Образование вещества во Вселенной
•
2 likes•756 views
Лекция кандидата химических наук, доцента кафедры неорганической химии БГУ Натальи Евгеньевны Боборико в рамках проекта "Наука вне себя"
Recommended
More Related Content
Similar to Образование вещества во Вселенной
Similar to Образование вещества во Вселенной (20)
More from Центральная научная библиотека имени Якуба Коласа Национальной академии наук Беларуси
More from Центральная научная библиотека имени Якуба Коласа Национальной академии наук Беларуси (20)
Образование вещества во Вселенной
- 1. Образование вещества во Вселенной Боборико Наталья Евгеньевна, Кандидат химических наук, доцент кафедры неорганической химии БГУ
- 2. Что такое вещество? 2 Вещество – одна из форм материи, состоящая из фермионов или содержащая фермионы наряду с бозонами; обладает массой покоя, в отличие от некоторых типов полей, как например электромагнитное.
- 3. 3 Вещество – материальное образование, состоящее из частиц, имеющих собственную массу, другими словами, это материя на разных стадиях ее организации – от элементарных частиц до сложных образований.
- 5. Атом – элекронейтральная система, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. 5 Электрон – стабильная отрицательно заряженная элементарная частица, которая является фермионом Вещество – одна из форм материи, состоящая из фермионов или содержащая фермионы...
- 6. Фермион - частица с полуцелым значением спина. 6 Энрико Ферми 1901-1954 Электрон подчиняется концепции корпускулярно-волнового дуализма, т.е. одновременно является и частицей, и волной
- 7. 7 Ядро образовано нуклонами – протонами и нейтронами. И протоны и нейтроны относятся к фермионам, т.е. обладают полуцелым спином. Протон заряжен положительно, нейтрон не имеет заряда, следовательно ядро заряжено положительно Вещество – одна из форм материи, состоящая из фермионов или содержащая фермионы...
- 8. 8 Почему все эти фермионы объединяются в атом?
- 9. 9 Электроны по классу элементарных частиц относятся к лептонам, т.е. не участвуют в сильном ядерном взаимодействии. Протоны и нейтроны как элементарные частицы относятся к классу барионов – сильно взаимодействующих фермионов. Классы элементарных частиц
- 10. Фундаментальные взаимодействия • Электромагнитное взаимодействие • Гравитационное взаимодействие • Сильное взаимодействие • Слабое взаимодействие 10
- 11. Электромагнитное взаимодействие Закон Кулона и обобщение закона Кулона в уравнениях Максвелла 11
- 13. Силы между кварками, удерживают частицы в ядре 13 Сильное взаимодействие
- 14. 14 Слабое взаимодействие Ответственно за процессы β-распада атомных ядер и распады элементарных частиц
- 15. 15 Когда и как во Вселенной образовалось вещество? Почему фермионы объединяются в атомы, понятно.
- 16. Большой взрыв • 15 миллиардов лет назад материя была сконденсирована в очень малом объеме, а затем начала резко расширяться – Большой взрыв. • Сразу после Большого взрыва (температура около 109 К) элементарные частицы обладали слишком большой кинетической энергией, чтобы соединяться между собой • Вселенная расширялась, остывала, частицы двигались все медленнее. 16
- 17. Образование атомов • Сильное взаимодействие между нуклонами обеспечило образование атомных ядер. Сильное взаимодействие – короткодействующее, но чрезвычайно сильное притяжение. • Дальнейшее падение температуры – развитие относительно слабых, но дальнодействующих взаимодействий между заряженными частицами – электромагнитных, которые связали электроны с ядрами с образованием атомов 17
- 18. Происхождение химических элементов • Спустя 2 ч после Взрыва температура упала настолько, что в основном материя была образована атомами Н (89%) и Не (11%). Следствие этого – водород и гелий самые распространенные элементы Вселенной. 18
- 19. 19
- 20. Происхождение химических элементов • Гравитационная конденсация «облаков» из атомов водорода и гелия в звезды, дальнейшее сжатие этих облаков под влиянием гравитации, повышение из-за этого температуры и плотности внутри них, что вызвало протекание процессов слияния ядер (ядерных реакций) • Элементы с атомным номером до 26 (до железа) были синтезированы внутри звезд 20
- 21. 21
- 22. Происхождение химических элементов Более тяжелые элементы возникали в результате процессов, сопровождающихся поглощением энергии, например, при захвате свободных нейтронов с последующим β- распадом, при котором массовое число нуклида не меняется, а атомный номер увеличивается на 1, т.е. образуется новый элемент. 22
- 23. 23
- 24. После Большого взрыва под действием сильного взаимодействия элементарные частицы образовали ядра, которые по прошествии некоторого времени смогли образовать с электронами атомы под действием электромагнитного взаимодействия. При определенных условиях из легких элементов осуществился синтез тяжелых элементов. Атомы, объединяясь в молекулы, образовали вещество. 24
- 25. 25 Вещество – одна из форм материи, состоящая из фермионов или содержащая фермионы наряду с бозонами; обладает массой покоя, в отличие от некоторых типов полей, как например электромагнитное.
- 26. 26 Что еще за бозон? Бозон – частица с целочисленным спином, в том числе и равным нулю.
- 27. Сила между частицами возникает за счет обмена некоторым посредником, переносчиком взаимодействия • Электромагнитное взаимодействие – обмен квантом света или квантом электромагнитных волн – фотоном. • Гравитационное взаимодействие – обмен гравитоном, квантом гравитационного поля (экспериментально не обнаружен) • Сильное взаимодействие – обмен глюонами между кварками • Слабое взаимодействие – обмен промежуточными векторными бозонами. 27
- 29. 29