8063590991

%

KAPITAŁ LUDZKI

m

Projekt pn. „Wzmocnienie potencjału dydaktycznego UMK w Toruniu w dziedzinach matematyczno-przyrodniczych” realizowany w^: ramach Poddzialaiua 4.1.1 Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki

Wykład 2. Oddziaływania i materia

•    Oddziaływania fundamentalne

•    Standardowy model budowy materii, kwarki,

•    Symetrie w fizyce

Oddziaływania fundamentalne

W potocznym języku używa się pojęcia siły, kiedy chce się opisać sytuację, w której jeden obiekt wpływa na inny. Fizycy wola termin oddziaływanie. Okazuje się, że wszystkie znane siły (a nazw potocznych dla sił jest wiele, „you name it.. ”) sprowadzają się do wariantów tylko czterech tzw. oddziaływań fundamentalnych. Są to oddziaływania:

1)    grawitacyjne

(są powszechne, dotyczą każdej pary mas => prawo powszechnego ciążenia Newtona):

f=cansa

r^Ł

2)    elektromagnetyczne

(w elektrostatyce obowiązuje dla ładunków punktowych prawo Coulomba)

F = ki

_rz

3)    słabe

(krótkozasięgowe, ważne tylko przy pewnych rozpadach jądrowych- rozpadzie beta, bez znaczenia w informatyce)

4)    silne (jądrowe)

(występują tylko między tzw. hadronami, dzięki nim stabilne są jądra atomowe, => energia jądrowa, bomba atomowa)

Ładunek elementarny (najmniejsza, niepodzielna część ładunku elektrycznego) to ok. 1.6* 10 ¹⁹ C. Tyle wynosi ładunek elektronu (ujemny) i tyle samo protonu (dodatni).

Należy wiedzieć, że oddziaływania elektromagnetyczne są najważniejsze w informatyce, wszelkie przetwarzanie informacji czy działanie komputerów obejmuje prawie wyłącznie oddziaływania elektromagnetyczne. W atomie wodoru oddziaływania EM elektron - proton są ok. 10⁴⁰ razy silniejsze niż oddziaływania grawitacyjne między tymi samymi cząstkami.

Standardowy model budowy materii, kwarki

Materialne cząstki, zgodnie ze współczesnym tzw. standardowym modelem budowy materii, dzielą się na 3 rodziny: foton (tylko jedna cząstka), leptony (elektron, mion, taon oraz 3 neutrina: elektronowe, mionowe, taonowe), hadrony (tutaj jest więcej cząstek - najważniejsze z nich to składniki jąder atomowych: neutron - neutralny, proton naładowany dodatnio). Istnieją też odpowiednie antycząstki, ale nimi sie nie będziemy zajmować. Warto wiedzieć, że jądra atomowe są małe: ok. 10'¹⁵ m, zaś typowe średnice atomów to ok. 100 000 razy więcej, ok. 10'¹⁰ m. Trzeba ułożyć stos złożony z 10 mld atomów, aby miał wysokość 1 m.

Cząstki elementarne mogą mieć własny moment pędu - tzw. spin (wielkość spotykana tylko w mechanice kwantowej). Te, które mają spin będący nieparzystą wielokrotnością 'Ah (stałej Plancka)

16