В физических науках частица ( или корпускула в старых текстах) — это небольшой локализованный объект , которому можно приписать несколько физических или химических свойств , таких как объем , плотность или масса . [1] [2] Они сильно различаются по размеру или количеству: от субатомных частиц , таких как электрон , до микроскопических частиц , таких как атомы и молекулы , и до макроскопических частиц , таких как порошки.и другие сыпучие материалы . Частицы также можно использовать для создания научных моделей еще более крупных объектов в зависимости от их плотности, например людей , движущихся в толпе, или движущихся небесных тел .
Термин частица имеет довольно общее значение и уточняется по мере необходимости в различных научных областях. Все, что состоит из частиц, можно назвать частицами. [3] Однако существительное « частицы » чаще всего используется для обозначения загрязняющих веществ в атмосфере Земли , которые представляют собой взвесь несвязанных частиц, а не совокупность связанных частиц .
Концепция частиц особенно полезна при моделировании природы , поскольку полное рассмотрение многих явлений может быть сложным и также включать сложные вычисления. [4] Его можно использовать для упрощения предположений о вовлеченных процессах. Фрэнсис Сирс и Марк Земански из University Physics 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 трение , сводя в конечном счете задачу к баллистике классической точечной частицы . [5] Работа с большим числом частиц относится к области статистической физики . [6]
Термин «частица» обычно по-разному применяется к трем классам размеров. Термин макроскопическая частица обычно относится к частицам, намного большим, чем атомы и молекулы . Их обычно называют точечными частицами , хотя они имеют объем, форму, структуру и т. д. Примеры макроскопических частиц включают порошок , пыль , песок , осколки во время автомобильной аварии или даже объекты размером со звезды . галактики . _ [7] [8]
Другой тип, микроскопические частицы , обычно относится к частицам размером от атомов до молекул , таким как двуокись углерода , наночастицы и коллоидные частицы . Эти частицы изучаются в химии , а также в атомной и молекулярной физике . Наименьшими из частиц являются субатомные частицы , которые относятся к частицам меньшего размера, чем атомы. [9] К ним относятся такие частицы, как составляющие атомы — протоны , нейтроны и электроны .– а также другие типы частиц, которые могут быть получены только в ускорителях частиц или космических лучах . Эти частицы изучаются в физике элементарных частиц .
Из-за их чрезвычайно малого размера изучение микроскопических и субатомных частиц относится к области квантовой механики . Они будут демонстрировать явления, продемонстрированные в модели частицы в ящике , [10] [11] , включая дуальность волна-частица , [12] [13] , и можно ли считать частицы разными или идентичными [14] [15] — важный вопрос. во многих ситуациях.