Partikel

I de fysiske videnskaber er en partikel (eller korpuskel i ældre tekster) en lille , lokaliseret enhed, som flere fysiske eller kemiske egenskaber kan tildeles , såsom volumen , tæthed eller masse . [1] De varierer meget i størrelse eller betydning, fra subatomære partikler såsom elektronen , til mikroskopiske partikler såsom atomer og molekyler , til makroskopiske partikler såsom pulvere og andre granulære materialer . Partikler kan også bruges til at skabe videnskabelige modeller af endnu større objekter baseret på deres tæthed, såsom mennesker, der bevæger sig i en menneskemængde eller himmellegemer i bevægelse .

Udtrykket "partikel" har en ret generel betydning og forfines efter behov inden for forskellige videnskabelige områder. Alt, der består af partikler, kan kaldes en partikel. Navneordet "partikler" bruges dog mest til at henvise til forurenende stoffer i jordens atmosfære , som er en suspension af ubundne partikler snarere end en aggregering af bundne partikler.

Konceptuelle egenskaber

Begrebet partikler er særligt nyttigt til modellering af naturen , da den fulde behandling af mange fænomener kan være vanskelig på grund af beregningsmæssig kompleksitet. [2] Det bruges til at forenkle antagelser om de involverede processer. Francis Sears og Mark Zemansky fra University of Physics giver et eksempel på beregning af anslagspunktet og hastigheden af ​​en baseball kastet i luften . De fjerner gradvist baseballen for de fleste af dens egenskaber, idet de først idealiserer den som en hård, glat kugle , forsømmer derefter rotation , opdrift og friktion , hvilket i sidste ende reducerer problemet til klassisk punktpartikelballistik . [3] Håndtering af et stort antal partikler er et område inden for statistisk fysik . [fire]

Størrelse

Udtrykket "partikel" anvendes normalt forskelligt på tre klasser af størrelser. Udtrykket makroskopisk partikel refererer generelt til partikler, der er meget større end atomer og molekyler . De abstraheres normalt som punktpartikler , selvom de har volumen, form, strukturer osv. Eksempler på makroskopiske partikler er pulver, støv , sand , affald fra en bilulykke eller endda objekter så store som stjernerne i en galakse . [5] [6]

En anden type mikroskopiske partikler refererer generelt til partikler, der varierer i størrelse fra atomer til molekyler , såsom kuldioxid , nanopartikler og kolloide partikler . Disse partikler studeres i kemi og i atom- og molekylfysik . De mindste partikler er subatomære partikler , hvilket refererer til partikler mindre end atomer. [7] Disse omfatter partikler såsom bestanddelene af atomer - protoner , neutroner og elektroner - og andre typer partikler, der kun kan produceres i partikelacceleratorer eller kosmiske stråler . Disse partikler studeres i partikelfysik .

På grund af deres ekstremt lille størrelse falder forskning i mikroskopiske og subatomære partikler inden for kvantemekanikkens område . De vil udstille fænomener, der viser modelpartikler i en boks , [8] [9] inklusive bølge-partikel-dualitet , [10] [11] og om partikler kan betragtes som forskellige eller identiske [12] [13] er et vigtigt spørgsmål i mange situationer.

Sammensætning

Partikler kan også klassificeres efter sammensætning. Sammensatte partikler refererer til partikler, der har en sammensætning - det vil sige partikler, der er lavet af andre partikler. [14] For eksempel består kulstof-14 af seks protoner, otte neutroner og seks elektroner. Derimod refererer elementarpartikler (også kaldet fundamentale partikler ) til partikler, der ikke er sammensat af andre partikler. [15] Ifølge vores nuværende forståelse af verden er der meget få af dem, såsom leptoner , kvarker og gluoner . Det er dog muligt, at nogle af dem stadig vil vise sig at være kompositpartikler og i øjeblikket bare virke elementære. Selvom sammensatte partikler meget ofte kan opfattes som punktpartikler , har elementære partikler faktisk nul størrelse .

Stabilitet

Både elementære (såsom muoner ) og sammensatte partikler (såsom urankerner ) er kendt for at gennemgå partikelhenfald. Det er de partikler, der ikke kaldes stabile partikler, såsom elektronen eller helium-4- kernen . Levetiden for stabile partikler kan være uendelig eller lang nok til at modvirke forsøg på at observere sådanne henfald. I sidstnævnte tilfælde kaldes disse partikler "observationsstabile". Generelt henfalder en partikel fra en højenergitilstand til en lavere energitilstand ved at udsende en eller anden form for stråling , såsom i form af fotoner .

N-partikel simulering

I beregningsfysik refererer N-partikelsimulering til simulering af dynamiske systemer af partikler under visse forhold, såsom tyngdekraften [16] . Denne simulering er meget almindelig inden for kosmologi og beregningsvæskedynamik .

N er antallet af betragtede partikler. Fordi højere N -simuleringer er beregningsmæssigt dyre, reduceres systemer med flere rigtige partikler ofte til systemer med færre partikler, og simuleringsalgoritmer skal optimeres ved hjælp af forskellige metoder [16] .

Partikelfordeling

Kolloide partikler er komponenterne i et kolloid. Et kolloid er et stof, der er jævnt fordelt over et andet stofs volumen. [17] Et sådant kolloidt system kan være fast , flydende eller gasformigt ; såvel som kontinuerlige eller spredte. De dispergerede fasepartikler har en diameter på ca. 5 til 200 nanometer . [18] Opløselige partikler mindre end denne størrelse vil danne en opløsning i stedet for et kolloid. Kolloide systemer (også kaldet kolloide opløsninger eller kolloide suspensioner) er genstand for kolloide videnskaber . Suspenderede faste stoffer kan holdes i en væske, mens faste eller flydende partikler suspenderet i en gas sammen danner en aerosol . Partikler kan også være suspenderet i form af partikler i atmosfæren, som kan repræsentere luftforurening . Større partikler kan på samme måde danne havaffald eller rumaffald . Konglomeratet af diskrete faste makroskopiske partikler kan beskrives som løst materiale .

Anbefalinger

  1. ↑ Partikel . A.M.S. Ordliste . American Meteorological Society . Dato for adgang: 12. april 2015.
  2. ↑ En partikels ligevægt // Universitetsfysik  (uspecificeret) . — 3. - Addison-Wesley , 1964. - S. 26-27.
  3. ↑ En partikels ligevægt // Universitetsfysik  (uspecificeret) . — 3. — Addison-Wesley , 1964.
  4. ↑ Statistisk beskrivelse af systemer af partikler // Grundlæggende om statistisk og termisk  fysik . - McGraw-Hill Education , 1965. - S.  47 ff .
  5. ↑ J. Dubinski. Galaxy Dynamics and Cosmology på Mckenzie (utilgængeligt link) . Canadiske Institut for Teoretisk Astrofysik . Hentet 24. februar 2011. Arkiveret fra originalen 2. november 2021. 
  6. ↑ G. Coppola. Sérsisk galakse med Sérsiske halomodeller af galakser af tidlig type: Et værktøj til N-legeme-simuleringer  (engelsk)  // Publications of the Astronomical Society of the Pacific  : tidsskrift. - 2009. - Bd. 121 , nr. 879 . - doi : 10.1086/599288 . - . - arXiv : 0903.4758 .
  7. ↑ Subatomær partikel . dinDictionary.com . Hentet 8. februar 2010. Arkiveret fra originalen 5. marts 2011.
  8. ↑ Kvantefysik af atomer, molekyler, faste stoffer, kerner, ioner , forbindelser og partikler .  
  9. ↑ Grundlæggende om statistisk og termisk fysik .  
  10. ↑ Kvantefysik af atomer, molekyler, faste stoffer, kerner og partikler .  
  11. ↑ Kvantefysik af atomer, molekyler, faste stoffer, kerner og partikler .  
  12. ↑ Grundlæggende om statistisk og termisk dynamik .  
  13. ↑ Grundlæggende om statistisk og termisk dynamik .  
  14. ↑ Sammensat partikel . dinDictionary.com . Hentet 8. februar 2010. Arkiveret fra originalen 15. november 2010.
  15. ↑ Elementær partikel . dinDictionary.com . Hentet 8. februar 2010. Arkiveret fra originalen 14. oktober 2010.
  16. ↑ 1 2 A. Graps. N-Krop/Partikelsimuleringsmetoder  (engelsk)  (utilgængeligt link) (20. marts 2000). Hentet 13. november 2020. Arkiveret fra originalen 5. april 2001.
  17. ↑ Kolloider . Encyclopædia Britannica (1. juli 2014). Dato for adgang: 12. april 2015.
  18. ↑ Fysisk kemi  (ubestemt) . — 5. - McGraw-Hill Education , 2001.

Yderligere læsning

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger