Verbum

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

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

РА́ЙНЕС ((Reines) Фрэдэрык) (16.3.1918, г. Патэрсан, штат Нью-Джэрсі, ЗША — 26.8.1998),

амерыканскі фізік. Чл. Нац. АН ЗША (1980), Амер. акадэміі навук і мастацтваў (1966). Замежны чл. Рас. АН (1994). Продкі Р. паходзілі з Беларусі. Скончыў Тэхнал. ін-т імя Стывенса (г. Хобакен, штат Нью-Джэрсі). З 1944 у Лос-Аламоскай нац. лабараторыі ў Нью-Мехіка, удзельнічаў у распрацоўцы і выпрабаваннях атамнай і ядз. зброі. З 1959 праф. Тэхнал. ін-та імя Кейса (г. Кліўленд), з 1966 Каліфарнійскага ун-та (г. Ірвін; у 1964—74 дэкан фіз. ф-та). Навук. працы па фізіцы элементарных часціц, фізіцы касм. прамянёў і нейтрына, радыебіялогіі. Зарэгістраваў электроннае антынейтрына ў выпрамяненні ад ядз. рэактара (1956, разам з К.​Коўэнам), атм. нейтрына (1965) і ўсплескі нейтрына ад звышновай зоркі ў Вял. Магеланавым воблаку (1987). Эксперыментальна даказаў закон захавання барыённага зараду (1957). Нобелеўская прэмія 1995 (разам з М.Л.Перлам).

Тв.:

Рус. пер. — Нейтрино: от полтергейста к частице // Успехи физ. наук. 1996. Т. 166, вып. 12.

М.​М.​Касцюковіч.

т. 13, с. 271

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

ПЛА́ЗМА (ад грэч. plasma літар. вылепленае, аформленае) у фізіцы, іанізаваны газ, у якім шчыльнасці дадатных і адмоўных зарадаў прыкладна аднолькавыя. Мае шэраг асаблівасцей, якія дазваляюць лічыць яе асобным (нараўне з цвёрдым, вадкім і газападобным) агрэгатным станам рэчыва. У стане П. знаходзяцца Сонца, гарачыя зоркі, міжзорнае асяроддзе, зоркавыя атмасферы, галактычныя туманнасці і інш. Уласцівасці П. вывучае фізіка плазмы.

У залежнасці ад ступені іанізацыі (адносін канцэнтрацыі зараджаных часціц да поўнай іх канцэнтрацыі) адрозніваюць слаба, сярэдне і поўнасцю іанізаваную П. З-за наяўнасці паміж зараджанымі часціцамі далёкадзейных (кулонаўскіх) сіл нават разрэджаная плазма з’яўляецца складана арганізаваным асяроддзем з мноствам элементарных і калект. працэсаў у ім. Штучна П. атрымліваюць з дапамогай эл. поля ў газавых разрадах, нагрэву газу, уздзеяння іанізавальных выпрамяненняў, ударных хваль і інш. Уласцівасці П. ў знешніх палях апісваюцца кінетычным ураўненнем Больцмана (гл. Кінетычная тэорыя газаў) і сістэмай Максвела ўраўненняў, у якія ўваходзяць самаўзгодненыя (пэўным спосабам усярэдненыя) эл. і магн. палі. Калі ўласна плазменныя эфекты неістотныя, карыстаюцца больш грубымі набліжэннямі магнітнай гідрадынамікі. Многія ўласцівасці, характэрныя для П., маюць таксама сукупнасці носьбітаў зараду ў паўправадніках і металах; іх асаблівасць — магчымасць існавання пры нізкіх (для газавай П.) т-рах — пакаёвай і ніжэй Выкарыстанне высокатэмпературнай П. (т-ра да 10​⁸ К) звязана з праблемай ажыццяўлення кіравальных тэрмаядзерных рэакцый. Найб. пашырана выкарыстанне ў тэхніцы нізкатэмпературнай (халоднай) П. (т-ра прыкладна ад 10​³ да 10​⁵ К) у газаразрадных прыладах, газавых лазерах, магнітагідрадынамічных і тэрмаэмісійных генератарах, плазматронах, плазменных паскаральніках і інш. (гл. Плазменная тэхналогія, Плазмахімія).

На Беларусі даследаванні па фізіцы і тэхніцы П. вядуцца ў Фіз.-тэхн. ін-це з канца 1940-х г. (вывучэнне працэсаў, што працякаюць у вобласці кантакту электраразраднай П. з металамі), Ін-це фізікі з 1955 (П. эл. дугавых і іскравых разрадаў як крыніцы святла, а з 1960 — сістэматычныя даследаванні нізкатэмпературнай П.), Ін-це цепла- і масаабмену, Ін-це малекулярнай і атамнай фізікі, Фіз.-тэхн. ін-це Нац. АН, БДУ.

Літ.:

Арцимович Л.А. Элементарная физика плазмы. 3 изд. М., 1969;

Трубников Б.А. Введение в теорию плазмы. Ч. 1—3. М., 1969—78;

Основы физики плазмы. Т. 1—2. М., 1983—84;

Чен Ф.Ф. Введение в физику плазмы: Пер. с англ. М., 1987.

Л.​Я.​Мінько, Г.​С.​Раманаў.

т. 12, с. 400

ПЕРЫЯДЫ́ЧНАЯ СІСТЭ́МА ЭЛЕМЕ́НТАЎ МЕНДЗЯЛЕ́ЕВА,

упарадкаванае мноства хім. элементаў, іх натуральная класіфікацыя, якая з’яўляецца таблічным выражэннем перыяд. закону Мендзялеева; фундаментальная аснова агульнай і неарганічнай хіміі і навук. база яе выкладання. Прапанавана Дз.І.Мендзялеевым у 1869 у выглядзе табліцы, названай ім «Спроба сістэмы элементаў, заснаваная на іх атамнай вазе і хімічным падабенстве». Стварэнне табліцы паслужыла асновай для адкрыцця перыяд. закону. Пасля стварэння ядз. мадэлі атама і эксперым. доказу лікавай роўнасці парадкавага нумару элемента ў П.с.э.М. зараду ядра (Z) яго атама (1913, закон Мозлі) з’явілася сучасная фізічна абгрунтаваная фармулёўка перыяд. закону Мендзялеева: уласцівасці хім. элементаў, а таксама ўтвораных імі простых і складаных рэчываў знаходзяцца ў перыяд. залежнасці ад велічыні зараду ядзер іх атамаў. Тэарэт. аснова П.с.э.М. — квантавая мадэль атама — распрацавана ў пач. 1920-х г. Н.Борам. Паводле гэтай мадэлі ў адпаведнасці з павелічэннем Z адбываецца паслядоўнае запаўненне электронных абалонак атамаў (гл. Паўлі прынцып), прычым электронныя канфігурацыі знешніх абалонак перыядычна паўтараюцца. Прынцып перыяд. паўтаральнасці падобных электронных канфігурацый атамаў — гал. прычына фіз. прыроды перыядычнасці і аснова перыяд. сістэмы свабодных атамаў элементаў. Гал. сучасная праблема П.с.э.М. — нявызначанасць яе верхняй мяжы, з ростам Z устойлівасць атамных ядзер памяншаецца, устанавіць значэнне Z элемента, атамы якога будуць мець такі кароткі час жыцця, што распадуцца ў момант утварэння, пакуль немагчыма (гл. Радыеактыўнасць, Ядро атамнае).

П.с.э.М. ўключае 109 хім. элементаў; 89 з іх знойдзены ў прыродзе, астатнія атрыманы штучна ў выніку ядзерных рэакцый. Пасля адкрыцця П.с.э.М. апублікавана больш за 500 розных варыянтаў яе відарысаў; найб. пашыраны паўдоўгі варыянт (гл. іл.). Асн. прынцып пабудовы П.с.э.М. заключаецца ў вылучэнні перыядаў (гарыз. рады) і груп (верт. слупкі). Ў П.с.э.М. 7 перыядаў і 8 груп. Перыяд — рад элементаў, які пачынаецца шчолачным металам (акрамя 1 -га перыяду) і канчаецца інертным газам. Дакладнага вызначэння групы няма; фармальна, пачынаючы з 3-га перыяду, нумар групы (N) адпавядае макс. значэнню акіслення ступені элементаў, што ўваходзяць у групу. Кожная група падзяляецца на гал. (A) і дадатковую (B) падгрупы. У падгрупы ўваходзяць элементы з падобнымі канфігурацыямі знешніх электронных абалонак атамаў і хім. ўласцівасцямі. У большасці груп пэўнае падабенства ўласцівасцей элементаў падгруп выяўляецца пераважна ў вышэйшых ступенях акіслення. Асобае становішча ў структуры П.с.э.М. займае VIII гр., у якой аб’яднаны інертныя газы (падгрупа VIIIA) і «трыяды» элементаў (падгрупа VIIIB): Fe—Co—Ni і Ru—Rh—Rd, Os—Ir—Pt (плацінавыя металы). Падабенства ўласцівасцей паміж элементамі гэтых падгруп практычна не назіраецца. Першы перыяд П.с.э.М. ўключае 2 элементы — вадарод і гелій. Атам вадароду мае 1 электрон; у злучэннях можа мець ступень акіслення +1 (як шчолачныя металы) ці -1 (як галагены), таму сімвал Н размяшчаюць у падгрупе IA ці ў VIIA або ў абедзвюх адначасова. Есць варыянты табліцы, у якіх вадарод займае адну працяглую клетку над усімі (акрамя неону) элементамі 2-га перыяду. Другі перыяд (Li—Ne) уключае 8 элементаў. У ім назіраецца пераход ад тыповых металаў да тыповых неметалаў (кісларод і фтор з’яўляюцца найб. актыўнымі сярод неметалаў). У злучэннях дадатную ступень акіслення, роўную N, маюць толькі элементы I—IV груп, для астатніх элементаў перыяду яна вызначаецца паводле правіла 8 - N, што абумоўлена асаблівасцямі будовы знешніх электронных абалонак атамаў. Трэці перыяд (Na—Ar) уключае 8 элементаў. Усе элементы (акрамя Ar) праяўляюць ступень акіслення, роўную N. У гэтым перыядзе, як і ў 2-м, па меры павелічэння Z назіраецца паслабленне метал. і ўзмацненне неметалічнага характару элементаў. Элементы 1—3 перыядаў П.с.э.М. — элементы падгруп A. Паводле сучаснай тэрміналогіі элементы падгруп IA і IIA наз. S-элементамі (сімвалы ў клетачках ружовага колеру), падгруп IIIA—VIIIA — p-элементамі (сімвалы ў клетачках жоўтага колеру). Пры павелічэнні Z, што адпавядае руху зверху ўніз, у падгрупах IA і IIA метал. актыўнасць элементаў нарастае, у IIIA—VIIA падгрупах назіраецца пераход ад тыповых неметалаў (B—F) да элементаў з метал. ўласцівасцямі (Tl—At), устойлівасць злучэнняў элементаў у вышэйшай ступені акіслення зніжаецца. Чацвёрты перыяд (K—Kr) і пяты перыяд (Rb—Xe) маюць па 18 элементаў. У іх пасля s-элементаў ідуць рады з 10 пераходных элементаў, ці d-элементаў, якія ўваходзяць у падгрупы B (сімвалы ў клетачках блакітнага колеру). Для большасці d-элементаў вышэйшая ступень акіслення роўная N, а для Cu і Au нават вышэйшая за N (+2 і +3, адпаведна). Характар змянення ўласцівасцей элементаў 4-га і 5-га перыядаў пры павелічэнні Z аналагічны назіраемаму ў 3-м перыядзе, але больш складаны, што найперш абумоўлена наяўнасцю d-элементаў. Шосты перыяд (Cs—Rn) уключае 32 элементы, сёмы перыяд (Fr—Mt) — 23, пакуль незавершаны. Гэтыя перыяды акрамя 10 d-элементаў уключаюць сем’і з 14 f-элементаў: лантаноіды ў 6-м і актыноіды ў 7-м перыядзе. Лантаноіды і актыноіды дадзены асобнымі радкамі ўнізе пад табліцай. d-элементы 7-га перыяду з ат. н. 104 і больш з’яўляюцца хім. аналагамі элементаў адпаведных груп 6-га перыяду. У падгрупах d-элементаў IB—VIIIB пры руху зверху ўніз метал. актыўнасць памяншаецца, устойлівасць злучэнняў элементаў у вышэйшай ступені акіслення павялічваецца.

П.с.э.М. належыць значная роля ў развіцці прыродазнаўства. Яна дазволіла прадказаць існаванне невядомых элементаў і іх уласцівасці, а таксама новыя ўласцівасці вядомых элементаў, служыць асновай для стварэння новых неарган. матэрыялаў.

В.​Ф.​Цікавы.

т. 12, с. 323