§ 17.1
История развития представлений об элементарных частицах
Представление о том, что мир состоит из фундаментальных частиц, имеет долгую историю.
Впервые мысль о существовании мельчайших невидимых частиц, из которых состоят все
окружающие предметы, была высказана за 400 лет до нашей эры греческим философом
Демокритом. Он назвал эти частицы атомами, то есть неделимыми частицами. Наука начала
использовать представление об атомах только в начале XIX века, когда на этой основе удалось
объяснить целый ряд химических явлений. В 30-е годы XIX века в теории электролиза,
развитой М. Фарадеем, появилось понятие иона и было выполнено измерение элементарного
заряда. Конец XIX века ознаменовался открытием явления радиоактивности (А. Беккерель,
1896 г.), а также открытиями электронов (Дж. Томсон, 1897 г.) и α-частиц (Э. Резерфорд,
1899 г.). В 1900 г немецкий физик Макс Планк выдвинул гипотезу о существовании кванта
электромагнитного излучения – фотона, которую в 1905 г развил Альберт Эйнштейн. В 1912 г
американский физик Р. Милликен, а в 1922 г. Комптон экспериментально подтвердили
существование фотонов.
В 1911 году было открыто атомное ядро (Э. Резерфорд) и окончательно было доказано, что
атомы имеют сложное строение. В 1919 году Резерфорд в продуктах расщепления ядер атомов
обнаружил протоны. В 1932 году Дж. Чедвик открыл нейтрон. Стало ясно, что ядра атомов,
как и сами атомы, имеют сложное строение. Возникла протон-нейтронная теория строения ядер
(Д. Д. Иваненко и В. Гейзенберг).
В 1928 году П. Дираком теоретически было предсказано существование позитрона –
античастицы электрона, а в 1932 году в космических лучах он был обнаружен (К. Андерсон).
Позитрон – положительно заряженная частица, имеющая ту же массу и тот же по величине
заряд, что и электрон.
В эти же годы были исследованы взаимные превращения протонов и нейтронов и стало
ясно, что эти частицы также не являются неизменными элементарными «кирпичиками»
природы.
В 1930 г. В. Паули выдвинул гипотезу о существовании нейтрино, которые лишь спустя
23 года, в 1953 г были экспериментально обнаружены. Нейтрино - нейтральные частицы,
которые благодаря своим необычным свойствам, обладают чудовищной проникающей
способностью, они свободно пронизывают Земной шар и при этом практически не
взаимодействуют с его веществом.
В 1935 г. X. Юкавой теоретически было предсказано существование частиц, близких по
своим свойствам к электронам. Эти частицы были названы мюонами (или μ-мезонами),
которые в 1937 г были обнаружены в космических лучах. Их масса оказалась в 207 больше
массы электрона.
Затем в 1947 г. английский физик С. Пауэлл со своими сотрудниками в космических лучах
обнаружил пионы (т. е. π-мезоны), которые, по современным представлениям, осуществляют
взаимодействие между протонами и нейтронами в атомных ядрах.
В 1955 г в ускорителе был обнаружен антипротон, а в 1956 году антинейтрон.
369
Таким образом, к концу 50-х годов ХХ века были известны 32 элементарные частицы,
причем каждая новая частица была связана с открытием принципиально нового круга
физических явлений.
В последующие годы число вновь открываемых частиц стало быстро расти. Этому
способствовали исследования космических лучей, развитие ускорительной техники и изучение
ядерных реакций.
В 70–80-е годы ХХ века поток открытых частиц увеличился, среди них появились
Достарыңызбен бөлісу: |