Номер 12, страница 217, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 12. Строение и эволюция вселенной. Параграф 115. Решение задач. Темы исследовательских и проектных работ - номер 12, страница 217.

Условие.

• Физика микромира.

Решение.

Физика микромира – это раздел физики, изучающий материю, её структуру и взаимодействия на самых малых масштабах, сопоставимых с размерами атомов, атомных ядер и элементарных частиц. В основе этого раздела лежит квантовая механика, законы которой кардинально отличаются от привычных нам законов классической физики, описывающей макроскопический мир.

Ключевые принципы квантовой механики

Поведение объектов в микромире описывается набором уникальных принципов, составляющих основу квантовой теории. Важнейшими из них являются:

Корпускулярно-волновой дуализм. Этот принцип гласит, что любой объект микромира, будь то электрон или фотон, обладает одновременно свойствами и частицы (имеет определённую массу, импульс), и волны (способен к дифракции и интерференции). Длина волны, ассоциированная с частицей (волна де Бройля), обратно пропорциональна её импульсу $\text{p}$: $\lambda = h/p$, где $\text{h}$ – постоянная Планка.

Квантование. В отличие от макромира, где энергия и другие физические величины могут изменяться непрерывно, в микромире многие из них могут принимать только определённые, дискретные значения. Говорят, что эти величины квантуются. Например, энергия электрона в атоме может находиться только на строго определённых энергетических уровнях.

Принцип неопределённости Гейзенберга. Это фундаментальное ограничение, согласно которому невозможно одновременно с абсолютной точностью определить некоторые пары сопряжённых физических величин. Классический пример – координата ($\text{x}$) и импульс ($p_x$) частицы. Чем точнее измерена одна величина, тем большей неопределённостью обладает другая. Математически это выражается как: $\Delta x \cdot \Delta p_x \ge \hbar/2$, где $\hbar = h/(2\pi)$.

Вероятностный характер. В квантовой механике состояние системы описывается волновой функцией $\Psi$. Сама по себе эта функция не является наблюдаемой величиной, но квадрат её модуля $|\Psi|^2$ определяет плотность вероятности обнаружения частицы в той или иной точке пространства. Это означает, что предсказания в микромире носят принципиально вероятностный характер.

Ответ: Физика микромира базируется на принципах корпускулярно-волнового дуализма, квантования физических величин, принципа неопределённости и вероятностной интерпретации явлений, что кардинально отличает её от классической физики.

Стандартная модель элементарных частиц

Современные знания о фундаментальном строении материи и взаимодействиях между её компонентами систематизированы в теории, известной как Стандартная модель. Она описывает все известные на данный момент элементарные частицы и три из четырёх фундаментальных взаимодействий. Частицы в Стандартной модели делятся на два основных типа.

Первый тип – фермионы, или частицы вещества. Это "строительные кирпичики", из которых состоит вся видимая материя. Они, в свою очередь, делятся на кварки и лептоны. Кварки (верхний, нижний, странный, очарованный, прелестный, истинный) объединяются в группы, образуя протоны и нейтроны. Лептоны (электрон, мюон, тау-лептон и три вида нейтрино) являются более "самостоятельными" частицами; самый известный из них – электрон.

Второй тип – бозоны, или частицы-переносчики взаимодействий. Они отвечают за возникновение сил между фермионами. К ним относятся: фотон (переносчик электромагнитного взаимодействия), глюоны (переносчики сильного ядерного взаимодействия), W- и Z-бозоны (переносчики слабого ядерного взаимодействия) и бозон Хиггса, который отвечает за наличие массы у других частиц.

Стандартная модель успешно описывает сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия. Однако она не включает в себя гравитацию, описание которой на квантовом уровне является одной из главных нерешённых задач современной физики.

Ответ: Стандартная модель классифицирует фундаментальные частицы на фермионы (кварки и лептоны), составляющие вещество, и бозоны, которые переносят три фундаментальных взаимодействия (сильное, слабое, электромагнитное) и отвечают за массу частиц.