Čestice

Из Википедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацију Иди на претрагу
Variocima je neophodna zaštitu od iskri, koje su zagrane metalne čestice koje odlete sa površine koja se vari.

Čestica je mali deo ili količina materije.[1] U fizičkim naukama, čestica je mali lokalizovani predmet, kojem se može pripisati nekoliko fizičkih ili hemijskih svojstava kao što su zapremina ili masa.[2] Čestice uveliko variraju u veličini, od subatomskih čestica poput elektrona, do mikroskopskih čestica kao što su atomi i molekuli, i makroskopskih čestica poput praška. Čestice se takođe koriste u stvaranju naučnih modela većih predmeta, npr. model kretanja ljudi u gužvi na javnom mestu.

Sam termin je veoma opširan u značenju, i definiše se po potrebi različitih naučnih polja.

Konceptualna svojstva[уреди]

Čestice se veoma često predstavljaju kao tačke. Ovaj prikaz može predstavljati kretanje atoma u gasu, ljudi na ulici ili zvezda na noćnom nebu.

Koncept čestica je posebno koristan tokom stvaranja modela prirode, jer je potpuni tretman brojnih prirodnih fenomena komplikovan.[3] Može se koristiti radi donošenja pojednostavljujućih pretpostavki vezanih za uključene procese. Primer opisanog prikaza je računanje lokacije i brzine pada lopte bačene u vazduh. Najpre, lopta se može idealizirati kao glatka, čvrsta sfera, onda se može zanemariti njena rotacija, trenje, što približava problem polju balistike, specifičnije, klasičnom kosom hicu tačkaste čestice.[3] Tretman velikog broja čestica je domen statističke fizike.[4]

Veličina[уреди]

Galaksije su toliko velike da se zvezde mogu smatrati česticama u odnosu na njih

Termin „čestica” se obično primenjuje različito na tri klase veličina.[5] Termin makroskopska čestica, se obično odnosi na čestice mnogo veće od atoma i molekula. Ove se obično apstraktno predstavljaju kao tačkaste čestice, iako imaju zapremine i oblike. Primeri makroskopskih čestica uključuju prašinu, pesak i čak predmete velike poput zvezda u galaksiji.[6][7]

Druga vrsta, mikroskopske čestice, se obično odnosi na čestice čija je veličina u rasponu od atoma do molekula, poput ugljen-dioksida, i nanočestica. Ove čestice se proučavaju u hemiji, kao i u atomskoj i molekularnoj fizici.

Najmanje čestice su subatomske čestice koje se odnose na čestice manje od atoma.[8] Ova grupa čestica uključuje sve što ulazi u sastav samog atoma - protone, neutrone i elektrone - ali i ostale tipove čestica koje se mogu proizvesti samo u akceleratorima čestica. Ove čestice se proučavaju u fizici elementarnih čestica.

Zbog njihove izrazito male veličine, proučavanje mikroskopskih i subatomskih čestica pripada polju kvantne mehanike. One pokazuju fenomene demonstrirane u model čestice u kutiji,[9]:pp. 214–226[10] uključujući čestično-talasni (korpuskularno-talasni) dualizam (fotoni - svetlost).[11]

Sastav[уреди]

Proton se sastoji od tri kvarka.

Čestice se isto tako mogu klasifikovati prema kompoziciji. Kompozitne čestice su one koje se sastoje od drugih čestica.[12] Na primer, atom ugljenika-14 se sastoji od šest protona, osam neutrona, i šest elektrona. U kontrastu s tim, elementarne čestice (koje se isto tako zovu fundamentalnim česticama) predstavljaju čestice koje nisu napravljene od drugih čestica.[13] Prema sadašnjem shvatanju sveta, samo veoma mali broj takvih čestica postoji, kao što su leptoni, kvarkovi, i gluoni.[14][15] Međutim, moguće je da su neke od njih zapravo kompozitne čestice, i da samo izgledaju kao elementarne za sada.[16] Dok se kompozitne čestice mogu obično smatrati nalik na tačke, elementarne čestice su istinski tačke.[17][18][19]

Stabilnost[уреди]

Oba tipa čestica, elementarne (kao što su muoni) i kompozitne (ako što je uranijumski nukleus), podložne su raspadu čestica.[20] One kod kojih to nije slučaj se nazivaju stabilnim česticama, kao što su elektron ili nukleus helijuma-4. Životni vek stabilnih čestica može da bude bilo beskonačan ili dovolno velik da omete pokušaje posmatranja takvih raspada. U kasnijem slučaju, čestice se nazivaju „opservaciono stabilnim”. Generalno, čestice se raspadaju iz visokoenergetskih do niskoenergetskih stanja putem emitovanja neke forme radijacije, kao što je emisija fotona.

Simulacija N-tela[уреди]

U računarskoj fizici, simulacije N-tela (koje se isto tako nazivaju simulacijama N-čestica) su simulacije dinamičkih sistema čestica pud uticajem određenih uslova, kao što je uticaj gravitacije.[21] Takve simulacije su veoma česte u kosmologiji i računarskoj dinamici fluida.

N se odnosi na broj razmatranih čestica. Kako su simulacije sa većim brojem N računarski intenzivnije, sistemi sa velikim brojem čestica se obično aproksimiraju manjim brojem čestica, i simulacioni algoritmi moraju da budu optimizovani purem raznih metoda.[21]

Distribucija čestica[уреди]

Koloidne čestice su komponente koloida. Koloid je supstanca koja je ravnomerno mikroskopski rasuta širom neke druge supstance.[22] Takav koloidni sistem može da bude čvst, tečan, ili gasovit; kao i kontinuiran ili dispergovan. Čestice dispergovane faze imaju prečnih između aproksimativno 5 i 200 nanometara.[23] Rastvorne čestice manje od toga formiraju rastvor za razliku od koloida. Koloidni sistemi (koji se isto tako nazivaju koloidnim rastvorima ili koloidnim suspenzijama) su predmet izučavanja nauke o inerfejsu i koloidima. Suspendovana čvrsta materija obitava u tečnosti, dok čvrste ili tečne čestice suspendovane u gasu formiraju aerosol. Čestice isto tako mogu da budu suspendovane u obliku atmosferske čestične materije, koja može da predstavlja zagađenje vazduha. Veće čestice mogu slično tome da formiraju morski otpad ili kosmički otpad. Konglomeracija diskretnih čvrstih, makroskopskih čestica može se opisati kao granulirani materijal.

Reference[уреди]

  1. ^ "particle".
  2. ^ „Particle”. AMS Glossary. American Meteorological Society. Приступљено 12. 4. 2015. 
  3. 3,0 3,1 Sears, M. W.; Zemansky (1964). „Equilibrium of a Particle”. University Physics (3rd изд.). Addison-Wesley. стр. 26—27. LCCN 63015265. »A body whose rotation is ignored as irrelevant is called a particle. A particle may be so small that it is an approximation to a point, or it may be of any size, provided that the action lines of all the forces acting on it intersect in one point.« 
  4. ^ F. Reif (1965). „Statistical Description of Systems of Particles”. Fundamentals of Statistical and Thermal Physics. McGraw-Hill. стр. 47ff. ISBN 978-0-07-051800-1. 
  5. ^ Alonso, E. J.; Finn (1968). Fundamental University Physics Volume III: Quantum and Statistical Physics. Addison-Wesley. ISBN 978-0-201-00262-1. 
  6. ^ J. Dubinksi (2003). „Galaxy Dynamics and Cosmology on Mckenzie”. Canadian Institute for Theoretical Astrophysics. Приступљено 24. 2. 2011. 
  7. ^ Coppola, M.; Barbera, F. La; Capaccioli (2009). „Sérsic galaxy with Sérsic halo models of early-type galaxies: A tool for N-body simulations”. Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 121 (879): 437. Bibcode:2009PASP..121..437C. arXiv:0903.4758Слободан приступ. doi:10.1086/599288. 
  8. ^ „Subatomic particle”. YourDictionary.com. Архивирано из оригинала на датум 05. 03. 2011. Приступљено 8. 2. 2010. 
  9. ^ Eisberg, R.; R. Resnick (1985). „Solutions of Time-Independent Schroedinger Equations”. Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei, Ions, Compounds and Particles (2nd изд.). John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-87373-0. 
  10. ^ F. Reif (1965). „Quantum Statistics of Ideal Gases – Quantum States of a Single Particle”. Fundamentals of Statistical and Thermal Physics. McGraw-Hill. стр. vii—x. ISBN 978-0-07-051800-1. 
  11. ^ Eisberg, стр. 26–84.
  12. ^ „Composite particle”. YourDictionary.com. Архивирано из оригинала на датум 15. 11. 2010. Приступљено 2010-02-08. 
  13. ^
  14. ^ Jefimenko, Oleg D. (1994). „Direct calculation of the electric and magnetic fields of an electric point charge moving with constant velocity”. American Journal of Physics. 62 (1): 79—85. doi:10.1119/1.17716. 
  15. ^ Selke, David L. (2015). „Against Point Charges”. Applied Physics Research. 7 (6): 138. doi:10.5539/apr.v7n6p138. 
  16. ^ I. A. D'Souza, C. S.; Kalman (1992). Preons: Models of Leptons, Quarks and Gauge Bosons as Composite Objects. World Scientific. ISBN 978-981-02-1019-9. 
  17. ^ „What is an elementary particle?”. Elementary-Particle Physics. US National Research Council. US National Research Council. 1990. стр. 19. ISBN 978-0-309-03576-7. 
  18. ^ Weisstein, Eric W. „Point Charge”. Eric Weisstein's World of Physics. 
  19. ^ Cornish, F. H. J. (1965). „Classical radiation theory and point charges”. Proceedings of the Physical Society. 86 (3): 427—442. doi:10.1088/0370-1328/86/3/301. 
  20. ^ H. C. Ohanian, J. T. Markert (2007). Physics for Engineers and Scientists. 1 (3rd изд.). Norton. ISBN 978-0-393-93003-0. 
  21. 21,0 21,1
  22. ^ „Colloid”. Encyclopædia Britannica. 1. 7. 2014. Приступљено 12. 4. 2015. 
  23. ^ Levine, I. N. (2001). Physical Chemistry (5th изд.). McGraw-Hill. стр. 955. ISBN 978-0-07-231808-1. 

Literatura[уреди]