Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см Частица (значения) .
Сварщикам необходимо защищаться от сварочных искр , которые представляют собой нагретые частицы металла, отлетающие от поверхности сварки.

В физических наук , A частиц (или корпускула в старых текстах) представляет собой небольшой локализованы объект , к которому может быть приписано несколько физических или химических свойств , таких как объем , плотность или массы . [1] [2] Они сильно различаются по размеру или количеству, от субатомных частиц, таких как электрон , до микроскопических частиц, таких как атомы и молекулы , до макроскопических частиц, таких как порошки.и другие сыпучие материалы . Частицы также могут быть использованы для создания научных моделей из более крупных объектов в зависимости от их плотности, например, людей , двигающихся в толпе или небесных телах в движении .

Термин «частица» имеет довольно общее значение и уточняется по мере необходимости в различных областях науки. Все, что состоит из частиц, может называться частицами. [3] Однако существительное « макрочастицы » чаще всего используется для обозначения загрязнителей в атмосфере Земли , которые представляют собой суспензию несвязанных частиц, а не агрегацию связанных частиц .

Концептуальные свойства [ править ]

Частицы часто представляют в виде точек . Эта фигура может представлять движение атомов в газе , людей в толпе или звезд в ночном небе .

Концепция частиц особенно полезна при моделировании природы , поскольку полное рассмотрение многих явлений может быть сложным, а также включать в себя сложные вычисления. [4] Его можно использовать для упрощения предположений о задействованных процессах. Фрэнсис Сирс и Марк Земанский из Университета физики приводят пример расчета места приземления и скорости бейсбольного мяча , брошенного в воздух. Они постепенно лишают бейсбольный мяч большинства его свойств, сначала идеализируя его как твердую гладкую сферу , а затем пренебрегая вращением , плавучестью и прочностью.трение , в конечном счете , сводя задачу к баллистикам одного классической точечной частицы . [5] Обработка большого числа частиц - это область статистической физики . [6]

Размер [ править ]

Галактики настолько велики, что звезды можно рассматривать как частицы относительно них
Смотрите также: Размер частиц

Термин «частица» обычно применяется по-разному к трем классам размеров. Термин макроскопическая частица обычно относится к частицам, намного большим, чем атомы и молекулы . Обычно они абстрагируются как точечные частицы , даже если они имеют объем, форму, структуру и т. Д. Примеры макроскопических частиц включают порошок , пыль , песок , обломки во время автомобильной аварии или даже объекты размером со звезды. из галактики . [7] [8]

Другой тип микроскопических частиц обычно относится к частицам размером от атомов до молекул , таким как диоксид углерода , наночастицы и коллоидные частицы . Эти частицы изучаются в химии , а также в атомной и молекулярной физике . Самыми маленькими из частиц являются субатомные частицы , которые относятся к частицам, меньшим, чем атомы. [9] Сюда входят частицы, такие как составляющие атомов - протоны , нейтроны и электроны.- а также другие типы частиц, которые могут быть произведены только в ускорителях частиц или в космических лучах . Эти частицы изучаются в физике элементарных частиц .

Из-за их чрезвычайно малого размера изучение микроскопических и субатомных частиц относится к сфере квантовой механики . Они будут демонстрировать явления, продемонстрированные в частице в модели ящика [10] [11], включая дуальность волна-частица , [12] [13], и можно ли считать частицы отдельными или идентичными [14] [15] - важный вопрос во многих ситуациях.

Состав [ править ]

Протон состоит из трех кварков .

Частицы также можно классифицировать по составу. Композитные частицы относятся к частицам, имеющим состав, то есть частицам, состоящим из других частиц. [16] Например, атом углерода-14 состоит из шести протонов, восьми нейтронов и шести электронов. Напротив, элементарные частицы (также называемые элементарными частицами ) относятся к частицам, которые не состоят из других частиц. [17] Согласно нашему нынешнему пониманию мира , существует лишь очень небольшое их количество, например лептоны , кварки и глюоны.. Однако возможно, что некоторые из них все же могут оказаться составными частицами , а на данный момент просто кажутся элементарными. [18] В то время как составные частицы очень часто можно считать точечными , элементарные частицы действительно точны . [19]

Стабильность [ править ]

Известно , что как элементарные (например, мюоны ), так и составные частицы (например, ядра урана ) распадаются частицы . Те, которые этого не делают, называются стабильными частицами, такими как электрон или ядро гелия-4 . Время жизни стабильных частиц может быть как бесконечным, так и достаточно большим, чтобы препятствовать попыткам наблюдать такие распады. В последнем случае эти частицы называются « стабильными в наблюдениях ». Как правило, частица распадается из состояния с высокой энергией в состояние с меньшей энергией, испуская какую-либо форму излучения , например испускание фотонов. .

Моделирование N- тела [ править ]

Основная статья: моделирование N-тела

В вычислительной физике , N -Бодите моделирование (также называемый N -частичного моделирования) является моделированием динамических систем частиц под действием определенных условий, такие как подвергаясь тяжесть . [20] Эти симуляции очень распространены в космологии и вычислительной гидродинамике .

N означает количество рассматриваемых частиц . Поскольку моделирование с более высоким N требует больших вычислительных ресурсов , системы с большим количеством реальных частиц часто будут аппроксимированы меньшим числом частиц, и алгоритмы моделирования необходимо оптимизировать с помощью различных методов . [20]

Распределение частиц [ править ]

Основная статья: Коллоид
Примеры стабильной и нестабильной коллоидной дисперсии.

Коллоидные частицы - это компоненты коллоида. Коллоид - это вещество, равномерно распределенное по всему другому веществу под микроскопом. [21] Такая коллоидная система может быть твердой , жидкой или газообразной ; а также сплошные или рассредоточенные. Частицы дисперсной фазы имеют диаметр примерно от 5 до 200 нанометров . [22] Растворимые частицы меньшего размера образуют раствор, а не коллоид. Коллоидные системы (также называемые коллоидными растворами или коллоидными суспензиями) являются предметом изучения взаимодействия и коллоидной науки . Взвешенные веществамогут удерживаться в жидкости, в то время как твердые или жидкие частицы, взвешенные в газе, вместе образуют аэрозоль . Частицы также могут находиться во взвешенном состоянии в виде атмосферных твердых частиц , которые могут представлять собой загрязнение воздуха . Более крупные частицы аналогичным образом могут образовывать морской мусор или космический мусор . Конгломерат дискретных твердых макроскопических частиц можно описать как гранулированный материал .

См. Также [ править ]

  • Античастица
  • Броуновское движение
  • Корпускулярианство
  • Жидкая посылка
  • Иметь значение
  • Счетчик частиц
  • Детектор частиц
  • Физика элементарных частиц
  • Сегрегация частиц
  • Самоходная частица
  • Список частиц
  • Дуальность волна-частица

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Частица" . Глоссарий AMS . Американское метеорологическое общество . Проверено 12 апреля 2015 .
  2. ^ "Частица" . Оксфордский словарь английского языка (3-е изд.). Издательство Оксфордского университета . Сентябрь 2005 г.
  3. ^ TW Ламбе; Р. В. Уитмен (1969). Механика грунтов . Джон Вили и сыновья . п. 18 . ISBN 978-0-471-51192-2. Слово «частицы» означает «система частиц или относящаяся к ней».
  4. ^ FW Sears; М.В. Земанский (1964). «Равновесие частицы». Университетская физика (3-е изд.). Эддисон-Уэсли . С. 26–27. LCCN 63015265 . 
  5. ^ FW Sears; М.В. Земанский (1964). «Равновесие частицы». Университетская физика (3-е изд.). Эддисон-Уэсли . п. 27. LCCN 63015265 . Тело, вращение которого игнорируется как несущественное, называется частицей. Частица может быть настолько маленькой, что приближается к точке, или может иметь любой размер, при условии, что линии действия всех сил, действующих на нее, пересекаются в одной точке. 
  6. ↑ F. Reif (1965). «Статистическое описание систем частиц». Основы статистической и теплофизики . Макгроу-Хилл . стр.  47 и далее . ISBN 978-0-07-051800-1.
  7. ^ J. Дубинский (2003). "Динамика галактик и космология на Маккензи" . Канадский институт теоретической астрофизики . Проверено 24 февраля 2011 .
  8. ^ Г. Коппола; Ф. Ла Барбера; М. Капаччоли (2009). «Галактика Серсика с моделями гало Серсика для галактик ранних типов: инструмент для моделирования N-тел» . Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 121 (879): 437. arXiv : 0903.4758 . Bibcode : 2009PASP..121..437C . DOI : 10.1086 / 599288 .
  9. ^ «Субатомная частица» . YourDictionary.com . Архивировано из оригинала на 2011-03-05 . Проверено 8 февраля 2010 .
  10. ^ Р. Айсберг; Р. Резник (1985). "Решения не зависящих от времени уравнений Шредингера". Квантовая физика атомов, молекул, твердых тел, ядер, ионов, соединений и частиц (2-е изд.). Джон Вили и сыновья . С.  214–226 . ISBN 978-0-471-87373-0.
  11. ↑ F. Reif (1965). «Квантовая статистика идеальных газов - квантовые состояния отдельной частицы». Основы статистической и теплофизики . Макгроу-Хилл . стр. vii – x. ISBN 978-0-07-051800-1.
  12. ^ Р. Айсберг; Р. Резник (1985). «Фотоны - частицеподобные свойства излучения». Квантовая физика атомов, молекул, твердых тел, ядер и частиц (2-е изд.). Джон Вили и сыновья . С.  26–54 . ISBN 978-0-471-87373-0.
  13. ^ Р. Айсберг; Р. Резник (1985). «Постулат де Бройля - волнообразные свойства частиц». Квантовая физика атомов, молекул, твердых тел, ядер и частиц (2-е изд.). Джон Вили и сыновья . С.  55–84 . ISBN 978-0-471-87373-0.
  14. ↑ F. Reif (1965). «Квантовая статистика идеальных газов - одинаковые частицы и требования симметрии». Основы статистической и тепловой динамики . Макгроу-Хилл . стр.  331 и далее . ISBN 978-0-07-051800-1.
  15. ↑ F. Reif (1965). «Квантовая статистика идеальных газов - физические последствия квантово-механического перечисления состояний». Основы статистической и тепловой динамики . Макгроу-Хилл . С.  353–360 . ISBN 978-0-07-051800-1.
  16. ^ "Составная частица" . YourDictionary.com . Архивировано из оригинала на 2010-11-15 . Проверено 8 февраля 2010 .
  17. ^ «Элементарная частица» . YourDictionary.com . Архивировано из оригинала на 2010-10-14 . Проверено 8 февраля 2010 .
  18. ^ IA D'Souza; К. С. Калман (1992). Преоны: модели лептонов, кварков и калибровочных бозонов как составных объектов . World Scientific . ISBN 978-981-02-1019-9.
  19. ^ Национальный исследовательский совет США (1990). «Что такое элементарная частица?». Физика элементарных частиц . Национальный исследовательский совет США . п. 19. ISBN 0-309-03576-7.
  20. ^ a b А. Грапс (20 марта 2000 г.). "Методы моделирования N-тел / частиц" . Архивировано из оригинала 5 апреля 2001 года . Проверено 18 апреля 2019 .
  21. ^ "Коллоид" . Encyclopdia Britannica . 1 июля 2014 . Проверено 12 апреля 2015 .
  22. ^ В Levine (2001). Физическая химия (5-е изд.). Макгроу-Хилл . п. 955 . ISBN 978-0-07-231808-1.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • "Что такое частица?" . Университет Флориды , Исследовательский центр инженерии частиц. 23 июля 2010 г.
  • Ди-джей Гриффитс (2008). Введение в физику элементарных частиц (2-е изд.). Wiley-VCH . ISBN 978-3-527-40601-2.
  • М. Алонсо; EJ Finn (1967). «Динамика частицы». Фундаментальная университетская физика, Том 1 . Эддисон-Уэсли . LCCN  66010828 .
  • М. Алонсо; EJ Finn (1967). «Динамика системы частиц». Фундаментальная университетская физика, Том 1 . Эддисон-Уэсли . LCCN  66010828 .
  • С. Сигал (б. Д.). «Что такое частица? - Определение и теория» . Химия средней школы: Помощь и обзор . Study.com. Глава 4, Урок 6.
  • «Основное руководство по характеристике частиц» (PDF) . Malvern Instruments . 2015 г.