ЧНЫЯ ПРАМЯНІ́,

патокі атамных ядраў і элементарных часціц у космасе і атмасферы. К.п. ў космасе наз. першаснымі (ПКП); прамяні, якія ўзнікаюць ад узаемадзеяння ПКП з рэчывам атмасферы ці міжзорнага газу, наз. другаснымі (ДКП).

У склад ПКП уваходзяць пратоны (92%), α-часціцы (7%), інш. ядры і электроны (1%). Большасць ПКП з энергіямі ад 1 да 10​⁸ ГэВ прыходзяць на Зямлю з Галактыкі і толькі невял. іх колькасць звязана з актыўнасцю Сонца. ПКП з энергіяй большай за 10​⁸ ГэВ, але меншай за 5∙10​¹⁰ ГэВ, магчыма, прыходзяць з Метагалактыкі. Найб. верагодныя крыніцы галактычных ПКП — успышкі звышновых зорак і пульсары, якія пры гэтым утвараюцца. Поўная энергія, што пераносіцца ПКП на Зямлю, невял. і параўнальная з энергіяй бачнага святла зорак. Узаемадзеянне ПКП (большасць іх часціц зараджана дадатна) з магн. полем Зямлі выклікае шэраг т.зв. геамагнітных з’яў, напр., залежнасць інтэнсіўнасці К.п. з энергіяй ~1 ГэВ ад геамагнітнай шыраты і даўгаты. У склад ДКП уваходзяць усе вядомыя элементарныя часціцы. На ўзроўні мора ДКП падзяляюць на жорсткія (μ-мезоны) і мяккія (электроны, пазітроны і фатоны) кампаненты. Мяккія кампаненты ДКП разам з ядз. каскадам утвараюць шырокія атмасферныя ліўні (магутныя патокі другасных часціц), папярочнік якіх дасягае соцень метраў. К.П выкарыстоўваюцца для вывучэння працэсаў узаемадзеяння элементарных часціц і іх структуры, а таксама для выяўлення і вывучэння астрафіз. працэсаў, што адбываюцца ў нетрах Сусвету.

І.С.Сацункевіч.

т. 8, с. 150

А́ТАМНАЯ ЭЛЕКТРАСТА́НЦЫЯ (АЭС),

электрастанцыя, дзе атамная (ядзерная) энергія ператвараецца ў электрычную. Першая ў свеце АЭС магутнасцю 5 МВт пачала дзейнічаць у 1954 у б. СССР (г. Обнінск). На АЭС цеплата, якая вылучаецца ў ядз. рэактары ў выніку ланцуговай рэакцыі дзялення ядраў некаторых цяжкіх хім. элементаў (напр., уран-233, уран-235, плутоній-239 і інш.), ператвараецца ў электрычную, як і на цеплавых электрастанцыях. АЭС складаюць аснову ядзернай энергетыкі. У склад АЭС уваходзяць ядзерны рэактар, цеплаабменнікі, помпы і агрэгаты для ператварэння цеплавой энергіі ў электрычную, электратэхн. абсталяванне. На АЭС выкарыстоўваюць рэактары пераважна на цеплавых і хуткіх нейтронах. У залежнасці ад тыпу і агрэгатнага стану цепланосьбіта выбіраецца тэрмадынамічны цыкл АЭС. Вышэйшая т-ра цыкла вызначаецца найбольшай т-рай цеплавыдзяляльных элементаў і ўласцівасцямі цепланосьбітаў. Для выключэння перагрэву прадугледжана хуткае (на працягу некалькіх секунд) глушэнне ланцуговай ядз. рэакцыі аварыйнай сістэмай расхалоджвання.

Пры дзяленні 1 г ізатопаў урану або плутонію вызваляецца каля 22,5 МВт·гадз энергіі, што эквівалентна спальванню 2,8 т умоўнага паліва. Гэта з’яўляецца асн. аргументам эканамічнасці АЭС. Пасля аварыі на Чарнобыльскай АЭС (1986), пашырэння інфармацыі аб радыеактыўным забруджванні навакольнага асяроддзя і стане бяспекі на АЭС энергет. праграмы ў б. СССР пачалі згортваць. Аднак паглыбленне энергет. крызісу зноў ставіць пытанне пра будаўніцтва новых АЭС. Найбліжэйшыя да Беларусі дзеючыя АЭС (у дужках адлегласць у кіламетрах ад яе да дзярж. мяжы і да Мінска): Ігналінская ў Літве (5; 185), Смаленская ў Расіі (80; 355), Чарнобыльская (7; 310) і Ровенская на Украіне (60; 285).

А.М.Люцко.

т. 2, с. 67

НЕЙТРЫ́НА (італьян. neutrino памяншальнае ад neutrone нейтрон),

незараджаная элементарная часціца з групы лептонаў. Мае спін ​¹/₂ і масу, намнога меншую за масу электрона. Па стат. уласцівасцях адносіцца да ферміёнаў. Удзельнічае ў слабых і гравітацыйных узаемадзеяннях (гл. Узаемадзеянні элементарных часціц, з-за вельмі малой масы слаба ўзаемадзейнічае з рэчывам, характарызуецца вял. пранікальнай здольнасцю, напр., свабодна праходзіць праз Зямлю і Сонца.

Вядома 3 тыпы Н.: электроннае Н. ν_e, мюоннае Н. ν_µ, таоннае Н. ν_τ і адпаведныя ім антычасціцы ${\stackrel{—}{\nu }}_{\mathrm{e}}$, ${\stackrel{—}{\nu }}_{\mathrm{\mu }}$, ${\stackrel{—}{\nu }}_{\mathrm{\tau }}$ (звесткі аб ${\nu }_{\mathrm{\tau }}$ і ${\stackrel{—}{\nu }}_{\mathrm{\tau }}$ ускосныя і магчыма, што ${\displaystyle {\nu }_{\mathrm{\tau }}\equiv {\stackrel{—}{\nu }}_{\mathrm{\tau }}}$ ). Кожны з тыпаў Н. пры ўзаемадзеянні з інш. часціцамі можа пераўтварыцца ў адпаведны зараджаны лептон, а калі масы спакою Н. адрозныя ад 0 і лептонныя зарады не захоўваюцца, магчымы асцыляцыі Н. — пераўтварэнні аднаго тыпу Н. ў другі (прапанавана Б.М.Пантэкорва ў 1957). Існаванне электроннага Н. прадказана В.Паўлі (1930—33) на падставе законаў захавання энергіі і імпульсу ў рэакцыях β-распаду, эксперыментальна ${\stackrel{—}{\nu }}_{\mathrm{e}}$ зарэгістравана амер. фізікамі Ф.Райнесам і К.Коўэнам ў 1953—56. Выпрамяняюцца Н. пры пераўтварэннях атамных ядраў (β-распадзе, захопе электронаў і мюонаў), распадах элементарных часціц і інш. Працэсы, якія вядуць да ўтварэння Н., адбываюцца ў рэчыве Зямлі і яе атмасферы за кошт касм. выпрамянення, у нетрах Сонца, зорак і інш. (гл. Нейтрынная астраномія, Нейтрынная астрафізіка). Штучна Н. атрымліваюць з дапамогай магутных ядз. выпрамяняльнікаў, ядз. рэактараў, паскаральнікаў зараджаных часціц.

Літ.:

Марков М.А. Нейтрино. М., 1964;

Понтекорво Б.М. Нейтрино. М., 1966;

Рекало М.П. Нейтрино. Киев, 1986.

С.Сацункевіч.

т. 11, с. 277

НЕЙТРО́ННАЯ ФІ́ЗІКА,

галіна ядзернай фізікі, якая ахоплівае даследаванні розных з’яў з удзелам нейтронаў. Вывучае ўзаемадзеянне нейтронаў з рэчывам (ядз. рэакцыі, дыфузію, запавольванне і інш.), даследуе ўласцівасці саміх нейтронаў (структуру, працэсы распаду, эл.-магн. характарыстыкі і інш.). Праяўленні хвалевых уласцівасцей нейтронаў даследуюцца ў нейтроннай оптыцы. Мае шматлікія дастасаванні пры вызначэнні структуры рэчыва (гл. Нейтронаграфія, Нейтронная спектраскапія).

Пачала развівацца пасля адкрыцця нейтрона (1932). Першыя эксперыменты з нейтронамі, праведзеныя ў 1934—40, прывялі да адкрыцця працэсу дзялення ядраў нейтронамі і магчымасці ажыццяўлення ланцуговай ядзернай рэакцыі і на яе аснове стварэння ядз. зброі і ядз. рэактараў. Некаторыя ядз. рэакцыі, выкліканыя нейтронамі, выкарыстоўваюцца для вытв-сці радыеактыўных ізатопаў, у т. л. для перапрацоўкі радыеактыўных адходаў ядз. рэактараў пераўтварэннем доўгачасовых (з вял. перыядам паўраспаду) ізатопаў у кароткачасовыя. Ствараюцца спецыялізаваныя крыніцы нейтронаў: імпульсныя і даследчыя ядз. рэактары, а таксама розныя буйнатокавыя паскаральнікі зараджаных часціц (пратонаў, электронаў, дэйтронаў), якія выкарыстоўваюцца для даследаванняў і атрымання адз. паліва ў прамысл. маштабах. Важным кірункам даследаванняў Н.ф. з’яўляецца вывучэнне законаў прыроды пры люстраным адбіцці прасторы і пры змене знака часу. У шматлікіх эксперыментах даказана адсутнасць люстраной сіметрыі ўзаемадзеянняў элементарных часціц, у прыватнасці, паказана залежнасць каэфіцыента паглынання нейтронаў у аднародным і ізатропным рэчыве ад арыентацыі спіна нейтрона адносна яго імпульсу. Адным з выяўленняў неінварыянтнасці часу з’яўляецца меркаванне аб наяўнасці ў нейтрона эл. дыпольнага моманту.

На Беларусі даследаванні па асобных пытаннях Н.ф. праводзяцца ў НДІ ядз. праблем пры БДУ, Ін-це фізікі і Ін-це фізікі цвёрдага цела і паўправаднікоў Нац. АН.

Літ.:

Гуревич И.И., Тарасов Л.В. Физика нейтронов низких энергий. М., 1965;

Крупчицкий П.А. Фундаментальные исследования с поляризованными медленными нейтронами. М., 1985;

Александров Ю.А. Фундаментальные свойства нейтрона. 3 изд. М., 1992.

У.Р.Барышэўскі.

т. 11, с. 277

МЕТЭО́РЫ (ад грэч. meteōra атмасферныя з’явы),

з’явы, што ўзнікаюць у зямной атмасферы пры пранікненні ў яе часцінак касм. рэчыва — метэорных цел. Бел. народная назва М. — знічкі.

Метэорныя целы ўваходзяць у атмасферу Зямлі з адноснымі скорасцямі ад 11 да 73 км/с. Пры ўзаемадзеянні з паветрам кінетычная энергія метэорных цел ідзе на награванне і выпарэнне цел, узбуджэнне і іанізацыю малекул паветра і пары метэорнага рэчыва. Некалькі працэнтаў энергіі пераходзіць у светлавую. Даўжыня шляху М. у атмасферы — каля 100 км, большасць метэорных цел згарае ў атмасферы на вышыні больш за 80 км. Вельмі яркія М. наз. балідамі, часам яны заканчваюцца выпадзеннем на паверхню Зямлі метэарытаў. Маса М. — ад 0,001 г да некалькіх грамаў. На ясным начным небе простым вокам можна бачыць звычайна каля 10 М. за гадзіну. За суткі ў атмасферу Зямлі пранікае некалькі мільярдаў метэорных цел, агульнай масай каля 100 т. Большасць метэорных цел — камяністыя прадукты распаду каметных ядраў, зрэдку — астэроідаў. У міжпланетнай прасторы метэорныя целы каметнага паходжання рухаюцца раямі, расцягнутымі ўздоўж арбіты каметы. Трапляючы ў зямную атмасферу, яны ўтвараюць метэорныя патокі.

Літ.:

Кащеев Б.Л., Лебединец В.Н., Лагутин М.Ф. Метеорные явления в атмосфере Земли. М., 1967;

Цесевич В.П. Что и как наблюдать на небе. 6 изд. М., 1984.

А.А.Шымбалёў.

т. 10, с. 319

КРУГАВАРО́Т ВАДЫ́ на Зямлі, бесперапынны замкнёны працэс цыркуляцыі вады ў атмасферы, гідрасферы і зямной кары; частка кругавароту рэчываў на Зямлі. Разам з цеплаабаротам і агульнай цыркуляцыяй атмасферы — адзін з асн. кліматаўтваральных фактараў. Адбываецца пад уплывам сонечнай радыяцыі і дзеяннем сілы цяжару. Складваецца з выпарэння вады з паверхні водных аб’ектаў, глебы, расліннага покрыва, пераносу яе паветр. плынямі з месца выпарэння, кандэнсацыі пары і выпадзення атм. ападкаў, перамяшчэння вады па схілах і рэчышчах часовых вадацёкаў (паверхневы сцёк), а пасля інфільтрацыі — у тоўшчы глеб і грунтоў (падземны сцёк). Асн. маса вады выпараецца з паверхні Сусв. акіяна і на яго ж выпадае, а частка пераносіцца паветр. плынямі на сушу. К.в. бывае малы (толькі над акіянамі — акіянічны ці толькі над мацерыком — мацерыковы) і вялікі (уключае акіян і сушу). Колькаснае выяўленне К.в. — водны баланс Зямлі. Некаторыя элементы К.в. могуць мяняцца пад уплывам дзейнасці чалавека. Напр., утварэнне вадасховішчаў і арашэнне павялічвае выпарэнне, асушэнне балот і азёр памяншае яго, адбор падземных вод на водакарыстанне павялічвае паверхневы сцёк і гэтым паскарае К.в.; забруджванне атмасферы паскарае раставанне снегу вясной, наяўнасць ядраў кандэнсацыі садзейнічае выпадзенню ападкаў, каналізацыя рэк паскарае сцёк. Аказваюць уплыў штучнае папаўненне запасаў падземных вод, эрозія глеб і проціэразійныя мерапрыемствы, інтэнсіфікацыя с.-г. дзейнасці і інш.

Тэр. Беларусі ахоплена працэсамі вялікага К.в., якія ўвасабляюцца ў выпарэнні вады ў трапічных і субтрапічных шыротах Атлантычнага ак., зах. пераносе вільгаці на мацярык, кандэнсацыі і выпадзенні ападкаў і наступных этапах цыклічнага руху вады. Адначасова адбываюцца працэсы малога К.в. — частку ападкаў складае вільгаць, перанесеная з акіяна і тая, што ўжо выпадала ў Зах. Еўропе. Магчымы працэсы ўнутрырэгіянальнага выпарэння ападкаў на З Беларусі, пераносу іх у выглядзе вадзяной пары і выпадзення на У рэспублікі. На тэр. Беларусі выпадае прыкладна 146 км³ ападкаў, каля 112 км³ выпараецца, 34 км³ прыпадае на рачны сцёк.

т. 8, с. 479

ЗО́ННАЯ ТЭО́РЫЯ крышталічных цвёрдых цел,

квантавая тэорыя спектра энергій электронаў крышталя. Паводле З.т. гэты спектр складаецца з зон дазволеных і забароненых энергій. З.т. тлумачыць шэраг уласцівасцей і з’яў у крышталях, у прыватнасці, розны характар іх электраправоднасці.

Аснова З.т. — аднаэлектроннае прыбліжэнне: скорасць руху атамных ядраў каля становішчаў раўнавагі многа меншая за скорасць электронаў; кожны электрон рухаецца ў трохмерна-перыядычным полі, якое ствараецца ядрамі і астатнімі электронамі. Зона праводнасці (с) і валентная зона (v) утвораны сукупнасцю атамных энергет. узроўняў, «расшчэпленых» у выніку аб’яднання свабодных атамаў у крышт. рашотку. Узроўні энергіі валентных электронаў (е) атама расшчапляюцца і зрушваюцца значна больш, чым узроўні ўнутраных электронаў (і). Шырыня забароненай зоны Eg (энергет. шчыліна паміж v- і с-зонамі) вызначаецца раўнаважнай адлегласцю паміж ядрамі (пастаяннай крышт. рашоткі d) У крышталі з N ідэнтычных атамаў кожны атамны ўзровень расшчапляецца на N узроўняў, якія ўтвараюць квазінеперарыўную дазволеную зону або яе частку. Электроны запаўняюць дазволеныя зоны энергій у адпаведнасці з Паўлі прынцыпам: на N узроўнях зоны можа знаходзіцца не больш за 2N электронаў. Уласцівасці крышталя залежаць ад колькасці электронаў у зоне праводнасці і/ці ад колькасці незапоўненых узроўняў (вакансій для электронаў) у валентнай зоне. Калі энергет. зона запоўнена электронамі часткова, то пад уздзеяннем знешняга эл. поля яны пераразмяркоўваюцца па ўзроўнях у зоне. Пры гэтым парушаецца сіметрыя размеркавання электронаў па скорасцях — узнікае эл. ток. Таму крышталь з часткова запоўненай c-зонай з’яўляецца правадніком электрычнасці — металам. Электроны ў поўнасцю запоўненай v-зоне з-за прынцыпу Паўлі не могуць пераразмяркоўвацца па ўзроўнях энергіі; крышталь з пустой с-зонай і поўнасцю запоўненай электронамі v-зонай — дыэлектрык. Калі цеплавая энергія дастатковая для пераводу часткі электронаў з v-зоны ў c-зону, то электраправоднасць крышталя расце пры награванні; такі крышталь — паўправаднік. Пры слаба перакрытых с- і v-зонах крышталь з’яўляецца паўметалам (напр., вісмут), а пры змыканні гэтых зон (Eg=0) — бясшчылінным паўправадніком (напр., шэрае волава). З.т. — набліжэнне да рашэння фундаментальнай задачы: вывесці ўласцівасці крышталя з уласцівасцей атамаў, з якіх ён складаецца.

Літ.:

Харрисон У.А. Электронная структура и свойства твердых тел: Физика химической связи: Пер. с англ. Т. 1—2. М., 1983;

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

М.А.Паклонскі.

т. 7, с. 107