Само взаимодействие кварков, осуществляемое благодаря обмену
глюонами, таково, что увеличение расстояния между кварками
внутри адронов приводит к резкому возрастанию связывающих их
сил. Поэтому в отличие от ранее известных элементарных частиц
(протонов, нейтронов, электронов и др.) кварки пока не обнаруже-
ны в свободном состоянии. Они оказываются как бы запертыми
внутри адронов. Но в эксперименте их можно прозондировать:
при столкновении частиц больших энергий внутри адронов обна-
руживается несколько своеобразных центров, на которых происхо-
дит рассеяние частиц и которые физика отождествляет с кварками.
-. Кварки и лептоны выступают в качестве базисных объектов
в системе элементарных частиц. Они являются главным строитель-
ным материалом для вещества нашего мира, поскольку ядра ато-
мов существуют благодаря взаимодействию кварков, а формирова-
ние электронных оболочек вокруг ядра приводит к образованию
-атомов.
Единой теории элементарных частиц физика пока не создала,
иа пути к ней сделаны лишь первые, но существенные шаги.
Выявление общих глубинных структур частиц, участвующих в
сильных взаимодействиях, и установление единства слабого и
электромагнитного взаимодействий стимулировали разработку
идеи объединения сильных, электрослабых и гравитационных
ваимодействий в рамках единой теории. Иными словами, речь
уже идет об исследовании субэлементарного уровня организации
материи, о выяснении единой природы всех элементарных частиц.
повидимому, именно в закономерностях этого уровня вскрыты
основные тайны нашей Вселенной, предопределившие особенности
В. эволюции. Вообще для современной науки характерно, что
чем глубже она проникает в микромир, тем больше возможностей
Срывается для понимания крупномасштабной структуры Все-
ленной. Последняя не является вечной и неизменной, а представ-
ляет собой результат развития материи, своеобразную реализацию
тех потенциальных возможностей, которые были заложены в
глубинах микромира.
1. Элементарный уровень организации материи включает наряду
элементарными частицами еще и такой необычный физический
объект, как вакуум. Физический вакуум-не пустота, -а особое
состояние материи. В вакуум погружены все частицы и все физи-
ческие тела. В нем постоянно происходят сложные процессы,
связанные с непрерывным появлением и исчезновением так назы-
емых <виртуальных частиц>.
Виртуальные частицы - это своеобразные потенции соответ-
вующих типов элиментарных частиц, их <вакуумные корни>.
частицы, готовые к рождению, но не рождающиеся, возникающие
и исчезающие в очень короткие промежутки времени. При опре-
деленных условиях они могут вырваться из вакуума, превращаясь
в <нормальные> элементарные частицы, которые живут относи-
тельно независимо от породившей их среды и могут взаимодей-
ствовать с ней.
Первые шаги по пути исследования субэлементарного уровня
материи привели к принципиально новым идеям о качественном
многообразии вакуума. Выяснилось, что физический вакуум спо-
собен скачком перестраивать свою структуру. Такие переходы
из одного состояния к другому, связанные с резким изменением
характеристик системы, в физике называют фазовыми (извест-
ным их примером служат переходы воды в пар и лед). Физический
вакуум тоже оказался способным к фазовым скачкам.
Эти новые идеи современной физики микромира послужили
опорой необычных представлений о развитии нашей астрономи-
ческой Вселенной, о ее возникновении путем взрыва, связанного
с массовым рождением элементарных частиц в результате одного
из фазовых переходов вакуума. Взаимодействие объектов субэле-
ментарного уровня и возникающих на их основе элементарных
частиц служит фундаментом для образования более сложных ма-
териальных систем. Из элементарных частиц строятся атомы,
которые являются качественно специфическим видом материи.
Элементарные частицы, ядра атомов, ионы (атомы, потеряв-
шие часть электронов на электронных оболочках) могут образо-
вать особое состояние материи, подобие газа, которое называется
плазмой. Огромные плазменные тела, стянутые электромагнит-
ными гравитационными полями, образуют звезды, представляющие
особый уровень организации материи. В их недрах протекают
ядерные реакции, в ходе которых одни частицы превращаются
в другие, и за счет этого звезды постоянно излучают энергию.
Звезды выступают как своеобразная кузница атомов. Благода-
ря протекающим в них превращениям элементарных частиц об-
разуются ядра атомов, а на периферии и в окрестностях звезд,
при понижении температуры, а также в результате выбросов
вещества из звезд при их взрывах, возникают атомы. В результате
взаимодействия атомов формируется следующий уровень орга-
низации материи - молекулы. За молекулами следует уровень
макротел (жидких, твердых, газообразных). Особый тип макротел,
который можно считать специфическим видом материи, образуют
планеты - тела со сложной внутренней структурой, имеющие
ядро, литосферу, а в ряде случаев атмосферу и гидросферу.
Звезды и планеты составляют планетные системы.
Огромные скопления звезд, планетных систем, межзвездной
пыли и газа, взаимодействующих между собой, образуют особые
объекты, которые называют галактиками. Земля принадлежит
к одной из таких галактик, которая представляет собой гигант-
Современная наука о строении материи
И скую эллипсовидную спиралеобразную систему. Основная масса
звезд, относящихся к нашей галактике, сосредоточена в диске
размером 100 тыс. световых лет по диаметру и толщиной в 1500
световых лет (напомним, что скорость света около 300 тыс. км/с).
Наше Солнце находится на окраине галактики и вращается
вокруг ее ядра, делая полный оборот за 200 млн лет (так называе-
мый галактический год).
Ядро галактики, состоящее из очень плотного скопления звезд,
разогретого межзвездного газа и пыли, а возможно, и включающее
гипотетические сверхплотные тела, мы непосредственно наблю-
дать не можем. Солнце движется в настоящее время в той части
галактического пространства, где ядро закрыто от Земли обширной
пылевой туманностью. Через несколько миллионов лет Земля вый-
дет из-за этого <экрана>, и тогда она будет подвержена излу-
чениям, идущим от ядра. Сейчас ядро нашей галактики спокой-
ное; оно излучает постоянный поток энергии. Но в принципе
-ядра галактик могут быть и активными, способными к выбросам
за короткий промежуток времени (за несколько месяцев и даже
недель) чрезвычайно больших количеств энергии. Не исключено,
что ядро нашей галактики через определенные (хотя и весьма
длительные) промежутки времени тоже может проявлять взрыв-
ную активность. Возможно, что если бы в периоды взрывных про-
цессов Земля не была экранирована пылевыми туманностями, а
была открыта, то излучения ядра влияли бы на состояние и разви-
тие жизни на ней. Важно осознавать, что и земная жизнь, и чело-
вечество как ее часть зависят от организации космоса. Поэтому
знание принципов его организации столь необходимо для пони-
ймания и происхождения земной жизни, и наших взаимодействий
с природой.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200