Részecske

A fizikai tudományokban a részecske (vagy a korpuszkula a régebbi szövegekben) egy kicsi , lokalizált entitás, amelyhez számos fizikai vagy kémiai tulajdonság hozzárendelhető , például térfogat , sűrűség vagy tömeg . [1] Méretükben vagy jelentőségükben igen eltérőek a szubatomi részecskék , például az elektron , a mikroszkopikus részecskék, például az atomok és molekulák , a makroszkopikus részecskékig , mint például a porok és mások.szemcsés anyagok . A részecskék felhasználhatók még nagyobb objektumok tudományos modelljének létrehozására is a sűrűségük alapján, például tömegben mozgó emberek vagy mozgásban lévő égitestek .

A "részecske" kifejezésnek meglehetősen általános jelentése van, és szükség szerint finomítják a különböző tudományterületeken. Bármi, ami részecskékből áll, részecskének nevezhető. A "részecskék" főnév azonban leggyakrabban a Föld légkörében lévő szennyező anyagokra vonatkozik , amelyek nem kötött részecskék szuszpenziói , nem pedig kötött részecskék halmaza.

Conceptual Properties

A részecskék fogalma különösen hasznos a természet modellezésében , mivel számos jelenség teljes feldolgozása nehézkes lehet a számítási bonyolultság miatt. [2] Az érintett folyamatokkal kapcsolatos feltételezések egyszerűsítésére szolgál. Francis Sears és Mark Zemansky, a Fizikai Egyetem munkatársa példát ad a levegőbe dobott baseball becsapódási pontjának és sebességének kiszámítására . Fokozatosan megfosztják a baseball-labdát a legtöbb tulajdonságától, először kemény, sima gömbként idealizálják , majd figyelmen kívül hagyják a forgást , a felhajtóerőt és a súrlódást , végül a klasszikus pontszerű részecskék ballisztikájára redukálva a problémát . [3] A nagyszámú részecske kezelése a statisztikai fizika területe . [négy]

Méret

A "részecske" kifejezést általában három méretosztályra eltérően alkalmazzák. A makroszkopikus részecske kifejezés általában az atomoknál és molekuláknál jóval nagyobb részecskékre vonatkozik . Általában pontrészecskékként absztrahálják őket , még akkor is, ha térfogatuk, alakjuk, szerkezetük stb. van. A makroszkopikus részecskék példái lehetnek a por, a por , a homok , az autóbalesetből származó törmelék , vagy akár a galaxis csillagaihoz hasonló méretű tárgyak . [5] [6]

A mikroszkopikus részecskék egy másik típusa általában az atomoktól a molekulákig terjedő méretű részecskékre vonatkozik , például szén-dioxidra , nanorészecskékre és kolloid részecskékre . Ezeket a részecskéket a kémia , valamint az atom- és molekulafizika tanulmányozza . A legkisebb részecskék a szubatomi részecskék , amelyek az atomoknál kisebb részecskékre utalnak. [7] Ide tartoznak az olyan részecskék, mint az atomok alkotóelemei – protonok , neutronok és elektronok – és más típusú részecskék, amelyek csak részecskegyorsítókban vagy kozmikus sugarakban keletkezhetnek . Ezeket a részecskéket a részecskefizika tanulmányozza .

Rendkívül kis méretük miatt a mikroszkopikus és szubatomi részecskék kutatása a kvantummechanika területéhez tartozik . Olyan jelenségeket mutatnak be, amelyek modellrészecskéket mutatnak be egy dobozban , [8] [9] beleértve a hullám-részecske kettősséget , [10] [11] és az, hogy a részecskék különbözőnek vagy azonosnak tekinthetők-e [12] [13] , ez egy fontos kérdés sok helyzet.

Összetétel

A részecskéket összetétel szerint is osztályozhatjuk. Az összetett részecskék olyan részecskékre vonatkoznak, amelyeknek összetételük van - vagyis olyan részecskékre, amelyek más részecskékből állnak. [14] Például a szén-14 hat protonból, nyolc neutronból és hat elektronból áll. Ezzel szemben az elemi részecskék (más néven alapvető részecskék ) olyan részecskékre utalnak, amelyek nem állnak más részecskékből. [15] A világról alkotott jelenlegi felfogásunk szerint nagyon kevés van belőlük, például leptonok , kvarkok és gluonok . Lehetséges azonban, hogy némelyikük mégis összetett részecskéknek bizonyul, és jelenleg csak eleminek tűnik. Bár az összetett részecskéket gyakran pontszerű részecskéknek tekinthetjük, az elemi részecskék mérete valóban nulla .

Stabilitás

Mind az elemi (például müonok ), mind az összetett részecskék (például az uránmagok ) részecskebomláson mennek keresztül. Ezek azok a részecskék, amelyeket nem nevezünk stabil részecskéknek, mint például az elektron vagy a hélium-4 atommag . A stabil részecskék élettartama végtelen vagy elég hosszú lehet ahhoz, hogy elriassza az ilyen bomlás megfigyelésére irányuló kísérleteket. Az utóbbi esetben ezeket a részecskéket "megfigyelésilag stabilnak" nevezik. Általában egy részecske nagy energiájú állapotból alacsonyabb energiájú állapotba bomlik le valamilyen sugárzás kibocsátásával , például fotonok formájában .

N-részecske szimuláció

A számítási fizikában az N-részecske szimuláció részecskék dinamikus rendszereinek szimulációját jelenti bizonyos körülmények között, például gravitáció esetén [16] . Ez a szimuláció nagyon gyakori a kozmológiában és a számítási folyadékdinamikában .

N a figyelembe vett részecskék száma. Mivel a nagyobb N szimulációk számításilag költségesek, a több valós részecskét tartalmazó rendszerek gyakran kevesebb részecskét tartalmazó rendszerekké redukálódnak, és a szimulációs algoritmusokat különféle módszerekkel optimalizálni kell [16] .

Részecskeeloszlás

A kolloid részecskék a kolloid összetevői. A kolloid egy olyan anyag, amely egyenletesen oszlik el egy másik anyag térfogatában. [17] Az ilyen kolloid rendszer lehet szilárd , folyékony vagy gáznemű ; valamint folyamatos vagy szórványos. A diszpergált fázisú részecskék átmérője körülbelül 5-200 nanométer . [18] Az ennél kisebb oldható részecskék oldatot alkotnak, nem pedig kolloidot. A kolloid rendszerek (kolloid oldatoknak vagy kolloid szuszpenzióknak is nevezik) a kolloidtudományok tárgyát képezik . A lebegő szilárd anyagok folyadékban tarthatók, míg a gázban szuszpendált szilárd vagy folyékony részecskék együtt aeroszolt képeznek . A részecskék szuszpendálódhatnak szálló por formájában is a légkörben, ami légszennyezést jelenthet . A nagyobb részecskék hasonlóképpen tengeri törmeléket vagy űrtörmeléket képezhetnek . A diszkrét szilárd makroszkópikus részecskék konglomerátuma laza anyagként írható le .

Ajánlások

  1. ↑ Részecske . A.M.S. Szószedet . Amerikai Meteorológiai Társaság . Hozzáférés időpontja: 2015. április 12.
  2. ↑ Egy részecske egyensúlya // Egyetemi fizika  (meghatározatlan) . — 3. - Addison-Wesley , 1964. - S. 26-27.
  3. ↑ Egy részecske egyensúlya // Egyetemi fizika  (meghatározatlan) . — 3. - Addison-Wesley , 1964.
  4. ↑ Részecskerendszerek statisztikai leírása // A statisztikai és hőfizika alapjai  . - McGraw-Hill Education , 1965. - P.  47 ff .
  5. ↑ J. Dubinski. Galaxy Dynamics and Cosmology on Mckenzie (nem elérhető link) . Kanadai Elméleti Asztrofizikai Intézet . Letöltve: 2011. február 24. Az eredetiből archiválva : 2021. november 2.. 
  6. ↑ G. Coppola. Sérsic galaxy with Sérsic halo model of early-type galxies: A tool for N-body simulations  (angol)  // Publications of the Astronomical Society of the Pacific  : Journal. - 2009. - 1. évf. 121. sz . 879 . - doi : 10.1086/599288 . - . - arXiv : 0903.4758 .
  7. ↑ Szubatomi részecske . yourDictionary.com . Letöltve: 2010. február 8. Az eredetiből archiválva : 2011. március 5..
  8. ↑ Atomok, molekulák, szilárd anyagok, atommagok, ionok , vegyületek és részecskék kvantumfizikája .  
  9. ↑ A statisztikai és hőfizika alapjai .  
  10. ↑ Atomok, molekulák, szilárd anyagok, atommagok és részecskék kvantumfizikája .  
  11. ↑ Atomok, molekulák, szilárd anyagok, atommagok és részecskék kvantumfizikája .  
  12. ↑ A statisztikai és termikus dinamika alapjai .  
  13. ↑ A statisztikai és termikus dinamika alapjai .  
  14. ↑ Kompozit részecske . yourDictionary.com . Letöltve: 2010. február 8. Archiválva az eredetiből: 2010. november 15.
  15. ↑ Elemi részecske . yourDictionary.com . Letöltve: 2010. február 8. Archiválva az eredetiből: 2010. október 14..
  16. ↑ 1 2 A. Graps. N-Body / Particle Simulation Methods  (angol)  (nem elérhető link) (2000. március 20.). Letöltve: 2020. november 13. Az eredetiből archiválva : 2001. április 5..
  17. ↑ Kolloidok . Encyclopædia Britannica (2014. július 1.). Hozzáférés időpontja: 2015. április 12.
  18. ↑ Fizikai kémia  (határozatlan) . — 5. – McGraw-Hill Education , 2001.

További olvasnivaló

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban