Номер 5, страница 7 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть II. Основные сведения о строении атома. Глава I. Строение веществ - номер 5, страница 7.

Условие.

5. Выскажите свою точку зрения по теме «Элементарны ли элементарные частицы?».

Решение.

Решение 2.

Выскажите свою точку зрения по теме «Элементарны ли элементарные частицы?»

Вопрос о том, являются ли элементарные частицы действительно элементарными, то есть фундаментальными и неделимыми, является одним из ключевых в современной физике. Ответ на него менялся на протяжении всей истории науки и продолжает оставаться открытым для будущих открытий.

Исторический контекст. Понятие «элементарный» (или «атом», от др.-греч. ἄτομος — «неделимый») изначально применялось к атомам химических элементов. Считалось, что они являются мельчайшими, далее неразложимыми кирпичиками материи. Однако в конце XIX — начале XX века было доказано, что атом имеет сложную структуру: он состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него электронов.

На следующем этапе элементарными частицами стали считать протон, нейтрон и электрон. Но и эта картина оказалась неполной. Эксперименты по рассеянию высокоэнергетических электронов на протонах и нейтронах в 1960-х годах показали, что они также имеют внутреннюю структуру и состоят из еще более мелких частиц, названных кварками.

Современное представление: Стандартная модель. Современная теория, описывающая фундаментальные частицы и их взаимодействия, называется Стандартной моделью. Согласно этой модели, на сегодняшний день элементарными, то есть бесструктурными и точечными, считаются следующие частицы:

• Кварки: шесть типов (или «ароматов») — верхний (u), нижний (d), странный (s), очарованный (c), прелестный (b) и истинный (t). Из них состоят адроны (например, протон состоит из двух u-кварков и одного d-кварка, а нейтрон — из одного u-кварка и двух d-кварков).
• Лептоны: шесть типов — электрон (e^-), мюон (μ^-), тау-лептон (τ^-) и три соответствующих им нейтрино (электронное ν_e, мюонное ν_μ, тау-нейтрино ν_τ).
• Калибровочные бозоны: частицы-переносчики фундаментальных взаимодействий — фотон (электромагнитное), W^± и Z⁰-бозоны (слабое), глюоны (сильное).
• Бозон Хиггса: частица, ответственная за наличие инертной массы у других элементарных частиц.

С точки зрения Стандартной модели и всех проведенных на сегодняшний день экспериментов, эти частицы являются истинно элементарными. У них не обнаружено ни внутренней структуры, ни составных частей.

Взгляд в будущее и гипотезы. Однако история физики учит нас, что представление об элементарности может измениться с появлением новых, более точных экспериментов и более глубоких теорий. Стандартная модель, несмотря на свой огромный успех, не является полной теорией всего. Она не описывает гравитацию, не объясняет природу темной материи и темной энергии, а также имеет ряд других теоретических вопросов.

Существуют гипотетические теории, выходящие за рамки Стандартной модели, которые предполагают, что и эти частицы могут быть составными:

• Теория струн: одна из самых известных гипотез, которая предполагает, что фундаментальными объектами являются не точечные частицы, а крошечные одномерные вибрирующие «струны». Различные частицы (кварки, лептоны и т.д.) — это просто разные моды колебаний этих струн. В этом смысле частицы не элементарны, а являются проявлениями более фундаментальной сущности.
• Теории преонов: менее популярные, но существующие гипотезы предполагают, что кварки и лептоны сами состоят из еще более мелких частиц — преонов.

Таким образом, с одной стороны, на текущем уровне наших знаний и экспериментальных возможностей, частицы Стандартной модели являются элементарными. С другой стороны, нет никаких гарантий, что при достижении более высоких энергий или разработке новых теорий мы не обнаружим у них внутреннюю структуру. Вопрос об абсолютной элементарности остается открытым полем для исследований.

Ответ: На сегодняшний день, в рамках общепринятой Стандартной модели физики элементарных частиц, такие частицы, как кварки, лептоны, калибровочные бозоны и бозон Хиггса, считаются элементарными, то есть не имеющими внутренней структуры. Все существующие экспериментальные данные подтверждают их точечную природу. Однако история науки показывает, что понятие «элементарный» относительно и зависит от текущего уровня знаний и технологий. Многие частицы, считавшиеся ранее элементарными (атомы, протоны, нейтроны), оказались составными. Существуют теоретические гипотезы (например, теория струн), которые предполагают наличие более глубокого уровня строения материи. Поэтому, хотя по современным представлениям элементарные частицы действительно элементарны, физики не исключают возможности, что будущие открытия могут опровергнуть это и показать, что они состоят из еще более фундаментальных объектов.