Физика Главная страница Понедельник | 10.12.2018 | 13:30 | RSS 

Наука мира

образовательный портал по физике
Сайт по физике Наука мира
Связь
Кнопка сайта

Наука мира - сайт Тихомолова Евгения

посмотреть другие

Опрос
Нужен ли проект "Портфолио"?
Всего ответов: 239
Статистика



Онлайн всего: 6
Гостей: 6
Пользователей: 0
Главная » 2012 » Ноябрь » 27 » Нобелевская премия по физике 1901-2000 (часть 2)
22:36
Нобелевская премия по физике 1901-2000 (часть 2)
Микрокосмос и макрокосма
"От классической к квантовой физики", взял нас на поездку из явлениями макроскопического мира, как мы встречаем его в наш повседневный опыт, в квантовом мире атомов, электронов и ядер. С атомами в качестве отправной точки, дальнейшее проникновение в микромир субатомных и его мельчайших известных составляющих будет проиллюстрировано на работы других Нобелевских лауреатов.

Она была реализована уже в первой половине 20-го века, что такое дальнейшее путешествие в микромире новых частиц и взаимодействий также будет необходимо для понимания состава и эволюции истории очень большие структуры нашей Вселенной, "макрокосмоса ». На современном этапе физики элементарных частиц, астрофизики и космологии сильно связаны друг с другом, а несколько примеров, представленные здесь покажет.

Другим связующим звеном между мелкими и крупными объектами в нашей вселенной Альберта Эйнштейна "с теорией относительности. Эйнштейн первым разработал свою специальную теорию относительности в 1905 году, который выражает массы-энергии отношения . Затем, в течение следующего десятилетия, он продолжал с его общей теории относительности, которая соединяет гравитационных сил со структурой пространства и времени. Расчет эффективной массы для частиц высокой энергии, энергия преобразования в радиоактивном распаде, а также предсказания Дирака, что античастицы могут существовать, и все они основаны на его специальной теории относительности. Общая теория является основой для расчетов больших масштабах движений во Вселенной, в том числе обсуждение свойств черных дыр. Эйнштейн получил Нобелевскую премию по физике в 1921 (присуждена в 1922), мотивированные работа на фото-электрический эффект, который продемонстрировал частиц аспекты света.

Работы Беккерель, Кюри, Резерфорда и породили новые вопросы: Что является источником энергии в радиоактивных ядер, которые могли бы поддерживать излучение и излучение в течение очень больших промежутков времени, как это наблюдалось для некоторых из них, и то, что было тяжелых частиц и ядер себя на самом деле состоит из? Первая из этих проблем (которые, казалось, нарушают закон сохранения энергии, одним из важнейших принципов физики) нашла свое решение в теории трансмутации, сформулированные Резерфорд и Фредерик Содди (премия по химии 1921 года присуждена в 1922) . Они следовали в подробности различных серий радиоактивного распада и по сравнению энергия, излучаемая с массой различия между "родитель" и "дочка" ядер. Было также обнаружено, что ядра принадлежащих к той же химического элемента могут иметь разные массы, таких разных видов называется «изотопы». Химия премия была дана в 1922 году Фрэнсисом У. Астон за его масс-спектрального разделения большого количества изотопов, не радиоактивные элементы. Мари Кюри, к тому времени уже получил вторую Нобелевскую премию (на этот раз по химии в 1911), для ее открытия химических элементов радия и полония.

Все изотопные масс оказались почти равными кратными массы протона, частицы также впервые увидел Резерфорда, когда он облученного ядер азота с частицами. Но различные изотопы не могли быть полностью состоит из протонов, поскольку каждый конкретный химический элемент должен иметь одно единственное значение для полного ядерного заряда. Протоны были фактически признаны составляют менее половины массы ядра, которое означало, что некоторые нейтральные компоненты должны были присутствовать в ядрах. Джеймс Чедвик впервые обнаружены убедительные доказательства для таких частиц, нейтронов, когда он учился ядерных реакциях в 1932 году. Он получил премию физике в 1935 году.

Вскоре после открытия Чадвик, нейтроны были поставлены на работу, Энрико Ферми и др. в качестве средства, чтобы вызвать ядерные реакции, которые могли бы производить новые "искусственные" радиоактивность. Ферми обнаружил, что вероятность нейтронами реакций (которые не связаны с элементом преобразований), увеличивается при замедлении нейтронов и что это работает одинаково хорошо для тяжелых элементов, как для светлых, в отличие от заряда частицы индуцированных реакций. Он получил премию физике в 1938 году.

С нейтронов и протонов в качестве основных строительных блоков атомных ядер, филиал ОАО «ядерная физика» может быть установлено и несколько ее основных достижений были отмечены Нобелевской премии. Эрнест О. Лоуренс , который получил премию физики в 1939 году, построен первый циклотрон, в котором ускорение состоялась последовательным добавлением небольшого количества энергии частиц, циркулирующих в магнитном поле. С помощью этих машин, он был в состоянии ускорения заряженных ядерных частиц до таких высоких энергий, что они могут вызывать ядерные реакции, и он получил новые важные результаты. сэра Джона Д. Кокрофт и Эрнест Уолтон TS вместо ускоренных частиц на прямое применение очень высоких электростатическое напряжение и были вознаграждены за свои исследования трансмутации элементов в 1951 году.

Отто Штерн получил премию в физике 1943 (присуждена в 1944), за его экспериментальных методов исследования магнитных свойств ядер, в частности, для измерения магнитного момента протона себя. Исидор Раби I. повысить точность определения магнитного момента ядер более чем на два порядка, с его радиотехникой резонансной частоты, для которых он был удостоен премии по физике 1944 года. Магнитные свойства ядер дают важную информацию для понимания детали в наращивании ядра из протонов и нейтронов. Позже, во второй половине века, несколько теоретиков были вознаграждены за свою работу на теоретическое моделирование этой сложной системе многих тел: Евгений Петрович Вигнера (половина премии), Мария Гепперт-Майер (одна четвертая ) и J. Ханс Д. Йенсен (одна четвертая) в 1963 году и Оге Бор Н. , Ben R. Моттельсоном и L. Джеймс дождевой воды в 1975 году. Мы вернемся к этим работам под заголовком «От простого к сложному системы".

Еще в 1912 году он был найден Виктор Федорович Hess (присуждена половина премии в 1936 году, а другую половину Карл Д. Андерсон), которые высоко проникающей радиации также дошедших до нас непрерывно из космоса. Это «космическое излучение» был впервые обнаружен ионизационные камеры, а затем и камере Вильсона говорилось ранее. Свойства частиц в космическом излучении может быть выведен из изогнутых треков частиц производится, когда сильное магнитное поле было применено. Это было таким образом, что CD Андерсон открыл позитрон. Андерсон и Патрик MS Blackett показало, что электрон позитронных пар может быть получен лучей (которые необходимы энергия фотона равна по крайней мере ), и что электроны и позитроны могут уничтожить, производя лучи, как они исчезли. Blackett получил премию физике в 1948 году за его дальнейшее развитие камере Вильсона и открытия, сделанные с ней.

Хотя ускорители получили дальнейшее развитие, космическое излучение продолжалось в течение нескольких десятилетий, чтобы быть основным источником очень энергичные частицы (и по-прежнему превосходит самые мощные ускорители на земле, в этом аспекте, хотя и с крайне низкой интенсивности), и это при условии, первые проблески совершенно неизвестного субъядерной мире. Новый вид частиц, называемых мезонами, была замечена в 1937 году, имеющие массу примерно в 200 раз, что электроны (но в 10 раз легче, чем протоны). В 1946 году Сесил Ф. Пауэлл прояснили ситуацию, показав, что было на самом деле больше, чем один вид таких частиц нет. Один из них, " мезон ", распадающийся на другой, "μ -мезона ". Пауэлл был награжден премией физике в 1950 году.

К тому времени, теоретики уже были предположения о силах, которые удерживают вместе протоны и нейтроны в ядрах. Хидеки Юкава предложил в 1935 г., что это «сильный» силы должны осуществляться по обменной частицы, так же, как электромагнитные силы считалось осуществляется путем обмена виртуальными фотонами в новой квантовой теории поля. Юкава утверждал, что такая частица должна иметь массу около 200 электронных масс для того, чтобы объяснить короткий диапазон мощных сил в экспериментах. Пауэлл мезон был найден, чтобы иметь право свойства выступать в качестве "Юкавы частицы". Μ частицы, с другой стороны, оказалось, имеют совершенно иной характер (и его название было изменено на " μ -мезона "на" мюон "). Юкава получил премию физике в 1949 году. Хотя позже прогресс показал, что сильный механизм силой является более сложным, чем то, что изображено Юкавы, что это будет, он все равно должен считаться первым, кто привел мысли о силе носителей в это плодотворное направление.

Более новые частицы были обнаружены в 1950-х годах, в космическом излучении, а также в столкновениях с ускоренными частицами. К концу 50-х годов, ускорители могут достичь энергий в несколько ГэВ (10 +9 электрон-вольт), который означал, что пары частиц с массами равна массе протона, могут быть созданы энергии к массе преобразования. Это был метод, используемый командой Оуэн Чемберлен и Эмилио Сегре , когда они впервые выявлены и изучены антипротонов в 1955 (они разделили премию по физике 1959). Ускорителей высоких энергий также позволило более детальные исследования структуры протонов и нейтронов, чем раньше, и Роберт Хофштадтер смог различать детали электромагнитной структуры нуклонов, наблюдая, как они рассеянных электронов очень высоких энергий. Он был награжден половины премии физике 1961 года.

Один за другим, новым мезонов с их античастиц появились, как следы на фотопластинке или в электронных детекторов частиц. Существование «нейтрино» предсказал на теоретических основаниях Паули уже в начале 1930-х годов, была создана. Первые прямые экспериментальные доказательства для нейтрино была предоставлена ​​CL Коуэн и Фредерик Райнес в 1957 году, но он не был до 1995 года, что это открытие был удостоен половины Нобелевской премии (Cowan умер в 1984). Нейтрино является участником процессов, связанных с «слабого» взаимодействия (например, распад и мезона на мюоны) и, как интенсивность пучков частиц увеличилась, стало возможным производить вторичных пучков нейтрино от ускорителей. Леон Ледерман М. , Мелвин Шварц и Джек Штейнбергер разработал этот метод в 1960-х годах и показали, что нейтрино, сопровождающие μ излучения в распаде не были идентичны тем, которые связаны с электронами в распаде, они были две разные частицы, и .

Физики теперь может начать различать некоторые порядок среди частиц: электронов ( электронной ), мюон ( μ ), электронное нейтрино ( ), мюонного нейтрино ( ) и их античастиц было обнаружено, принадлежат к одному классу, называется "лептоны" . Они не взаимодействуют с «сильной» ядерные силы, которые, с другой стороны, характеризуется протоны, нейтроны, мезоны и гипероны (набор частиц тяжелее протона). Класс лептон был продлен в конце 1970-х годов, когда Martin L. Perl и его команда обнаружили лептон, тяжелый относительно электронов и мюонов. Perl общей физики премию в 1995 году с Reines.

Все лептоны до сих пор считается истинно фундаментальных, т. е. точечные и без внутренней структуры, но и для протонов, и т.д., это не так. Мюррей Гелл-Манн и др. удалось классифицировать сильно взаимодействующие частицы (так называемые "адроны ») в группах с общим отношений и способов взаимодействия. Гелл-Манн получил премию физике в 1969 году. Его систематика была основана на предположении, что все они были построены из более элементарных составляющих, называемых «кварков». Реальные доказательства того, что нуклоны были построены из кварков как объекты пришли через произведений Джером Фридман И. , Генри У. Кендалл и Ричард Э. Тейлор . Они "видели" жесткие зерна внутри этих объектов, когда они изучали, как электронов (с еще более высокой энергией, чем Хофштадтер могли использовать ранее) неупруго рассеивается на них. Они разделили премию физике в 1990 году.

Было понятно, что все сильно взаимодействующие частицы строятся на кварки. В середине 1970-х годов с очень коротким сроком частицы, обнаруженные независимо друг от друга командами Бертон Рихтер и Сэмюэл Тин CC , было установлено, содержащих до сих пор, неизвестный тип кварка который получил название "прелести". Это кварк был недостающим звеном в систематики элементарных частиц и Бертон и Ting общей физики премию в 1976 году. Настоящий стандартной модели физики частиц виды частиц в три семьи, с двух кварков (и их античастиц) и двух лептонов в каждом: «вверх» и «вниз» кварки, электрон и электрон-нейтрино в первую очередь; "странных" и "прелесть" кварков, мюонов и мюонных нейтрино в секунду; "верх" и "низ" кварк, tauon и тау-нейтрино в третьем. Сила носителей для комбинированной электро-слабого взаимодействия фотона, Z-частицы и W-бозонов, а для сильного взаимодействия между кварками так называемых глюонов.

В 1983 году существование W-и Z-частиц была доказана Карло Руббиа "с командой, которая использовала новый протон-антипротон коллайдер с энергией, достаточной для производства этих очень тяжелых частиц. Руббиа общей физики в 1984 году премию с Симоном ван дер Меер , которые внесли решающий вклад в строительство этого коллайдера его изобретение «стохастического охлаждения" частиц. Есть предположения, что дополнительные частицы могут быть получены при энергиях выше, чем достижимый с настоящим ускорителей, но никаких экспериментальных доказательств была произведена до сих пор.

Космология это наука, которая занимается строения и эволюции нашей Вселенной и крупных объектов в нем. Его модели основаны на свойствах известных фундаментальных частиц и их взаимодействий, а также свойств пространства-времени и гравитации. "Большого взрыва" модель описывает возможный сценарий для ранней эволюции Вселенной. Одна из его предсказаний было экспериментально проверено, когда Арно А. Пензиас и Роберт Уилсон обнаружили реликтового микроволнового излучения в 1960 году. Они делили одну половину премии по физике 1978 года. Это излучение послесвечения бурные процессы, предполагается, что произошло на ранних стадиях Большого взрыва. Его равновесная температура составляет 3 кельвина в настоящий возраст Вселенной. Это почти равномерным при наблюдении в различных направлениях; небольшие отклонения от изотропии в настоящее время изучается и будет рассказать нам больше о ранней истории нашей Вселенной.

Космическое пространство было сравнить с большой ареной для взаимодействия частиц, где экстремальных условиях, не достижимых в лабораторных условиях, спонтанно создается. Частицы могут быть ускорены до более высоких энергий, чем в любой ускоритель на земле, ядерные реакции синтеза размножаться в недрах звезд, и гравитация может сжимать систем частиц до очень высоких плотностях. Ганс А. Бете впервые описал водорода и углерода циклов, в которых энергия выделяется в звездах путем слияния протонов в ядра гелия. За это достижение он получил премию физике в 1967 году.

Subramanyan Чандрасекара теоретическое описание эволюции звезд, в частности, в конечном итоге, как "белые карлики". При определенных условиях конечный продукт может быть также "нейтронная звезда", очень компактный объект, где все протоны были преобразованы в нейтроны. В взрывов сверхновых, тяжелые элементы, созданные во время эволюции звезды распределены в пространстве. Сведения о некоторых из наиболее важных ядерных реакций в звездах и тяжелых элементов формирования были освещены Уильям Фаулер как в теории, так и в экспериментах на ускорителях. Фаулер и Чандрасекара получил одну половину каждой в 1983 году физики премию.

Видимый свет и космического фонового излучения не являются единственными формами электромагнитных волн, которые достигают нас из космоса. На более длинных волнах, радиоастрономии предоставляет информацию о астрономические объекты не могут быть получены методом оптической спектроскопии. Сэр Мартин Райл разработали метод, в котором сигналы от нескольких разделенных телескопы в сочетании с тем, чтобы увеличить разрешение в режиме радиоприемника карты неба. Энтони Хьюиш и его Группа сделала неожиданное открытие в 1964 году с помощью телескопов Райла: импульсов радиочастотного было выброшено с очень четкой частотой повторения некоторых неизвестных объектов, называемых пульсаров. Они вскоре были идентифицированы как нейтронные звезды, действуя как быстро вращающихся маяков, излучающих радиоволны, потому что они также являются сильными магнитами. Райла и Hewish общей физики премию в 1974 году.

К 1974 году пульсар поиска уже была рутина среди радиоастрономы, но новый сюрприз пришел в летом того же года, когда Рассел А. Халс и Джозеф Х. Тейлор-младший заметил периодические модуляции в импульсе частот недавно обнаруженный пульсар, называется PSR 1913 +16. Это был первый двойной пульсар обнаружили, названный так потому, что излучающая нейтронная звезда оказалась одной из компонентов тесной двойной звездной системе, с другой компонент примерно одинакового размера. Эта система обеспечила, по наблюдению за более чем 20 лет, первые конкретные доказательства для гравитационного излучения. Снижение его частоты вращения находится в тесном согласии с предсказаниями, основанными на теории Эйнштейна, за убытки, причиненные этого вида излучения. Халс и Тейлор общей физики премию в 1993 году. Тем не менее, прямого обнаружения гравитационного излучения на Земле еще ​​должно быть сделано.

Просмотров: 4608 | Добавил: Евгений | Теги: Наука мира, физика, нобель | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Личный кабинет
Наука мира


Ссылки
Поиск
Друзья сайта
Школьная физика - сайт учителя физики Шептикина А.С.