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

ІО́НЫ (ад грэч. iōn які ідзе),

электрычна зараджаныя часціцы, якія ўтвараюцца ў выніку страты ці набыцця электронаў атамамі або групамі хімічна звязаных атамаў. Зарад І. кратны элементарнаму эл. зараду. Дадатныя І. наз. катыёнамі (напр., катыёны алюмінію Al​³⁺, амонію NH₄​⁴⁺), адмоўныя — аніёнамі (напр., аніёны хлору Cl​⁻, сернай к-ты SO₄​^2-). Тэрмін «І.» прапанаваны М.Фарадэем (1834).

У свабодным стане існуюць у газавай фазе (у плазме). У кандэнсаваных фазах звязаны (узаемадзейнічаюць) з часціцамі, што іх акружаюць (І. процілеглага знака ў крышталях і расплавах, з нейтральнымі малекуламі — у растворах; гл. Гідратацыя, Сальватацыя). Асн. структурныя характарыстыкі І. у кандэнсаванай фазе — іонны радыус і каардынацыйны лік. У эл. полі І. пераносяць электрычнасць: катыёны — да адмоўнага электрода (катода), аніёны — да дадатнага (анода); адначасова адбываецца перанос рэчыва, што адыгрывае значную ролю ў электролізе, пры іонным абмене. Удзельнічаюць у хім. рэакцыях (як каталізатары, прамежкавыя часціцы), геахім. працэсах, працэсах абмену рэчываў у жывым арганізме (функцыянаванне біял. мембран, праводнасць нерв. імпульсаў і інш.).

І.​В.​Боднар.

т. 7, с. 298

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

ЗВЯ́ЗАНЫ СТАН,

стан сістэмы часціц (цел), пры якім іх адносны рух адбываецца ў абмежаванай прасторы на працягу прамежкаў часу, большых за характэрныя для гэтай сістэмы перыяды. Для ўтварэння З.с. неабходна існаванне сіл прыцяжэння паміж усімі (або асобнымі) часціцамі сістэмы на некат. адлегласцях паміж імі. Прыклады З.с.: элементарныя часціцы (адроны і рэзанансы), ядры атамныя, атамы, малекулы, падвойныя зоркі, зорныя скопішчы, планетныя сістэмы.

т. 7, с. 42

НАКАПЛЯ́ЛЬНІК,

1) у ЭВМ — частка запамінальнага прыстасавання, дзе непасрэдна захоўваецца інфармацыя; таксама само запамінальнае прыстасаванне. Напр., Н. на магн. дыску, Н. на магн. стужцы. Асн. характарыстыкі — ёмістасць і шчыльнасць запісу інфармацыі.

2) Н. зараджаных часціц (накапляльнае кальцо) — элемент сістэмы сустрэчных пучкоў (гл. Паскаральнікі з сустрэчнымі пучкамі). Уяўляе сабой кальцавую вакуумную камеру, якая знаходзіцца ў магн. полі і дзе назапашваюцца часціцы ад многіх цыклаў паскарэння.

т. 11, с. 130

ДЫФРА́КЦЫЯ ЧАСЦІ́Ц,

рассеянне электронаў, нейтронаў, атамаў і інш. мікрачасціц крышталямі або малекуламі вадкасцей і газаў з утварэннем чаргаваных максімумаў і мінімумаў у інтэнсіўнасці рассеяных мікрачасціц.

Максімумы і мінімумы ў дыфракцыйнай карціне размяркоўваюцца ў адпаведнасці з унутр. будовай рассейвальнага асяроддзя. Д.ч. аналагічная дыфракцыя святла і пацвярджае квантавую прыроду мікрачасціц (гл. Карпускулярна-хвалевы дуалізм). Паводле квантавай механікі свабодны рух часціцы з масай m і скорасцю v (энергіяй $E=\frac{m{v}^2}{2}$ ; пры ўмове v≪c, дзе c — скорасць святла ў вакууме) можна разглядаць як плоскую хвалю (гл. Хвалі дэ Бройля) з даўжынёй хвалі $\mathrm{\lambda }=\frac{h}{mv}=\frac{h}{\sqrt{2mE}}$ , дзе h — Планка пастаянная. Пры ўзаемадзеянні часціцы з атамамі ці малекуламі рассейвальнага асяроддзя мяняецца яе энергія і характар распаўсюджання звязанай з ёй хвалі, што адбываецца ў адпаведнасці з агульнымі прынцыпамі дыфракцыі хваль. Д.ч. выкарыстоўваецца пры даследаванні паверхні цвёрдых цел, будовы крышталёў і складаных малекул.

А.​І.​Болсун.

т. 6, с. 303

КІНЕМА́ТЫКА,

раздзел механікі, у якім вывучаюцца геам. ўласцівасці руху цел без уліку іх масы і сіл, што на іх дзейнічаюць. Звычайна падзяляецца на К. часціцы (матэрыяльнага пункта) і К. цвёрдага цела Асн. задачы К. — знаходжанне траекторый, скарасцей, паскарэнняў часціц і цел.

Становішча пункта (ці цела) адносна пэўнай сістэмы адліку вызначаецца ўраўненнямі, якія выражаюць залежнасць каардынат g_i ад часу t[g_i=g_i(t)] і наз. законамі руху, дзе i — колькасць ступеней свабоды. Звычайна гэтыя законы задаюцца ў каардынатнай [x=x(t), y=y(t), z=z(t)] або вектарнай $\text{[}\overrightarrow{r}=\overrightarrow{r}\text{(}\mathrm{t}\text{)}\text{]}$ формах, дзе x, y, z — каардынаты пункта, $\overrightarrow{r}$ — яго радыус-вектар. Функцыі, якія вызначаюць законы руху, адназначныя (аб’ект не можа займаць розныя становішчы ў адзін і той жа момант часу) і двойчы дыферэнцавальныя (паколькі ў кожны момант існуюць скорасці v_i = dg_i/dt і паскарэнні w = d​²g_i/dt​². У агульным выпадку рух часціцы апісваецца 3 ураўненнямі, а рух цвёрдага цела — 6. Заканамернасці К. выкарыстоўваюць пры разліках перадачы рухаў у кінематыцы механізмаў і пры рашэнні задач дынамікі.

Літ.:

Гл. пры арт. Механіка.

А.​І.​Болсун.

т. 8, с. 269

МІНКО́ЎСКАГА ПРАСТО́РА-ЧАС, прастора Мінкоўскага,

чатырохмерная прастора, што аб’ядноўвае фіз. 3-мерную прастору і час. Уведзены Г.Мінкоўскім (1908).

Пункты М.п.-ч. адпавядаюць падзеям спец. адноснасці тэорыі і вызначаюцца 4 каардынатамі: x₁ = x, x₂ = y, x₃ = z, x₀ = ct, дзе x, y, z — прамавугольныя дэкартавы каардынаты падзеі ў некаторай інерцыяльнай сістэме адліку (ІСА), c — скорасць святла ў вакууме, t — час падзеі. Геам. ўласцівасці М.п.-ч. вызначаюцца выразам квадрата інтэрвалу (адлегласці паміж 2 падзеямі): ds​² = c​²dt​²−dx​²−dy​²−dz​², дзе dx, dy, dz — элементарны зрух каардынат x, y, z, dt = dx₀/c — элементарны зрух паміж падзеямі ў часе. Інтэрвал з’яўляецца інварыянтам пры пераходзе ад адной ІСА да другой. Траекторыя руху часціцы (матэрыяльнага пункта) у М.п.-ч. наз. сусветнай лініяй (СЛ). Участкі траекторыі, дзе ds​² > 0, наз. часападобнымі дзе ds​² < 0 — прасторавападобнымі, дзе ds​² = 0 — нулявымі. Рэальныя часціцы рухаюцца ўздоўж часападобных СЛ, светлавы прамень — уздоўж нулявой СЛ. Геаметрыя М.п.-ч. ляжыць у аснове матэм. апарата спец. тэорыі адноснасці і дазваляе даць наглядную інтэрпрэтацыю яе кінематычных эфектаў.

А.​І.​Балсун.

т. 10, с. 390