Новейшая книга фактов. Том 3. Физика, химия и техника. История и археология. Разное

В физике термин «аннигиляция», буквально означающий «исчезновение», «уничтожение» (лат. annihilatio, от ad – к и nihil – ничто), принят для наименования одного из видов превращений элементарных частиц, происходящего при столкновении частицы с античастицей. При аннигиляции частица и отвечающая ей античастица превращаются в электромагнитное излучение – фотоны или в другие частицы – кванты физического поля иной природы. Обратным по отношению к аннигиляции процессом является рождение пары, когда в результате взаимодействия электромагнитных или других полей одновременно возникают частица и античастица. При соударении электрона и его античастицы – позитрона – оба они могут исчезнуть, образовав два фотона (гамма-кванта). Столкновение протона и антипротона может привести к их взаимоуничтожению, которое сопровождается одновременным появлением нескольких гораздо более легких частиц, квантов ядерного поля – пимезонов. Гамма-квант, если он обладает достаточно большой энергией, может, взаимодействуя с электрическим полем атомного ядра, породить пару электрон – позитрон. Таким образом, речь идет не об уничтожении или самопроизвольном возникновении материи, а лишь о взаимопревращениях частиц. Эти взаимопревращения управляются фундаментальными законами сохранения, такими как законы сохранения энергии и количества движения (импульса), момента количества движения, электрического заряда и др.

Каким считали атом до Резерфорда?

К началу ХХ века было известно, что атомы состоят из частей (электрон был открыт в 1897 году), но никто не знал, как много этих частей, как они «стыкуются» в атоме и какую форму имеет атом. Некоторые физики полагали, что атомы должны быть кубической формы, поскольку именно она обеспечивает наиболее плотную «упаковку», без ненужных затрат пространства. Однако наиболее распространенным мнением было то, что атом напоминает булочку с изюмом – плотный твердый объект, несущий положительный заряд и утыканный отрицательно заряженными электронами-изюминами.

Какая часть объема атома приходится на его ядро?

Размер атома определяется радиусом наиболее удаленной от ядра электронной орбиты, порядок величины этого радиуса в метрах выражается дробью с единицей в числителе и единицей с 10 нулями в знаменателе. Порядок величины радиуса атомного ядра в метрах выражается дробью с единицей в числителе и единицей с 14–15 нулями в знаменателе. Таким образом, радиус атомного ядра на 4–5 порядков (в 10 000–100 000 раз) меньше радиуса атома. Отсюда следует, что объем атомного ядра меньше объема, занимаемого атомом, на 12–15 порядков величины, то есть в триллион – квадриллион раз.

Как велика плотность атомного ядра?

В ядре сконцентрирована почти вся масса атома, а поскольку объем атомного ядра ничтожно мал по сравнению с объемом самого атома, плотность атомного ядра огромна: она составляет 200 квадриллионов килограммов на кубический метр (квадриллион – число, изображаемое единицей с 15 нулями). Один кубический миллиметр ядерного вещества на поверхности Земли весил бы 200 тысяч тонн.

Как долговечны атомы?

Атомы практически вечны. Согласно некоторым оценкам, продолжительность их существования, выраженная в годах, изображается единицей с 35 нулями – сто триллионов секстиллионов.

Что больше: энергия, выделяемая при распаде одного ядра урана, или энергия, затрачиваемая комаром на один взмах крыла?

Энергия, выделяемая при распаде одного ядра урана, составляет величину порядка 10 триллионных джоуля, а затрачиваемая комаром на один взмах крыла – величину порядка 1 десятимиллионной джоуля. Таким образом, энергия одного взмаха комариного крыла равна энергии, выделяемой при распаде приблизительно 10 тысяч ядер урана!

Что такое период полураспада?

Периодом полураспада называют промежуток времени, в течение которого количество радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое. Величина периода полураспада различных изотопов может составлять несколько минут, других – многие миллионы и даже миллиарды лет. Так, например, период полураспада кислорода-15 составляет 124 секунды, азота-13 – 10 минут, брома-82 – 35,5 часа, фосфора-32 – 14,3 суток, цинка-65– 247 суток, прометия-147 – 2,5 года, радия-227 – 1601 год, урана-234 – 250 тысяч лет, урана-235 – 710 миллионов лет, урана-238 – 4,5 миллиарда лет.

Что представляет собой полярное сияние?