ТЕХНОЛОГИИ И РОЛЬ ИЗУЧЕНИЯ ЧАСТИЦ В ИХ РАЗВИТИИ

Говоря о технологиях особенно часто в последнее время выскахываются о необходимости инновационного развития технологий и применении научных достижений на практике. Также, говоря об инновациях и технологиях в целом часто упоминают нанотехнологии. Но нанотехнологии в нашем понимании связаны с произведением манипуляций в том числе на уровне частиц, изучение взаимодействий которых является немаловажным аспектом при изучении того, каким образом можно развивать технологии, проводя различные усовершенствования. На ряду с множеством актуальных вопросов был и есть вопрос - из чего же все состоит, каким образом сущность явлений и процессов зависит от того, из чего  состоят взаимодействующие тела и как они устроены: насколько «мелко» можно разделить окружающие нас объекты, как это обнаружить и доказать и как это использовать. А вопрос использования изученных знаний играет важную роль в инновационном развитии предприятий и экономики в целом.

Во все времена человечество стремилось познать мир, открыть новые явления, сделать полезные открытия, изучить сущность тех или иных процессов и впоследствии усовершенствовать на основе произведенных открытий существующие технологии. И одно из преоритетных направлений исследований, связанных с технологиями, занимают исследования в области физики. Изучая физику, человек открывал для себя новые грани природы и учился применять различные физические особенности на благо себе.

Постепенно люди изучали строение вещества и стараться производить над ним манипуляции для достижения необходимых характеристик и роста эффективности применяемых технологий на производстве . Наибольшим образом, безусловно, строение вещества  на уровне превращений одного в другое и взаимодействий друг с другом изучает наука химия. Однако существенно также и физика рассматривает строение вещества, но в физике мы чаще говорим о различных уровнях строения вещества, о том, какие физические силы, процессы могут объяснить то или иное состояние вещества и его составляющих и как, «управляя» этими силами – осуществляя какие-либо изменения, мы можем в конечном счете повлиять на технологию производства.

Вначале целостно воспринимали окружающие их объекты, затем изучая строение тел, веществ все дальше и дальше открыли молекулы, атомы. И при этом, в определенный момент времени та или иная структурная единица считалась неделимой. Но исследования не прекращались, и далее открыли электроны, протоны, нейтроны и считали неделимыми их. Но как оказалось, существуют и другие частицы.  С развитием науки исследования все углубляются и углубляются. Благодаря новым приборам, которые разрабатываются на основе предыдущих открытий, делаются новые, таким образом происходит смена одних технологий ругими.

При этом стоит отметить, что делая открытия, и познавая все новые явления, становится возможным использовать их на благо человечества. Инновационное развитие мира, экономики предполагает инновационное развитие технологий, которое невозможно без научной подоплеки. Изучение частиц позволило достичь много. Благодаря изучению частиц ученые смогли производить различные манипуляции, которые привели к достижению ряда необходимых эффектов. Одним из примеров можно привести ферромагнитную жидкость – которая по своей сути представляет коллоидный раствор – взвешенные частицы в жидкости. Исходя из особенностей их взаимодействия – данную жидкость можно использовать в различных сферах и достигать необходимых практических эффектов, что собой представляет инновацию, внедренную в жизнь. Например,  ферромагнитную жидкость используют как смазку, или же в предметах интерьера ( в часах), что говорит о возможности использования научных достижений как в технике, так и в различных сферах жизни. Тем самым изучение конкретных явлений приводит к инновациям в различных сферах.

Исследование частиц всегда являлось актуальной темой. В нашем представлении частица – это нечто малое, составная часть другого целого.

Однако именно это малое и составляет целого и поэтому изучение частиц, действительно, важно. Поэтому то, каким же образом можно охарактеризовать роль и сущность частиц в микро-, макро- и мегамире и то, каким образом происходит взаимодействие между частицами, какие существуют (открыты) и их значение актуально в современном мире, чтобы использовать и манипулировать теми или иными явлениями и развивать существующие технологии.

Элементарная частица — это материальные объекты, которые невозможно расщепить на составные части.

Частицы, которые известны в современном мире, по их «элементарности» можно разделить на два типа: фундаментальные (бесструктурные) и составные (другие).

К фундаментальным (или же бесструктурным) относятся кварки, нейтрино, электроны и некоторые другие. Говоря бесструктурные мы подразумеваем то, что мы не можем представить их структуру – будто ее нет. Именно эти частицы на данный момент считаются неделимыми и представить их в виде более «мелких» структурных единиц на данный момент невозможно.

Другие(составные) элементарные частицы- это те частицы, которые имеют сложную внутреннюю структуру, например, к ним можно отнести составляющие ядра атома: протоны и нейтроны. Но, тем не менее, по современным представлениям из-за эффекта конфайнмента их нельзя разделить. Поэтому их также относят к элементарным частицам.

То, каким образом частицы взаимодействуют друг с другом и каким образом вещество может взаимодействовать с другим веществом или различные объекты друг с другом следует характеризовать видами сил взаимодействия. Существуют различные теории, которые описывают явления, процессы, взаимодействия, некоторые из них представляют собой совокупность нескольких теорий, некоторые находятся в доработке.

Но чем одни частицы отличаются от других? Развитие всего начинается с малого. Так совершенствование технологий приводит к развитию экономики в целом, а базовое понимание частиц может служить основание для проведения дальнейших исследований и развития технологий.Разберемся с характеристикой частиц.

Частицы следует характеризовать в зависимости от того, по какому признаку их выделяют. Существуют различные классификации.

По величине спина выделяют  бозоны и фермионы. Для первых характерен целый спин, для вторых – полуцелый. Примеры бозонов: фотон, бозон Хиггса, мезоны и др. Фермионы: электрон, протон, нейтрон, нейтрино.

По времени жизни существуют стабильные и нестабильные элементарные частицы. Вторые в отличие от первых распадаются в свободном состоянии за конечное время на другие частицы. Множество частиц являются нестабильными, что же касается стабильных, то к ним мы относим протон, нейтрино, электрон, фотон, гравитон и античастицы данных частиц.

Также частицы можно разделить на безмассовые (гравитон, фотон, глюон и античастицы) и частицы с ненулевой массой, которыми являются все остальные.

Элементарные частицы открывались постепенно. Долгое время люди и не предполагали о том, что вещество состоит из частиц, которые мы не можем увидеть невооруженным взглядом. Но затем физиков заинтересовало то, каким образом мы может представить все вокруг. Долгое время неделимыми считались молекулы, затем считалось, что атомы уж точно нельзя «поделить». Однако, как оказалось, это было ошибочное суждение. Модель атома, которую мы представляем сейчас, была предложена  Нильсом Бором в 1913 году. До этого изначально Джон Дальтон впервые в истории заговорил про  атомную теорию строения вещества,  но тогда еще атомы представлялись ему неделимыми. Это суждение опровергло открытие электрона Дж. Дж. Томсоном в 1897 году, что значило, что атом состоит из отдельных частиц .И наконец последовало открытие в 1911 году атомного ядра (Опыт Резерфорда). Но с 1930-х годов  часто стали получать экспериментальные результаты, которые нельзя объяснить классической моделью Бора., что подтолкнуло к открытию новых частиц. И к 1950-му году активно стали пытаться открыть «элементарные частицы». За последующее время было открыто более 200 элементарных частиц.

Говоря же о  характеристики миров, так как при при определении необходимости применения тех или иных технологий, важно понимать, с чем именно мы имеем дело, стоит сказать, что, основное различие заключается в том, с объектами каких размеров мы сталкиваемся. В зависимости от данных объектов, чтобы их изучить необходимо определенное оборудование, а следовательно и определенная технология, которое и которая также постоянно совершенствуются.  И чем меньше человек адаптирован к тому, чтобы «невооруженным взглядом обнаружить объекты этого мира, тем менее пока что оказывается он изучен. Итак, что же собой представляют данные «миры».

Микромир – это мир, связанный с молекулами, атомами, и непосредственно элементарными частицами –частицами, разномерность которых исчисляется от 10^(—8) до 10^(—16) см, время жизни которых — от бесконечности до 10-24 с.

Макромир — это мир более устойчивых форм и величин, сопоставимых с человеческим миром – его характеризуют  величины, которые  выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, время — в секундах, минутах, часах, годах.

Мегамир — это  преимущественно мир космоса, связанны с планетами, звездными комплексами, галактиками, метагалактиками –связан с огромными космическими масштабами и скоростями, расстояние измеряется световыми годами, время существования данных  объектов — миллионы, миллиарды лет. Говоря о данном мире здесь не следует говорить о технологиях и манипуляциях, связанных непосредственно с этим миром, однако особенности данных объектов следует учитывать при проектировании оборудования и т.д.

В современном мире на основе данных, которые известны об элементарных частицах, строят те или иные предположения, которые призваны объяснить то или иное явление, знание и понимание которого могло бы способствовать дальнейшему развитию технологий, экономики и общества..

Исследование элементарных частиц позволило освоить новые области:  работать с большим количеством материалов, использовать в технике и различных технологиях тех или иных открытых и обоснованных эффектов.

Микро-, макро- и мегамиры изучаются человеком по мере открытия им тех процессов и явлений, с помощью которых возможно описать данные миры.

Интересно то, что несмотря на то, что мегамир связан с крупными объектами, которые во много раз превосходят те, которые сравнимы с человеческим миром, роль «элементарных частиц», которые являются ничтожно малыми в сравнении с теми объектами, с которыми мы имеем дело в мегамире – очень существенна .Несмотря на то, какого размера объекты и к какому «миру» их можно отнести,  следует учитывать, что все объекты, окружающие нас и воспринимаемые нами сейчас невооруженным взглядом, состоят из «элементарных частиц», которые и определяют  их характеристики. Как говорят, «начинать надо с малого» - так и природа начинает формирование тех или иных свойств с явлений, связанных с «элементарными частицами». Говоря об инновациях часто говорят и о нанотехнологиях, которые также связаны с изучением частиц. Используются свойства наночастиц как в технике: для достижения необходимых свойств различных материалов (к примеру, свойства карбона используются в авиастроении, благодаря необходимым качествам удается достичь большей эффективности от его использования), так и в косметологии, медицине и др. То есть изучение частиц играет действительно важную роль в развитии технологий, тесно связанных с той или иной сферой.

Безусловно, исследования продолжаются непрерывно и постоянно делаются новые открытия, связанные с теми или иными частицами, которые необходимо исследовать и которые позволяют развивать технологии. Как сказал Ричард Филлипс Фенман: «Там, внизу, полно места!» [2]

Список литературы:

1. Новости высоких технологий [Электронный ресурс] Режим доступа:  hi-news.ru (Дата обращения: 31.05.2016)
2. Ричард Фейнман – пророк нанотехнологической революции [Электронный ресурс] Режим доступа:  http://kbogdanov1.narod.ru/nanotechnology/Feynman.html (Дата обращения: 26.06.2017)
3. Элементарные частицы природы [Электронный ресурс] Режим доступа: http://nuclphys.sinp.msu.ru/lect/lect01.htm (Дата обращения: 31.05.2016)
4. Элементы [Электронный ресурс] Режим доступа: elementy.ru (Дата обращения: 26.06.2017)