Verbum

ЗАРА́ДАВАЯ ЦО́ТНАСЦЬ, C-цотнасць,

квантавы лік сапраўды нейтральнай элементарнай часціцы (сістэмы часціц), які вызначае паводзіны яе хвалевай функцыі пры зарадавым спалучэнні. У працэсах, абумоўленых гравітацыйнымі, эл.-магн. або моцнымі ўзаемадзеяннямі, З.ц. захоўваецца (не мяняецца).

Пры зарадавым спалучэнні хвалевая функцыя сапраўды нейтральнай часціцы не мяняецца (дадатная З.ц.) або мяняе знак (адмоўная З.ц.). Для фатона З.ц. адмоўная: C = −1, гэта вынікае з таго, што пры зарадамі спалучэнні эл. зарады, а значыць, і эл.магн. палі, квантамі якіх з’яўляюцца фатоны, мяняюць знак. Для π​⁰− і η​⁰− мезонаў, якія распадаюцца на 2 γ-кванты, C = 1. Сапраўды нейтральнай сістэмай з’яўляецца пазітроній (звязаны стан электрона і пазітрона), для якога C = (−1)​^J+l, дзе J — поўны спін сістэмы, l — арбітальны момант іх адноснага руху. Гэтай формулай вызначаецца таксама З.ц. сапраўды нейтральных мезонаў, пабудаваных з кварка і адпаведнага антыкварка.

Літ.:

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

А.​У.​Астапенка.

т. 6, с. 536

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

МЮО́НЫ, мю-мезоны,

нестабільныя зараджаныя элементарныя часціцы, якія маюць спін ½, час жыцця 2,2∙10​⁻⁶ с і масу прыкладна ў 207 разоў большую за масу электрона; адносяцца да лептонаў. Адмоўна зараджаны (μ​⁻) і дадатна зараджаны (μ​⁺) М. з’яўляюцца антычасціцамі адзін аднаго.

Эксперыментальна выяўлены ў касм. праменях амер. фізікамі К.​Андэрсанам і С.​Недэрмаерам (1936—37). Асн. крыніцы М. — распад піонаў і каонаў (гл. Мезоны), якія інтэнсіўна нараджаюцца пры сутыкненнях адронаў, працэс нараджэння пар μ​⁻ μ​⁺ фатонамі высокіх энергій, распады гіперонаў, «зачараваных» часціц і інш. Па сваіх уласцівасцях ва ўсіх вядомых узаемадзеяннях μ​⁻ паводзіць сябе аналагічна электрону, ад якога адрозніваецца толькі масай (μ — е-універсальнасць). Слабае ўзаемадзеянне М. выклікае іх распад на электрон (ці пазітрон) і адпаведнае нейтрына, што вызначае час жыцця М. у вакууме. У рэчыве павольныя М. страчваюць энергію на іанізацыю атамаў і могуць спыняцца. Пры гэтым μ​⁻ прыцягваецца ядром атама і ўтвараецца мезаатам, а μ​⁺ далучае да сябе электрон і ўтвараецца мюоній.

І.​С.​Сацункевіч.

т. 11, с. 62

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

ЗВЫШПРАВО́ДНАСЦЬ,

з’ява скачкападобнага знікнення эл. супраціўлення ў некаторых праводзячых матэрыялах пры ахаладжэнні іх ніжэй за т.зв. крытычную тэмпературу. Адкрыта нідэрл. фізікам Г.​Камерлінг-Онесам (1911).

Крытычныя т-ры T_k традыцыйных звышправаднікоў знаходзяцца ў інтэрвале 0,1—23 К. Вынікам адсутнасці супраціўлення з’яўляецца існаванне незатухальных токаў: у замкнутым току, наведзеным у кольцы са звышправадніка, доўгі час адсутнічаюць прыкметы затухання. З. суправаджаецца ідэальным дыямагнетызмам: магн. поле не пранікае ў тоўшчу звышправадніка, калі напружанасць поля не перавышае некаторае крытычнае значэнне (эфект Майснера). Адваротны пераход са звышправоднага стану ў нармальны (з канечным значэннем эл. супраціўлення) адбываецца пры павелічэнні т-ры або пры накладанні магутнага магн. поля. З. абумоўлена звышцякучасцю электронаў праводнасці, якая ўзнікае пры нізкіх т-рах дзякуючы ўтварэнню звязаных пар электронаў з процілеглымі спінамі — купераўскіх пар. Такія пары маюць нулявы спін і падпарадкоўваюцца Бозе—Эйнштэйна статыстыцы. Пры T<T_k адбываецца т.зв. бозе-кандэнсацыя купераўскіх пар. Гл. таксама Высокатэмпературная звышправоднасць, Купера эфект.

Літ.:

Буккель В. Сверхпроводимость: Пер. с нем. М., 1975;

Вонсовский С.В., Изюмов Ю.А., Курмаев Э.З. Сверхпроводимость переходных металлов, их сплавов и соединений. М., 1977;

Дмитренко И.М. В мире сверхпроводимости. Киев, 1981.

Л.​І.​Камароў.

т. 7, с. 41

ПАЛЯРЫЗА́ЦЫЯ ЧАСЦІ́Ц,

уласцівасць мікрааб’ектаў, якая абумоўлена іх спінам і характарызуе ступень сіметрыі або асіметрыі часціц у прасторы.

Часціца з ненулявой масай спакою і спінам s можа знаходзіцца ў адным з 2s + 1 квантавых станаў, якія адпавядаюць рознай арыентацыі спіна адносна зададзенага напрамку. Палярызацыйны стан часціц ёсць суперпазіцыя ўсіх квантавых станаў. Калі каэфіцыенты суперпазіцыі вядомыя, то часціца цалкам палярызавана (чысты стан). Напр., фатон, які мае спін s = 1 і нулявую масу спакою, характарызуецца 2 спінавымі станамі (паралельна і антыпаралельна выбранаму напрамку). Аднолькавасць уласцівасцей часціц па ўсіх напрамках азначае яе бясспінавасць (s = 0) і немагчымасць палярызацыі. Часціцы са спінам 1 (ці больш) маюць дадатковую характарыстыку — выстраенасць, якая сведчыць пра адсутнасць сферычнай сіметрыі і вінтавой восі ў прасторы. Выяўленне незахавання прасторавай цотнасці (1956—57) у слабых узаемадзеяннях дало магчымасць атрымаць палярызаваныя часціцы і ядры ў рэакцыях распадаў. Прадказана натуральная П.ч. у пучку электронаў і пазітронаў пры руху ў магн. полі. Эксперыменты з палярызаванымі пучкамі часціц выкарыстоўваюцца для праверкі сіметрыі фундаментальных узаемадзеянняў, вызначэння спектраскапічных характарыстык ядз. узроўняў, вымярэння магн. дыпольных і эл. квадрупольных момантаў узбуджаных станаў ядра, для праверкі ядз. мадэляў і ўстанаўлення механізмаў ядз. працэсаў.

І.​С.​Сацункевіч.

т. 12, с. 28

МО́МАНТ І́МПУЛЬСУ,

фізічная велічыня, якая характарызуе меру вярчальнага руху цела (сістэмы цел) адносна пункта або восі. Паняцце «М.і.» дастасавальнае таксама да эл.-магн., гравітацыйнага і інш. фізічных палёў. Выкарыстоўваецца пры рашэнні многіх задач механікі, фізікі і тэхнікі.

М.і. матэрыяльнага пункта з імпульсамі $\overrightarrow{r}$ адносна цэнтра (полюса) O роўны вектарнаму здабытку: ${\displaystyle \overrightarrow{L}=\overrightarrow{r}\times \overrightarrow{p}}$ , дзе $\overrightarrow{r}$ — радыус-вектар пункта, праведзены з цэнтра O. Для сістэмы n такіх пунктаў і адносна восі вярчэння выражаецца таксама праз вуглавую скорасць $\overrightarrow{\mathrm{\omega }}$ і момант інерцыі I дадзенай сістэмы (напр., цвёрдага цела) адносна гэтай восі: ${\displaystyle \overrightarrow{L}=I\overrightarrow{\mathrm{\omega }}}$ . Змены М.і. сістэмы цел адбываюцца пад уздзеяннем толькі знешніх сіл і залежаць ад іх моманту $\overrightarrow{M}$ (гл. Момант сілы). З 2-га закону Ньютана (гл. Ньютана законы механікі) вынікае ${\displaystyle d\overrightarrow{L}/dt=\overrightarrow{M}}$ . Калі ${\displaystyle \overrightarrow{M}=\overrightarrow{0}}$ будзе пастаянным і мае месца закон захавання М.і. (гл. Захавання законы). Роўнасць ${\displaystyle \overrightarrow{M}=0}$ мае таксама месца пры руху пункта (цела) ў полі цэнтральных сіл, пры гэтым яго рух падпарадкоўваецца закону плошчаў (гл. Кеплера законы), што выкарыстоўваецца ў нябеснай механіцы, тэорыі руху ШСЗ, касм. лятальных апаратаў і інш. Большасці элементарных часціц уласцівы ўласны, унутраны М.і. (гл. Спін). Адзінка М.і. ў СІ — кілаграм-метр у квадраце за секунду.

т. 10, с. 516

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

ПО́ЛЕ ФІЗІ́ЧНАЕ,

адзін з двух (нараўне з рэчывам) відаў матэрыі. Паводле прынцыпу блізкадзеяння з дапамогай П.ф. (як сілавога поля) ажыццяўляецца ўздзеянне (на адлегласці) аднаго цела на другое, што апісваецца ў межах поля тэорыі. Прыклады П.ф.: эл.-магн. і гравітацыйнае ў класічнай фізіцы, квантава-рэлятывісцкія палі ў фізіцы элементарных часціц і іх узаемадзеяннях.

Паняцце сілавога поля (эл. і магн.) у 1830-я г. ўведзена М.Фарадэем. Дж.К.Максвел у 1860-я г. развіў далей ідэі аб эл.-магн. полі і сфармуляваў яго законы (гл. Максвела ўраўненні), прадказаў электрамагнітныя хвалі. Пасля адкрыцця Дж.​Дж.Томсанам электрона (1897) электрычна зараджаныя элементарныя часціцы сталі разглядацца як першасныя крыніцы эл.-магн. поля і эл.-магн. узаемадзеянняў. У 1900 М.Планк прадказаў, што энергія эл.-магн. поля выпрамяняецца і паглынаецца дыскрэтнымі порцыямі (квантамі). У канцы 1920-х г. паказана, што квантуецца і само эл.-магн. поле. Кванты гэтага поля — фатоны з’яўляюцца элементарнымі часціцамі і пераносчыкамі эл.-магн. узаемадзеянняў. У 1928 П.А.М.Дзірак увёў квантава-рэлятывісцкае (хвалевае) поле і для адзінак будовы рэчыва, квантамі якога з’яўляюцца элементарныя часціцы — электрон і пазітрон. У межах квантава-рэлятывісцкай тэорыі ў адпаведнасці з карпускулярна-хвалевым дуалізмам знікаюць бар’еры паміж рэчывамі і сілавымі палямі як рознымі відамі матэрыі. У абодвух выпадках апісанне П.ф. ажыццяўляецца з дапамогай агульнага матэм. апарата і выкарыстоўваюцца аднолькавыя фіз. характарыстыкі П.ф. і квантаў гэтых палёў (элементарных часціц): маса, энергія, імпульс, момант імпульсу, спін, зарад і інш. Пры ўзаемадзеяннях кванты П.ф. аднаго тыпу могуць пераўтварацца ў кванты П.ф. другога тыпу, напр., электроны і пазітроны ў фатоны і наадварот — фатоны ў электрон-пазітронныя пары; кваркі і антыкваркі ў глюоны, а глюоны ў кварк-антыкваркавыя пары. Элементарныя часціцы розных тыпаў (сілавога поля і рэчыва), калі яны маюць адпаведныя сілавыя зарады, могуць быць пераносчыкамі і крыніцамі ўзаемадзеянняў.

А.​А.​Богуш.

т. 12, с. 471

МАГНЕТЫ́ЗМ (ад грэч. magnētis магніт),

сукупнасць з’яў, звязаных з асаблівай формай узаемадзеяння паміж эл. токамі, токамі і магнітамі (целамі з магнітным момантам) і паміж магнітамі; раздзел фізікі, які вывучае гэтае ўзаемадзеянне і ўласцівасці рэчываў (магнетыкаў), у якіх яно праяўляецца.

Магн. ўзаемадзеянне цел перадаецца праз магнітнае поле, якое з’яўляецца адной з форм існавання электрамагнітнага поля. Нягледзячы на непарыўную сувязь паміж эл. і магн. з’явамі, магн. з’явы прынцыпова адрозніваюцца ад электрычных з-за адсутнасці ў прыродзе адасобленых магн. полюсаў (магн. зарадаў; гл. Манаполь магнітны). Крыніца эл. поля — эл. зарад, магн. поля — рухомы эл. зарад (электрычны ток), пераменнае (віхравое) эл. поле або элементарныя часціцы з адметным ад нуля ўласным магн. момантам. М. атамаў, малекул і макраскапічных цел вызначаецца ў канчатковым выніку М. элементарных часціц (у асн. магн. момантам электронаў). У залежнасці ад характару ўзаемадзеяння часціц-носьбітаў магн. моманту адрозніваюць М. рэчываў з атамным магн. парадкам (ферамагнетызм, ферымагнетызм, антыферамагнетызм) і М. слабаўзаемадзейных часціц (парамагнетызм, дыямагнетызм). Магн. ўласцівасці рэчываў, макраскапічныя праяўленні іх М. тлумачацца на аснове законаў квантавай механікі, разглядаюцца ў рамках тэорыі эл.-магн. поля, тэрмадынамікі і статыстычнай фізікі. М. праяўляецца ва ўсіх фізіка-хім. працэсах, што адбываюцца ў рэчыве. Магн. палі ёсць у зорак, Сонца, некат. планет Сонечнай сістэмы, у касм. прасторы. Яны ўплываюць на рух зараджаных часціц, вызначаюць многія астрафіз. і геамагн. з’явы (сонечныя ўспышкі, зямныя магн. буры і г.д.). Магн. ўласцівасці рэчываў шырока выкарыстоўваюцца ў электра- і радыётэхніцы, вылічальнай тэхніцы і тэлемеханіцы, аўтаматыцы, прыладабудаванні, марской і касм. навігацыі і інш.

З’ява М. вядома са старажытнасці. З 12 ст. ў Еўропе пачаў шырока выкарыстоўвацца магн. компас. Вучэнне пра М. развівалі У.Гільберт, Р.Дэкарт, Ф.Эпінуе, Ш.Кулон. У 1820 Х.К.Эрстэд адкрыў магн. поле эл. току, А.М.Ампер устанавіў законы магн. ўзаемадзеяння токаў. У 1830-я г. К.Гаўс і В.Вебер развілі матэм. тэорыю геамагнетызму (гл. Зямны магнетызм). Грунтоўную трактоўку з’яў М. на аснове ўяўленняў аб рэальнасці эл.-магн. поля даў М.Фарадэй, які ў 1831 адкрыў электрамагнітную індукцыю. У 1872 Дж.Максвел стварыў агульную тэорыю эл.-магн. з’яў (гл. Максвела ўраўненні). Уласцівасці фера- і парамагнетыкаў вывучалі А.Р.Сталетаў (1872) і П.Кюры (1895). У 1905 П.Ланжэвэн пабудаваў тэорыю дыямагнетызму, у 1925 С.​Гаўдсміт і Дж.​Уленбек адкрылі спін і М. электрона. У 1930-я г. пабудавана квантавамех. тэорыя магн. уласцівасцей свабодных электронаў (В.Паўлі, Л.Д.Ландау). Развіццё фізікі магн. з’яў прывяло да сінтэзавання новых магнітных матэрыялаў (ферытаў для ВЧ- і ЗВЧ-прыстасаванняў, высокакаэрцытыўных злучэнняў, празрыстых ферамагнетыкаў і інш.).

На Беларусі даследаванні па фізіцы магн. з’яў праводзяцца ў Ін-це фізікі цвёрдага цела і паўправаднікоў Нац. АН Беларусі, БДУ, Бел. ун-це інфарматыкі і радыёэлектронікі і інш.

Літ.:

Вонсовский С.В. Магнетизм. М., 1971;

Маттис Д. Теория магнетизма: Введение в изучение кооперативных явлений: Пер. с англ. М., 1967;

Браун У.Ф. Микромагнетизм: Пер. с англ. М., 1979.

А.​І.​Болсун, У.​М.​Сацута.

т. 9, с. 476