Поиск

Вход на сайт

Категории раздела

Острый парапроктит [5]
Среди проктологических заболеваний одно из ведущих мнст занимает парапроктит.

Календарь

«  Май 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031

Статистика


Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Медицинская энциклопедия   Э  Ю  Я  У  Х  Ц


   ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ

      Первичные, далее неразложимые частицы, из которых, как полагают, состоит вся материя. В современной физике термин «элементарные частицы» обычно употребляется для обозначения большой группы мельчайших частиц материи, не являющихся атомами (см. Атом) или атомными ядрами (см. Ядро атомное); исключение составляет ядро атома водорода — протон.

   К 80-м гг. 20 в. науке было известно более 500 элементарных частиц, большинство которых является нестабильными. К элементарные частицы относятся протон (р), нейтрон (п), электрон (е), фотон (у), пимезоны (я), мюоны (|1), тя¬желые лептоны (т+, т"), нейтрино трех типов — электронные (Уе), мюонные (У^) и связанные с так наз. тяжелым лептоном (Ут), а также «странные» частицы (7?-мезоны и гипероны), разнообразные резонансы, мезоны со скрытым очарованием, «очарованные» частицы, ипсилон-частицы (Г), «красивые» частицы-, промежуточные векторные бозоны и др. Появился самостоятельный раздел физики — физика элементарных частиц.

   История физики элементарные частицы началась с 1897 г., когда Томсоном (J.J.Thomson) был открыт электрон (см. Электронное излучение), в 1911г. Милликен (R. Millikan) измерил величину его электрического заряда. Понятие «фотон» — квант света — было введено Планком (М. Рlanck) в 1900 г. Прямые экспериментальные доказательства существования фотона были получены Милликеном (1912—1915) и Комптоном (А. Н. Compton, 1922). В процессе изучения атомного ядра Э. Резерфорд открыл протон (см. Протонное излучение), а в 1932 г. Чедвик (J. Chadwick) — нейтрон (см. Нейтронное излучение). В 1953 г. было экспериментально доказано существование нейтрино, которое Паули ( W.Pauli) предсказал еще в 1930 г.

  Элементарные частицы делят на три группы. Первая представлена единственной элементарной частицей — фотоном, γ-квантом, или квантом электромагнитного излучения. Вторая группа — этолептоны (греч. leptos- мелкий, тонкий, легкий), участвующие, кроме электромагнитных, еще и в слабых взаимодействиях. Известно 6 лепто-нов: электрон и электронное нейтрино, мюон и мюонное нейтрино, тяжелый т-лептон и соответствующее нейтрино. Третью — основную группу элементарные частицы составляют адроны (большой, сильный), которые участвуют во всех видах взаимодействий, в т. ч. и в сильных взаимодействиях (см. ниже). К адронам относятся частицы двух типов: барионы (тяжелый) — частицы с полуцелым спином и массой  не меньше массы протона, и мезоны (греч. тезоз средний) — частицы с нулевым или целым спином (см. Электронный парамагнитный резонанс). К барионам принадлежат протон и нейтрон, гипероны, часть резонансов и «очарованных» частиц и некоторые другие элементарные частицы Единственным стабильным барионом является протон, остальные барионы нестабильны (нейтрон в свободном состоянии — нестабильная частица, однако в связанном состоянии внутри стабильных атомных ядер он стабилен). Мезоны получили свое название потому, что массы первых открытых мезонов — пимезона и Ямезона — имели значения, промежуточные между массами протона и электрона. Позже были открыты мезоны, масса которых превышает массу протона. Адроны характеризуются также странностью (8) — нулевым, положительным или отрицательным квантовым числом. Адроны с нулевой странностью называют обычными, а с 8 ≠ О — странными. В 1964 г. Цвейг (G. Zweig) и Гелл-Манн (M. Gell-Mann) независимо друг от друга высказали предположение о кварковой структуре адронов. Результаты ряда экспериментов свидетельствуют о том, что кварки являются реальными материальными образованиями внутри адронов. Кварки обладают рядом необычных свойств, напр. дробным электрическим зарядом и др. В свободном состоянии кварков не наблюдали. Полагают, что все адроны образуются за счет различных сочетаний р-, п-, Х- и с-кварков. Протоны и нейтроны представляют комбинации р- и п- кварков.

  Вначале элементарные частицы исследовали при изучении радиоактивного распада (см. Радиоактивность) и космического излучения (см.). Однако начиная с 50-х гг. 20 в. исследования элементарные частицы производят на ускорителях заряженных частиц (см.), в к-рых ускоренные частицы бомбардируют мишень или сталкиваются с частицами, летящими навстречу. При этом частицы взаимодействуют между собой, в результате чего происходит их взаимопревращение. Именно таким образом было открыто большинство элементарные частицы.

   Каждая элементарные частицы наряду со спецификой присущих ей взаимодействий описывается набором дискретных значений определенных физических величин, выражаемых целыми или дробными числами (квантовыми числами). Общими характеристиками всех элементарные частицы являются масса (т), время жизни (х), спин (I) — собственный момент количества движения элементарные частицы, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого, электрический заряд и магнитный момент (|ы). Электрические заряды изученных элементарные частицы по абсолютной величине являются целыми кратными числами от заряда электрона (е^1,6-10~19 к). У известных элементарные частицы электрические заряды равны 0, ±1 и ±2.

   Все элементарные частицы имеют соответствующие античастицы, масса и спин к-рых равны массе и спину частицы, а электрический заряд, магнитный момент и другие характеристики равны по абсолютной величине и противоположны по знаку. Напр., античастицей электрона является позитрон — электрон с положительным электрическим зарядом. Элементарные частицы, тождественная своей античастице, называется истинно нейтральной, напр. нейтрон и антинейтрон, нейтрино и антинейтрино и т. д. При взаимодействии античастиц друг с другом происходит их аннигиляция (см.).

   При попадании элементарные частицы в материальную среду они взаимодействуют с ней. Различают сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное взаимодействия. Сильное взаимодействие (сильнее электромагнитного) возникает между элементарные частицы, находящимися на расстоянии менее 10-15 м (1 ферми). При расстояниях более 11/2 ферми сила взаимодействия между частицами близка к нулю. Именно сильные взаимодействия между элементарные частицы обеспечивают исключительную прочность атомных ядер, лежащую в основе стабильности вещества в земных условиях. Характерной особенностью сильного взаимодействия является его независимость от электрического заряда. К сильному взаимодействию способны адроны. .Сильные взаимодействия обусловливают распад короткоживущих частиц (время жизни порядка 10-23— 10-24 сек.), к-рые называют резонансами.

   Электромагнитному взаимодействию подвержены все заряженные элементарные частицы, фотоны и нейтральные частицы, обладающие магнитным моментом (напр., нейтроны). В основе электромагнитных взаимо действий лежит связь с электромагнитным полем. Силы электромагнитного взаимодействия примерно в 100 раз слабее сил сильного взаимодействия. Основная сфера действия электромагнитного взаимодействия — атомы и молекулы (см. Молекула). Такое взаимодействие определяет структуру твердых тел, характер хим. процессов. Оно не ограничивается расстоянием между элементарные частицы, поэтому размер атома примерно в 104 раз больше размера атомного ядра.

   Слабые взаимодействия лежат в основе чрезвычайно медленно протекающих процессов с участием эле¬ментарных частиц. Напр., нейтрино, обладающие слабым взаимодействием, могут беспрепятственно пронизывать толщу Земли и Солнца. Слабые взаимодействия обусловливают также медленные распады так наз. квазистабильных элементарные частицы, время жизни к-рых находится в пределах 10~8— 10~10 сек. Элементарные частицы, рожденные при сильном взаимодействии (за время 10~23—10~24 сек.), но распадающиеся медленно (10~10 сек.), называют странными.

   Гравитационные взаимодействия между элементарные частицы дают чрезвычайно малые эффекты из-за ничтожности масс частиц. Этот вид взаимодействия хорошо изучен на макрообъектах, имеющих большую массу.

   Многообразие элементарные частицы с разными физическими характеристиками объясняет трудность их систематизации. Из всех элементарные частицы только фотоны, электроны, нейтрино, протоны и их античастицы фактически являются стабильными, т. к. обладают большим временем жизни. Эти частицы представляют собой конечные продукты самопроизвольного превращения других элементарных частиц. Рождение элементарные частицы может происходить в результате первых трех типов взаимодействий. Для сильно взаимодействующих частиц источником рожде¬ния являются реакции сильного взаимодействия. Лептоны, что наиболее вероятно, возникают при распадах других элементарные частицы либо рождаются парами (частица + античастица) под воздействием фотонов.

Потоки элементарные частицы формируют ионизирующие излучения (см.), вызывающие ионизацию нейтральных молекул среды. Биол. эффект элементарные частицы связывают с образованием в облученных тканях и жидкостях организма веществ с высокой хим. активностью. К таким веществам относятся свободные радикалы (см. Радикалы свободные), перекиси (см.) и другие. элементарные частицы могут оказывать и прямое действие на биомолекулы и надмолекулярные структуры, вызывать разрыв внутримолекулярных связей, деполимеризацию высокомолекулярных соединений и т. п. Определенное значение в характере действия элементарные частицы на организм могут иметь процессы миграции энергии и образования метастабильных соединений, возникающих в результате длительного сохранения состояния возбуждения в нек-рых макромолекулярных субстратах. В клетках подавляется или извращается активность ферментных систем, изменяется структура клеточных мембран и поверхностных клеточных рецепторов, что приводит к повышению проницаемости мембран и изменению диффузионных процессов, сопровождающихся явлениями денатурации белков, дегидратации тканей, нарушением внутренней среды клетки. Поражаемость клеток в значительной степени зависит от интенсивности их митотического деления (см. Митоз) и обмена веществ: с повышением этой интенсивности радиопоражаемость тканей увеличивается (см. Радиочувствительность). На этом свойстве потоков элементарные частицы — ионизирующего облучения — основано их применение для лучевой терапии (см.), особенно при лечении злокачественных новообразований. Проникающая способность заряженных элементарные частицы в большой степени зависит от линейной передачи энергии (см.), т. е. от средней энергии, поглощаемой средой в месте прохождения заряженной частицы, отнесенной к единице ее пути.

Повреждающее действие потока элементарные частицы особенно сказывается на стволовых клетках кроветворной ткани, эпителии яичек, тонкой кишки, кожи (см. Лучевая болезнь, Лучевые повреждения). В первую очередь поражаются системы, находящиеся во время облучения в состоянии активного органогенеза и дифференцировки (см. Критический орган).

Биологическое и терапевтическое действие элементарные частицы зависит от их вида и дозы излучения (см. Дозы ионизирующих излучений). Так, напр., при воздействии рентгеновского излучения (см. Рентгенотерапия), гамма-излучения (см. Гамма-терапия) и протонного излучения (см. Протонная терапия) на все тело человека в дозе ок. 100 рад наблюдается временное изменение кроветворения; внешнее воздействие нейтронного излучения (см. Нейтронное излучение) ведет к образованию в организме различных радиоактивных веществ, напр. радионуклидов натрия, фос¬фора и др. При попадании в организм радионуклидов, являющихся источниками β-частиц (электронов или позитронов) или γ-квантов, происходит так наз. внутреннее облучение организма (см. Инкорпорирование радиоактивных веществ). Особенно опасны в этом отношении быстро резорбирующиеся радионуклиды с равномерным распределением в организме, напр. тритий (3Н) и полоний-210.

Радионуклиды, являющиеся источниками элементарные частицы и участвующие в обмене веществ, Используют в радиоизотопной диагностике.


 

-->