КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

5. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

В зависимости от участия в тех или иных видах взаимодействия все элементарные частицы разбиваются на 2 больших класса: адроны и лептоны, а также в особый класс выделяются частицы – переносчики взаимодействий.

Адроны – частицы, которые участвуют в сильном взаимодействии наряду с электромагнитным и слабым: барионы (протон, нейтрон и др.), мезоны (резонанс).

Лептоны – не участвуют в сильном взаимодействии: электрон, мюон, таумптон, и соответствующие нитрино.

3-й класс – переносчики взаимодействия.

Переносчиком электромагнитного взаимодействия являются фотоны, сильного взаимодействия – глюоны, слабого взаимодействия – промежуточные базоны, предполагают, что переносчиком гравитационного взаимодействия являются гравитоны.

Итак, строительный материал вещества составляют: адроны и лептоны.

Лептоны – истинно элементарные, т.к. они не обнаруживают никакой внутренней структуры и не имеют поддающихся определению размеров.

Адроны – более сложные частицы. В 1964 году 2 ученых – Гелман и Цвейг – создали кварковую модель адронов, согласно которой адроны построены из более фундаментальных частиц – кварков. Они имеют дробный заряд и полуцелый спин.

В настоящее время известно 6 типов («ароматов») кварков; дополнительно кварк каждого «аромата» разлагается по «цвету»: красный, желтый, синий.

Итак, атом состоит из электронов (лептоны) и ядра. С точки зрения кварковой модели ядро атома – это уже не просто набор протонов и нейтронов, а совокупность соответствующего числа кварков, связанных между собой, таким образом, истинно элементарными являются лептоны и кварки, хотя гарантии, что они являются последними неделимыми – наука не дает. Поэтому термин «элементарный» имеет относительное значение. Он выражает лишь границы проникновения современной науки в структуру материи, но вовсе не то, что соответствующие частицы являются простейшими и бесструктурными.

6. МЕГАМИР

С точки зрения современной науки, мегамир – взаимодействующая и развивающаяся система всех небесных тел.

Понятие «Вселенная» означает весь существующий материальный мир. Часть Вселенной доступная на данном уровне познания называется Метагалактикой или «нашей Вселенной»

Строение, происхождение, эволюцию Вселенной изучает космология.

Выводы космологии о происхождении эволюции и будущем Вселенной как целого называется космологическими моделями.

7. СОВРЕМЕННЫЕ КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВСЕЛЕННОЙ

Классическая космология исходила из утверждений абсолютности и бесконечности пространства и времени, а также неизменности и вечности Вселенной.

Вопрос об эволюции Вселенной в целом не ставился – теория стационарного состояния Вселенной.

В 19 веке классические космологические представления столкнулись с 2-мя парадоксами, связанными с постулатом о бесконечности Вселенной.

1. Гравитационный парадокс. Если Вселенная бесконечна, то и силы тяготения между телами должны быть бесконечны, что должно привести к коллапсу, т.е. Вселенная не могла бы существовать вечно

2. Фотометрический парадокс. Если Вселенная бесконечна, то в ней должно существовать бесконечное число небесных тел, а значит, светимость неба тоже должна быть бесконечной, однако этого не происходит.

Эти парадоксы – следствия неправомерного распространения законов классической физики на всю Вселенную, поэтому требовалось не уточнение классической физики, а создание новой теории тяготения. Ей стала общая теория относительности Эйнштейна, которая положена в основу современной (релятивистской) космологии, которая пришла на смену классической.

Первую космологическую модель, основанную на новой (релятивистской) теории тяготения в 1619 году предложил сам Эйнштейн – релятивистская стационарная теория. Он отказался от постулатов классической космологии об абсолютности и бесконечности пространства и времени, но сохранил принцип стационарности, неизменности Вселенной во времени и ее конечности в пространстве. Свойства Вселенной, по его мнению, зависят от распределения гравитационных масс. Вселенная безгранична, но конечна в замкнутом пространстве. Время существования Вселенной – бесконечно, т.е. не имеет ни начала, ни конца.

Первым от постулата о стационарности Вселенной отказался А. Фридман.

В 1922 году, решая уравнения общей теории относительности, он получил неожиданный результат: Вселенная не стационарна и обладает переменным во времени радиусом кривизны пространства. Он предположил, что мировое пространство аналогично поверхности сферы, радиус которой растет со временем. Вселенная должна эволюционировать, т.е. непрерывно изменятся со временем. Расстояния между галактиками не могут оставаться постоянными. Вследствие наличия силы тяготения они должны либо удаляться, либо сближаться.

Вывод Фридмана означал, что Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься. Вывод Фридмана о стационарности Вселенной получил подтверждение. В 1925 году американский астроном Хаббл при исследовании спектров далеких галактик обнаружил, что чем больше расстояние до галактики, тем больше величина красного смещения, следовательно, скорости отдаления галактики от нас.

Итак, галактики разбегаются во все стороны от нас, причем скорость разбегания прямо пропорциональна расстоянию, но это на значит, что мы находимся в центре Вселенной. Таким образом, Хаббл своими наблюдениями далеких галактик доказал, что Вселенная расширяется, и в космологии утвердилась модель расширяющейся Вселенной. Расширение Вселенной началось с ее возникновения.