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

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

МАНАПО́ЛЬ МАГНІ́ТНЫ,

гіпатэтычны фіз. аб’ект, які некат. сваімі ўласцівасцямі нагадвае ізаляваны магн. полюс. Існаванне М.м. парушае інварыянтнасць адносна адлюстравання прасторы і абарачэння часу, дазваляе растлумачыць дыскрэтнасць эл. зараду, пабудаваць мадэль канфайнменту кваркаў (існаванне іх толькі ў звязаным стане), прадказаць імавернасць распаду пратона, і шэраг інш., у т. л. касмалагічных, эфектаў.

Адпавядае аднайм. тапалагічна-нетрывіяльнаму рашэнню ўраўненняў калібровачнай тэорыі поля. У лінейнай тэорыі манапольныя рашэнні пабудаваны П.Дзіракам (1931, 1948), у нелінейнай — незалежна рас. вучоным А.​М.​Паляковым і галандскім вучоным Г.​Хоафтам (1974). Эфектыўныя манапольныя канфігурацыі адыгрываюць істотную ролю ў параметрычнай дынаміцы класічных і квантавых сістэм. Пошук М.м. вядзецца ва ўсіх тэхн. дасягальных інтэрвалах адлегласцей і энергій.

Літ.:

Стражев В.И., Томильчик Л.М. Электродинамика с магнитным зарядом. Мн., 1975;

Shnir Ya.M., Tolkachev E.A., Tomil’chik L.M. P-violating magnetic monopole influence on the behaviour of the atom-like System in external fields // International Journal of Modem Physics A. 1992. Vol. 7, № 16.

Я.​А.​Талкачоў, Л.​М.​Тамільчык.

т. 10, с. 59

МЕЗО́НЫ [ад мез(а)... + (электр)он],

нестабільныя элементарныя часціцы, якія адносяцца да класа адронаў, маюць цэлалікавы спін і нулявы барыённы зарад. Да М. адносяць пі-мезоны, К-мезоны і многія рэзанансы. Да М. не адносяць мю-М. (мюоны) таму, што яны маюць спін 1/2 і не ўдзельнічаюць у моцных узаемадзеяннях.

Прадказаны ў 1935 Х.Юкавай для тлумачэння прыроды ядзерных сіл; эксперыментальна адкрыты ў 1947 у касм. прамянях С.Ф.Паўэлам. Назва звязана з тым, што першыя з адкрытых М. (пі- і К-М.) мелі масу, прамежкавую паміж масамі пратона і электрона. У далейшым былі адкрыты М., масы якіх у некалькі разоў перавышаюць масу пратона. Складаюцца з кварка і антыкварка і глюонаў. Утвараюцца пры сутыкненнях пратонаў з пратонамі ці атамнымі ядрамі, а таксама пры анігіляцыі электронаў і пазітронаў. Маюць адмоўны, нулявы або дадатны эл. зарад, роўны эл. элементарнаму зараду, і час жыцця ад 10​⁻⁸ да 10​⁻²⁴ с. Распадаюцца на больш лёгкія М., лёгкія М. і лептоны або лептоны і гама-кванты.

І.​С.​Сацункевіч.

т. 10, с. 259

ПАТЭНЦЫЯ́Л у фізіцы,

характарыстыка фіз. сілавых палёў (эл., магн., гравітацыйных), а таксама палёў вектарных фіз. велічынь (напр., поля скарасцей у вадкасці). Ідэя П. напанавана прапанавана Ж.Л.Лагранжам (1775) і П.С.Лапласам (1782), тэорыя створана незалежна Дж.Грынам (1828) і К.Ф.Гаўсам (1840).

Для вектарнага поля $\overrightarrow{a}=\overrightarrow{a}\text{(}x,y,z\text{)}$ , зададзенага ў пункце з каардынатамі x, y, z, П. (патэнцыяльнай функцыяй) з’яўляецца такая скалярная функцыя U = U(x, y, z), што $\overrightarrow{a}=gradU$ (гл. Градыент); у гэтым выпадку вектарнае поле $\overrightarrow{a}$ наз. патэнцыяльным. Часам П. наз функцыю φ(x, y, z) = −U(x, y, z). П. выкарыстоўваецца для апісання узаемадзеяння часціцы з полем і адшукання фіз. палёў па зададзеных размеркаваннях іх крыніц (гл. Поля тэорыя). П. электрастатычны — энергетычная характарыстыка электрастатычнага поля. Вызначаецца формулай φ = W/q, дзе W — патэнцыяльная энергія ўзаемадзеяння эл. зараду q з электрастатычным полем, напружанасць якога $\overrightarrow{E}=-grad\mathrm{\phi }$ . П. вызначаецца з дакладнасцю да адвольнай пастаяннай (найб. важнае значэнне мае рознасць патэнцыялаў). Адзінка П. электрастатычнага ў СІ — вольт.

А.​І.​Болсун.

т. 12, с. 186

ДЗІРА́К ((Dirac) Поль Адрыен Марыс) (8.8.1902, г. Брысталь, Вялікабрытанія — 20.10.1984),

англійскі фізік-тэарэтык, адзін са стваральнікаў квантавай механікі і квантавай тэорыі поля. Чл. Лонданскага каралеўскага т-ва (1930), замежны чл. АН СССР (1931). Скончыў Брыстольскі (1921) і Кембрыджскі (1926) ун-ты. У 1932—69 праф. Кембрыджскага ун-та, з 1971 праф. ун-та штата Фларыда (ЗША). Навук. працы па квантавай механіцы, квантавай электрадынаміцы, квантавай тэорыі поля, тэорыі электрычных часціц і тэорыі гравітацыі. Распрацаваў матэм. апарат квантавай механікі — тэорыю пераўтварэнняў, прапанаваў метад другаснага квантавання (1926—27). Незалежна ад Э.​Фермі ў 1926 распрацаваў статыстыку часціц з паўцэлым спінам (гл. Фермі—Дзірака статыстыка), разам з В.​Гайзенбергам адкрыў абменнае ўзаемадзеянне (1928). Развіў рэлятывісцкую тэорыю руху электрона (гл. Дзірака ўраўненне) і прадказаў існаванне пазітрона (1928). Выказаў гіпотэзы аб існаванні элементарнага магн. зараду (1931) і антырэчыва (1933). Нобелеўская прэмія 1933 (разам з Э.Шродынгерам).

Тв.:

Рус. пер. — Лекции по квантовой теории поля. М., 1971;

Общая теория относительности. М., 1978;

Принципы квантовой механики. М., 1979.

Літ.:

Поль Дирак и физика XX века: Сб. науч. тр. М., 1990.

М.​М.​Касцюковіч.

т. 6, с. 116

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

ГЕТЭРАПЕРАХО́Д,

кантакт паміж двума рознымі паводле хім. саставу ці (і) фазавага стану паўправаднікамі (ПП). Па тыпе праводнасці спалучаных ПП адрозніваюць гетэрапераходы анізатыпныя — кантактуюць ПП з электроннай (n) і дзірачнай (p) эл.-праводнасцямі (p-n-гетэрапераход; гл. Электронна-дзірачны пераход), і ізатыпныя — кантактуюць ПП з адным тыпам праводнасці (n-n-гетэрапераход ці p-p-гетэрапераход). Камбінацыі некалькіх гетэрапераходаў утвараюць гетэраструктуры.

Для атрымання гетэрапераходу выкарыстоўваюцца кантакты паміж германіем Ge, крэмніем Si, ПП злучэннямі тыпу A​^IIIB​^V, дзе A​^III — элемент III групы перыяд. сістэмы элементаў (алюміній Al, галій Ga, індый In), B​^V — элемент V групы (фосфар P, мыш’як As, сурма Sb), і іх цвёрдымі растворамі: Ge—Si, Ga Al As — Ga As, Ga Al—Ge, In Ga As — In P. Гетэрапераход атрымліваюць эпітаксіяй. Галоўная асаблівасць гетэрапераходу — скачкападобнае змяненне ўласцівасцей на мяжы падзелу ПП (шырыні забароненай зоны, энергіі роднасці да электрона, рухомасці носьбітаў зараду, іх эфектыўнай масы і інш.). Кіраванне імі шляхам падбору спалучаных ПП матэрыялаў дае магчымасць ствараць арыгінальныя ПП прылады. Гетэрапераходы выкарыстоўваюцца ў пераключальніках хуткадзейных лагічных схем для ЭВМ, ПП лазерах, святлодыёдах і інш.

Літ.:

Милис А., Фойхт Д. Гетеропереходы и переходы металл — полупроводник: Пер. с англ. М., 1975;

Шарма Б.Л., Пурохит Р.К. Полупроводниковые гетеропереходы: Пер. с англ. М., 1979.

Л.​М.​Шахлевіч.

т. 5, с. 209

МЕЗО́ННАЯ ХІ́МІЯ,

раздзел хіміі, які вывучае атамныя сістэмы, дзе ядро атама заменена інш. дадатнай часціцай (напр., μ​⁺-мюонам, пазітронам) або электрон заменены інш. адмоўнай часціцай (напр., μ​⁻ мюонам, π​⁻- ці K​⁻-мезонам). Узнікла ў 1960-я г. ў сувязі з даследаваннямі хім. рэакцый, якія адбываюцца пры ўзаемадзеянні мюонаў з рэчывам. З дапамогай М.х. атрымліваюць даныя аб размеркаванні электроннай шчыльнасці, крышталічнай і магн. структуры рэчыва, механізме і скорасці хім. рэакцый.

Асн. кірункі даследаванняў у М.х.: π​⁻- і μ​⁻ М.х., вывучэнне паводзін μ​⁺-мюона ў рэчыве і рэакцый мюонія. У π​⁻- М.х. асн. з’яўляецца рэакцыя перазарадкі π​⁻-мезона на пратонах π​⁻ + p → n + π​⁰, імавернасць якой залежыць ад зараду ядра атама, з якім злучаны вадарод, тыпу сувязі паміж атамамі вадароду і інш., што дае магчымасць адрозніць хімічна звязаны вадарод ад свабоднага вадароду. У аснове μ​⁻- М.х. ляжыць вымярэнне энергій і інтэнсіўнасцей асобных ліній у рэнтгенаўскіх спектрах мезаатамаў. Асаблівасці рэнтгенаўскага выпрамянення μ​⁻-атамаў дазваляюць вызначыць элементны састаў узору, а таксама від хім. злучэння гэтых элементаў. μ​⁺-мюон і мюоній па сутнасці з’яўляюцца мечанымі атамамі, за рухам якіх можна сачыць ад моманту нараджэння да моманту распаду. Напр., лакальныя магн. палі ў крышталях узаемадзейнічаюць са спінам мюона і змяняюць карціну яго прэцэсіі, што дазваляе вывучаць характарыстыкі ўнутраных магн. палёў. На аснове вывучэння рэакцый мюонію робяць высновы аб рэакцыях атамарнага вадароду.

Літ.:

Кириллов-Угрюмов В.Г., Никитин Ю.П., Сергеев Ф.М. Атомы и мезоны. М., 1980;

Евсеев В.С., Мамедов Т.Н., Роганов В.С. Отрицательные мюоны в веществе. М., 1985.

т. 10, с. 259