Noțiuni de fizica nucleului și particule elementare

FIZICA NUCLEULUI ȘI PARTICULE ELEMENTARE  

  Descoperirea radioactivității, la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul celui de al XX-lea, a pus problema provenienței acestor radiații.   Pornind de la o serie de experimente și observații, din această perioadă, oamenii de știință  au avansat ideea, care se desprinde în mod logic, că atomul este alcătuit dintr-un amestec de sarcini electrice pozitive și negative, în cantități egale. Neutralitatea atomului din punct de vedere electric este incontestabilă și este susținută de o serie de date experimentale.  În 1932, D.D. Ivanenko și W. Heisenberg, independent unul de altul, și ca urmare a descoperirii lui Chadwick, au emis ipoteza structurii protono-neutronice a nucleului, rămasă valabilă și astăzi. Nucleul este format din Z protoni și (A-Z) neutroni, în concordanță cu toate datele experimentale, inclusiv cu dezintegrarea β, așa cum se va dovedi mai târziu. Nucleul este o stare legată de protoni și neutroni între care trebuie să se exercite forțe de atracție puternice, care să compenseze forțele de respingere coulombiene dintre protoni.    Aceste forțe s-au numit forțe nucleare.

 

NOȚIUNI DE FIZICĂ ATOMICĂ

d3d6a62e9390eac14a9791d60d41c67b

NOȚIUNI DE FIZICĂ ATOMICĂ

Conceptul de atom apare pentru prima dată în anul 450 î.d.Ch., când Leucip elaborează o teorie conform căreia materia nu este infinit divizibilă și introduce noțiunea de atom. Atomos (ἄτομος) în limba greacă însemnând indivizibil. Democrit, un discipol al lui Leucip, dezvoltă această teorie și concluzionează că materia este alcătuită din niște particule invizibile, indivizibile și eterne numite atomi.  Aici trebuie să remarcăm că această teorie se bazează pe considerente pur filozofice și nu pe fapte experimentale. De asemenea trebuie remarcat faptul că această teorie a marcat atât evoluția filozofiei materialiste despre lume și viață, cât și dezvoltarea și evoluția științelor naturii.

Concepția modernă de atom și moleculă a fost creată de chimie și ulterior preluată de fizică. Implementarea teoriei atomiste în fizică s-a produs în trei etape.

A. Prima etapă în evoluția teoriei atomiste  s-a produs în anul 1808, când chimistul englez John Dalton a făcut următoarele remarci:

  1. Elementele chimice sunt realizate din particule extrem de mici, numite atomi.
  2. Atomii unui element chimic sunt identici ca dimensiune, masă, și alte proprietăți.
  3. Atomii nu pot fi divizați, creați, sau distruși.
  4. Atomii diferitelor elemente se combină într-un raport simplu pentru a forma compuși chimici, care exprimă legea proporțiilor definite, așa cum este cunoscută în chimie.
  5. În reacții chimice, atomii se combină, se separă, sau se reordonează.

B.  Etapa a doua a avut loc în anul 1811, când chimistul italian Amedeo Avogadro a enunțat legea care-i poartă numele: Volume egale ale gazelor, la aceeași temperatură și presiune, conțin același număr de particule (sau molecule), N­A, cunoscut sub numele de numărul lui Avogadro.

C. Etapa a treia și ultima s-a produs în anul 1866, când J.C. Maxwell și L. Boltzman, independent unul de altul  au pus  bazele teoriei  cinetico-moleculare a gazelor,  teorie  verificată experimental de A. Einstein în anul 1905, explicând mișcarea Browniană. Trebuie să remarcăm că Teoria cinetico-moleculară a gazelor este prima formă a teoriei fizice despre atom și că în tot acest timp nu s-a cunoscut nimic despre structura atomului .

 

ELEMENTE DE FIZICĂ CUANTICĂ

E. Shrodinger și W. Heisenberg, fondatorii fizicii cuantice.

ELEMENTE DE FIZICĂ CUANTICĂ. Noțiunea de cuantică a fost impusă de către savantul Max Planck.

“Construcția” fizicii cuantice  a fost un proces care a început la sfârșitul sec. al XIX-lea și a continuat în prima jumătate a sec. al XX-lea.

E. Shrodinger și W. Heisenberg sunt considerați fondatorii fizicii cuantice, dar la promovarea fizicii cuantice au contribuit o serie de întreagă de mari fizicieni ai secolului trecut, precum A. Einstein, P. Dirac, de Broglie, N. Bohr, fizicieni care prin teoriile lor, așa cum spune G. Gamow într-o celebră lucrare, au zguduit fizica primilor 30 de ani ai sec. XX.

Punctul culminant al fizicii cuantice moderne a fost obținut odată cu structurarea celor două electrodinamici: “electrodinamica cuantică” – pentru care Julian Schwinger, Shin-Itiro Tomonaga și Richard Feynman au luat premiul Nobel în 1965 și “cromodinamica cuantică” – noua teorie a interactiunilor tari.

Mecanica cuantică este de fapt teoria mișcării particulelor materiale la scară atomică.

 

NOȚIUNI DE TEORIA RELATIVITĂȚII RESTRÂNSE

 

60512203NOTAȚIUNI DE TEORIA RELATIVITĂȚII RESRÂNSE

La sfârșitul secolului al XIX-lea, teoria lui Maxwell asupra câmpului electromagnetic era confruntată cu problema explicării fenomenelor electromagnetice în medii în mișcare. Se știe că legile mecanicii, cât și ale legile câmpului electromagnetic sunt formulate în sisteme de referință inerțiale.

De asemenea, legile mecanicii clasice, sunt verificate de datele experimentale când vitezele relative considerate au valori mult mai mici decât viteza luminii. În cazul vitezelor relative foarte mari, comparabile cu viteza luminii, (ex. viteza de propagare a câmpului electromagnetic) legile și principiile de bază ale fizicii trebuie să fie modificate și reformulate în funcție de o teorie mai generală, mecanica clasică constituind un caz limită al acestei teorii, cazul vitezelor mici, mult mai mici decât viteza luminii.

Această nouă teorie în care se formulează legile generale ale fenomenelor fizice în formă valabilă indiferent de valoarea vitezei corpurilor, poartă numele de teoria relativității restrânse.

Teoria relativității restrânse nu este o teorie fizică, în sensul că ea nu este teoria vreunui fenomen particular. Teoria relativității restrânse constituie, în esență, baza teoriilor care vor fi în mod obligatoriu “relativiste” și vor purta acest nume, dar vor conserva domeniul lor explicativ particular.

Teoria relativității restrânse a fost elaborată de A. Einstein (1905), însă trebuie să se sublinieze rolul important al precursorilor acestei teorii precum H. A. Lorentz, J. H. Poincaré și P. Langevin.

Teoria relativității restrânse se limitează la cazul sistemelor de referință în mișcare rectilinie uniformă unele în raport cu altele, limitare justificată în studiul fenomenelor unde influența gravitației este neglijabilă. De altfel, datorită acestui fapt ea poartă numele de teoria relativității restrânse. Teoria relativității care ia în considerare și influența gravitațională se numește teoria relativității generalizate.