Částice - Particle

Pro další použití viz Částice (disambiguation).
Obloukoví svářeči potřebují se chránit před svařovací jiskry, což jsou zahřívané kovové částice, které odlétají ze svařovacího povrchu.

V fyzikální vědy, a částice (nebo krvinka ve starších textech) je malý lokalizovaný objekt kterým lze připsat několik fyzický nebo chemické vlastnosti jako objem, hustota nebo Hmotnost.[1][2] Liší se značně velikostí nebo množstvím subatomární částice jako elektron, do mikroskopické částice jako atomy a molekuly, do makroskopické částice jako prášky a další zrnité materiály. K vytvoření lze také použít částice vědecké modely i větších objektů v závislosti na jejich hustotě, jako např lidé pohybující se v davu nebo nebeská těla v pohyb.

Pojem „částice“ má poměrně obecný význam a je podle potřeby zdokonalován různými vědeckými obory. Cokoli, co se skládá z částic, lze označit jako částice.[3] Podstatné jménočástice „se nejčastěji používá k označení znečišťujících látek v EU Atmosféra Země, která oblast suspenze nespojených částic, spíše než spojených agregace částic.

Koncepční vlastnosti

Částice jsou často reprezentovány jako tečky. Tento údaj by mohl představovat pohyb atomy v plyn, lidé v davu nebo hvězdy v noční obloha.

Koncept částic je zvláště užitečný, když modelování Příroda, protože úplné ošetření mnoha jevů může být složité a také vyžadovat obtížné výpočty.[4] Lze jej použít ke zjednodušení předpokladů týkajících se příslušných procesů. Francis Sears a Mark Zemansky, v Univerzitní fyzika, uveďte příklad výpočtu místa přistání a rychlosti a baseball hodil do vzduchu. Nejprve postupně zbavují baseball většiny jeho vlastností idealizovat to jako tuhý hladký koule, pak zanedbáním otáčení, vztlak a tření, v konečném důsledku snížení problému na balistika a klasický bodová částice.[5] Zpracování velkého počtu částic je oblastí statistická fyzika.[6]

Velikost

Galaxie jsou tak velké, že hvězdy lze považovat za částice relativně k nim
Viz také: Velikost částic

Termín „částice“ se obvykle aplikuje odlišně na tři třídy velikostí. Termín makroskopická částice, obvykle odkazuje na částice mnohem větší než atomy a molekuly. To jsou obvykle roztržitý tak jako bodové částice, i když mají objemy, tvary, struktury atd. Mezi příklady makroskopických částic patří prášek, prach, písek, kousky trosky během a autonehoda, nebo dokonce předměty tak velké jako hvězdy a galaxie.[7][8]

Jiný typ, mikroskopické částice obvykle označuje částice o velikosti v rozmezí od atomy na molekuly, jako oxid uhličitý, nanočástice, a koloidní částice. Tyto částice jsou studovány v chemie, stejně jako atomový a molekulární fyzika. Nejmenší částice jsou subatomární částice, které odkazují na částice menší než atomy.[9] Ty by zahrnovaly částice, jako jsou složky atomů - protony, neutrony, a elektrony - stejně jako další typy částic, které lze vyrobit pouze v urychlovače částic nebo kosmické paprsky. Tyto částice jsou studovány v částicová fyzika.

Kvůli jejich extrémně malé velikosti spadá studium mikroskopických a subatomárních částic do říše kvantová mechanika. Budou vystavovat jevy předvedené v částice v krabici Modelka,[10][11] počítaje v to dualita vln-částic,[12][13] a zda lze uvažovat o částicích odlišné nebo identické[14][15] je důležitou otázkou v mnoha situacích.

Složení

A proton se skládá ze tří kvarky.

Částice lze také klasifikovat podle složení. Kompozitní částice odkazovat na částice, které mají složení - to jsou částice, které jsou vyrobeny z jiných částic.[16] Například a uhlík-14 atom je vyroben ze šesti protonů, osmi neutronů a šesti elektronů. Naproti tomu elementární částice (také zvaný základní částice) odkazují na částice, které nejsou vyrobeny z jiných částic.[17] Podle našeho současné chápání světa, existuje jen velmi malé množství z nich, jako např leptony, kvarky, a gluony. Je však možné, že některé z nich se nakonec mohou ukázat jako složené částice, a pouze se v tuto chvíli zdají být elementární.[18] I když lze velmi často uvažovat o složených částicích bodový, elementární částice jsou skutečně přesný.[19]

Stabilita

Oba elementární (jako např miony ) a složené částice (např uran jádra ), je známo, že podstoupí rozpad částic. Ty, které tomu tak není, se nazývají stabilní částice, například elektron nebo a helium-4 jádro. The život stabilních částic může být buď nekonečný nebo dostatečně velký, aby bránil pokusům pozorovat takové rozpady. V druhém případě se tyto částice nazývají „pozorovatelně stabilní Obecně se částice rozpadají z vysoceenergetický stav do stavu nižší energie emitováním nějaké formy záření, jako je emise fotony.

N- simulace těla

Hlavní článek: Simulace N-těla

v výpočetní fyzika, N- simulace těla (také zvaný N-částicové simulace) jsou simulace dynamické systémy částic pod vlivem určitých podmínek, jako jsou například vystavení gravitace.[20] Tyto simulace jsou velmi běžné kosmologie a výpočetní dynamika tekutin.

N Odkazuje na počet částic považováno. Jako simulace s vyšší N jsou výpočetně náročnější, systémy s velkým počtem skutečných částic budou často aproximovány menším počtem částic a je třeba použít simulační algoritmy optimalizováno různými metodami.[20]

Distribuce částic

Hlavní článek: Koloidní
Příklady stabilní a nestabilní koloidní disperze.

Koloidní částice jsou složkami koloidu. Koloid je látka mikroskopicky dispergovaná rovnoměrně v jiné látce.[21] Takový koloidní systém může být pevný, kapalný nebo plynný; stejně jako kontinuální nebo rozptýlené. Částice dispergované fáze mají průměr mezi přibližně 5 a 200 nanometry.[22] Rozpustné částice menší než toto vytvoří roztok na rozdíl od koloidu. Koloidní systémy (nazývané také koloidní roztoky nebo koloidní suspenze) jsou předmětem rozhraní a koloidní věda. Usazeniny mohou být drženy v kapalině, zatímco pevné nebo kapalné částice suspendované v plynu společně tvoří aerosol. Částice mohou být také suspendovány ve formě atmosférické částice, které mohou představovat znečištění ovzduší. Podobně mohou vznikat i větší částice mořské trosky nebo vesmírný odpad. Konglomeraci diskrétních pevných makroskopických částic lze popsat jako a zrnitý materiál.

Viz také

Reference

  1. ^ "Částice". Glosář AMS. Americká meteorologická společnost. Citováno 2015-04-12.
  2. ^ "Částice". Oxfordský anglický slovník (3. vyd.). Oxford University Press. Září 2005.
  3. ^ T. W. Lambe; R. V. Whitman (1969). Mechanika půdy. John Wiley & Sons. p.18. ISBN  978-0-471-51192-2. Slovo „částice“ znamená „systém částic nebo k němu patřící“.
  4. ^ F. W. Sears; M. W. Zemansky (1964). „Rovnováha částice“. Univerzitní fyzika (3. vyd.). Addison-Wesley. 26–27. LCCN  63015265.
  5. ^ F. W. Sears; M. W. Zemansky (1964). „Rovnováha částice“. Univerzitní fyzika (3. vyd.). Addison-Wesley. p. 27. LCCN  63015265. Tělo, jehož rotace je ignorována jako irelevantní, se nazývá částice. Částice může být tak malá, že jde o přiblížení k bodu, nebo může mít libovolnou velikost, za předpokladu, že se křivky všech sil působících na ni protínají v jednom bodě.
  6. ^ F. Reif (1965). "Statistický popis systémů částic". Základy statistické a tepelné fyziky. McGraw-Hill. str.47ff. ISBN  978-0-07-051800-1.
  7. ^ J. Dubinski (2003). „Dynamika galaxie a kosmologie na Mckenzie“. Kanadský institut pro teoretickou astrofyziku. Citováno 2011-02-24.
  8. ^ G. Coppola; F. La Barbera; M. Capaccioli (2009). „Sérsic galaxy with Sérsic halo models of early-type galaxies: a tool for N-body simulation“. Publikace Astronomické společnosti Pacifiku. 121 (879): 437. arXiv:0903.4758. Bibcode:2009PASP..121..437C. doi:10.1086/599288.
  9. ^ "Subatomová částice". YourDictionary.com. Archivovány od originál dne 05.03.2011. Citováno 2010-02-08.
  10. ^ R. Eisberg; R. Resnick (1985). „Řešení časově nezávislých Schroedingerových rovnic“. Kvantová fyzika atomů, molekul, pevných látek, jader, iontů, sloučenin a částic (2. vyd.). John Wiley & Sons. str.214–226. ISBN  978-0-471-87373-0.
  11. ^ F. Reif (1965). "Kvantová statistika ideálních plynů - kvantové stavy jedné částice". Základy statistické a tepelné fyziky. McGraw-Hill. str. vii – x. ISBN  978-0-07-051800-1.
  12. ^ R. Eisberg; R. Resnick (1985). "Fotony - částicové vlastnosti záření". Kvantová fyzika atomů, molekul, pevných látek, jader a částic (2. vyd.). John Wiley & Sons. str.26–54. ISBN  978-0-471-87373-0.
  13. ^ R. Eisberg; R. Resnick (1985). „de Broglieho postulát - vlnové vlastnosti částic“. Kvantová fyzika atomů, molekul, pevných látek, jader a částic (2. vyd.). John Wiley & Sons. str.55–84. ISBN  978-0-471-87373-0.
  14. ^ F. Reif (1965). "Kvantová statistika ideálních plynů - identické částice a požadavky na symetrii". Základy statistické a tepelné dynamiky. McGraw-Hill. str.331ff. ISBN  978-0-07-051800-1.
  15. ^ F. Reif (1965). „Kvantová statistika ideálních plynů - fyzikální důsledky kvantově-mechanického výpočtu stavů“. Základy statistické a tepelné dynamiky. McGraw-Hill. str.353–360. ISBN  978-0-07-051800-1.
  16. ^ "Kompozitní částice". YourDictionary.com. Archivovány od originál dne 15. 11. 2010. Citováno 2010-02-08.
  17. ^ "Elementární částice". YourDictionary.com. Archivovány od originál dne 2010-10-14. Citováno 2010-02-08.
  18. ^ I. A. D'Souza; C. S. Kalman (1992). Preons: Modely leptonů, kvarků a měřidel Bosons jako složené objekty. World Scientific. ISBN  978-981-02-1019-9.
  19. ^ Americká národní rada pro výzkum (1990). „Co je elementární částice?“. Fyzika elementárních částic. Americká národní rada pro výzkum. p. 19. ISBN  0-309-03576-7.
  20. ^ A b A. Graps (20. března 2000). „Metody simulace těla N / těla / částic“. Archivovány od originál dne 5. dubna 2001. Citováno 2019-04-18.
  21. ^ „Koloid“. Encyklopedie Britannica. 1. července 2014. Citováno 2015-04-12.
  22. ^ I.N. Levine (2001). Fyzikální chemie (5. vydání). McGraw-Hill. p.955. ISBN  978-0-07-231808-1.

Další čtení