Elementaarosakeste kiirendid Elementaarosakesed Tuuma koostisosad: 1. Leptonid 2. Kvargid 3. Liitosakesed 4. Vaheosakesed Kujunesid aatomiuuma komposiitmudeli loomisega ÜLDINE KIRJELDUS: Elementaarosake on samaaegselt ka laine Võimalik kirjeldada lainefunktsiooniga Kõik omadused pole täpselt määratletavad, vaid omavad tõenäosuslikku väärtust OMADUSED: Seisumass Eluiga: stabiilsed osakesed; metastabiilsed osakesed; vähestabiilsed osakesed; resonantsosakesed Kvantarvud: spinn; elektrilaeng; barüonlaeng; leptonlaeng; paarsus; isospinn; lõhn Elementaarosakeste kiirendid Kunstlike tuumareaktsioonide elluviimiseks Looduslike kiirgusallikate valik piiratud Lihtsaim kiirendi: Tavaline vaakumdiood
armeele, raadiosidemete arendamisel. Peale esimest maailmasõda jätkas õpinguid teoreetilise füüsika alal. Louis de Broglie oletas, et ka osakestel (nagu elektronid) on laineomadused, samuti et selliste mateerialainete sagedused ja lainevektorid on seotud osakese energia ja impulsiga samamoodi nagu footoni puhul. De Broglie (1924): ka massi omavat osakest iseloomustab lainepikkus = h:p (Iga elementaarosake on samaaegselt ka laine ning teda on võimalik kirjeldada lainefunktsiooniga) Pärast doktorikraadi, de Broglie jäi Sorbonne'i, kus ta õpetas kaks aastat professorina teoreetilist füüsikat Henri Poincaré Instituudis. Alates 1932 õpetas teoreetilist füüsikat Faculté des Sciences. De Broglie jäi sinna tööle kuni läks pensionile aastal 1962. Töötas laine mehaanika arendamise kallal. Tänapäeval teatakse seda de Broglie - Bohmi teooriana, sest 1950 täiustas teooriat David Bohm. Lisaks rangelt teaduslikele töödedele kirjutas Broglie teadusfilosoofiat.
interferentsimaksimumi, kus lained võimendavad üksteist ja interferentsimiinimumi, kus lained „tühistavad“ teineteist (joonis!) De Broglie tõi välja seose osakese massi ja kiiruse ning tema lainepikkuse vahel � = ℎ/�� Heisenbergi määramatuse printsiip – teatavad füüsikalised suurused, näiteks osakese asukoht ja kiirus, moodustavad komplementaarse paari Kvantmehaanikas kirjeldatakse osakese käitumist lainefunktsiooniga. Lainefunktsiooni tähistatakse psiiga Ψ. Elektronpilv – elektroni leidumise tõenäosus Lainefunktsioon leitakse enamasti Schrödingeri võrrandi lahendamise käigus � Ψ = �Ψ (siin � on hamiltoniaan (energiaoperaator); � on süsteemi energia) Kvantarvud – lainefunktsioonides esinevad täisarvud, millest võib sõltuda ka lainefunktsiooni matemaatiline kuju 1)peakvantarv n (positiivne täisarv) – määrab elektronkihi (määrab orbitaali mõõtmed ja energia)
Interferents lained, mis liiguvad läbi mitme pilu interfereeruvad, tekitades interferentsimaksimumi, kus lained võimendavad üksteist ja interferentsimiinimumi, kus lained ,,tühistavad" teineteist (joonis!) De Broglie tõi välja seose osakese massi ja kiiruse ning tema lainepikkuse vahel = / Heisenbergi määramatuse printsiip teatavad füüsikalised suurused, näiteks osakese asukoht ja kiirus, moodustavad komplementaarse paari Kvantmehaanikas kirjeldatakse osakese käitumist lainefunktsiooniga. Lainefunktsiooni tähistatakse psiiga . Elektronpilv elektroni leidumise tõenäosus Lainefunktsioon leitakse enamasti Schrödingeri võrrandi lahendamise käigus = (siin on hamiltoniaan (energiaoperaator); on süsteemi energia) Kvantarvud lainefunktsioonides esinevad täisarvud, millest võib sõltuda ka lainefunktsiooni matemaatiline kuju 1)peakvantarv n (positiivne täisarv) määrab elektronkihi (määrab orbitaali mõõtmed ja energia)
ruumipunkti vahel (lõpliku kaugusega) kus asuvad sündmuses seotud objektid, saab sündmust põhjustav signaal levida lõpliku kiirusega (max valguse kiirus ) seega kulub lõpliku vahemaa läbimiseks lõpliku kiirusega ka lõplik ajavahe. Mis ongi lokaalsuse printsiip relatiivsusteoorias. Einsteini lokaalsus: 1935 aastal esitasid Einstein, Podolsky ja Rosen mõttelise eksperimendi mille eesmärgiks oli näidata, et kvantmehaanika pole täielik teooria. Eksperimendis kirjeldati kahest ühe lainefunktsiooniga kirjeldatavast nn. põimunud olekus elektronist koosnevat süsteemi, milles elektronid 1 ja 2 asuvad üksteisest eemalolevates ruumipunktides. Mõttelises eksperimendis oli kaks sisulist eeldust: esiteks, kvantmehaanika ennustused eksperimentide tulemuste kohta on tõesed ning teiseks, on võimalik konstrueerida katse milles garanteeritakse, et elektroni 1 mingi omaduse (nt. värvuse) mõõtmisel ei toimu elektron 2.e oleku mingisugust füüsikalist häirimist
Mikroe: MnZnCoMoSe. Spinn eristab aine osakesi e fermione välja osakestest e bosonitest. Elektroni sisemine omadus (nagu laeng). Fermioni spinn ½, bosoni täisarvuline. Sellega seotud aine kondenseerumine. Aine magnetilised omadused sõltuvad tema spinnist: 0-st erineva koguspinniga ained, mis tõmbuvad magnetvälja poole nim paramagneetikuteks. MV vähemaks/ tõukuvad- diamagneetikuteks. Ferromagneetiku ühe osakese magnetväli on eriti tugev. Pauli tõrjutusprintsiip: täpselt ühesuguse lainefunktsiooniga elektrone, mille kõik 4 kvantarvu langeksid kokku, saab aatomis olla ainult 1 (aine stabiilsuse põhjus). Aatomi karakteristlik spekter e sõrmejälg: aatomi/molekuli elektronide energianivoode vahelistel siiretel kiiratakse footon kui üleminek toimub tuumale lähemalt ja neelatakse kvant, kui kaugemale. Elektroni kiirguse lainepikkus: ΔE=hv λv=c. Hundi reegel: põhiseisundis püüavad elektronid alamkihi rakkude raames maksimeerida oma spinni. Elektroni afiinsus on energia, mis
Interferents. Sünkroonsed lained, nt kahe pilu läbimisel saadava, interfereeruvad e tekitavad iseloomuliku mustri Heisenbergi määramatuse printsiip (1927): teatavad füüsikalised suurused, näiteks osakese asukoht ja kiirus, moodustavad komplementaarse paari. Komplementaarseid omadusi ei ole võimalik üheaegselt täpselt mõõta. xp ½ * h kriipsuga ; p = m*v ; h kriipsuga = h/2* PERIOODILISUSE SÜSTEEM Lainefunktsioon. Kvantmehaanikas kirjeldatakse osakese käitumist lainefunktsiooniga. Tähistatakse sageli (psii). Lainefunktsiooni ruut || 2 on võrdeline tõenäosusega leida osakest huvipakkuvas ruumiosas. võib olla negatiivne ja kompleksarvuline, ||2 on alati positiivne. Schrödingeri võrrand. Lainefunktsioon leitakse enamasti Schrödingeri võrrandi lahendamise käigus. Schrödingeri võrrand on kvantmehaaniline vaste Newtoni teisele seadusele (F = m*a). Üldine kuju: �Ψ = �Ψ. H on hamiltoniaan (energiaoperaator); E on süsteemi energia.
Tavaliselt ei sisalda aatomite kirjeldamiseks kasutatavad lainefunktsioonid infot selle kohta, millal elektron antud kohas paikneb, või mis suunas või mis kiirusega ta sel hetkel liigub. Lainefunktsiooni absoluutväärtuse ruut | |2 on võrdeline tõenäosusega leida osakest vastavas ruumipunktis ja vastaval ajahetkel. Kui elektroni leidumise tõenäosus mingis ruumiosas on suurem, siis me ütleme, et elektronpilve tihedus selles ruumiosas on suurem. Aatomites võib lainefunktsiooniga kirjeldada kõigi (või osa) elektronide käitumist korraga. Lainefunktsioone, mis kirjeldavad vaid ühe elektroni käitumist, nimetatakse orbitaalideks. Tulenevalt elektroni liikumise määramatusest ei ole võimalik täpselt määrata orbitaalide, aatomite ega ka molekulide mõõtmeid. Sageli tasapinnaline kujutis. Täpikeste tihedus kujutatakse orbitaale ruumiosana, milles näitab elektronide leidumise tõenäosust elektroni viibimise tõenäosus on suur (mitte alla antud kohas
95 Lainefunktsiooni kuju on üldjuhul määratud siiski potentsiaalse energiaga U osakesele mõjuvatele jõudude iseloomuga. U on koordinaatide ja aja funktsioon. Lainefunktsioon otseselt mõõdetav füüsikaline suurus ei ole, mõõta saab ainult tõenäosust. Kuna aga lainefunktsioon annab tõenäosuse, nimetatakse seda tihti ka tõenäosusamplituudiks. Lainefunktsiooni mooduli ruut annab tõenäosustiheduse. Lainefunktsiooniga on määratud vaadeldava osakese olek ja tema edaspidine käitumine. Schrödingeri võrrand on kvantmehaanika teoreetiliseks aluseks. See on diferentsiaalvõrrand, mille kaudu on võimalik välja arvutada osakese tõenäosuslaine sõltuvuse koordinaatidest ja ajast, kui on teada osakese mass ja talle mõjuvad jõud. Kuid Schrödingeri võrrandil kui diferentsiaal- võrrandil ei ole üheseid, lõplikke ja pidevaid lahendeid parameetri E ( koguenergia ) meelevaldsete väärtuste juures
83 Lainefunktsiooni kuju on üldjuhul määratud siiski potentsiaalse energiaga U osakesele mõjuvatele jõudude iseloomuga. U on koordinaatide ja aja funktsioon. Lainefunktsioon otseselt mõõdetav füüsikaline suurus ei ole, mõõta saab ainult tõenäosust. Kuna aga lainefunktsioon annab tõenäosuse, nimetatakse seda tihti ka tõenäosusamplituudiks. Lainefunktsiooni mooduli ruut annab tõenäosustiheduse. Lainefunktsiooniga on määratud vaadeldava osakese olek ja tema edaspidine käitumine. Schrödingeri võrrand on kvantmehaanika teoreetiliseks aluseks. See on diferentsiaalvõrrand, mille kaudu on võimalik välja arvutada osakese tõenäosuslaine sõltuvuse koordinaatidest ja ajast, kui on teada osakese mass ja talle mõjuvad jõud. 1.3.3 Omaväärtused ja omafunktsioonid Lainefunktsioon on ühene, lõplik ja pidev argumentide x, y ja z täielikus muutumispiirkonnas.
Lainefunktsiooni kuju on üldjuhul määratud siiski potentsiaalse energiaga U – osakesele mõjuvatele jõudude iseloomuga. U on koordinaatide ja aja funktsioon. Lainefunktsioon otseselt mõõdetav füüsikaline suurus ei ole, mõõta saab ainult tõenäosust. Kuna aga lainefunktsioon annab tõenäosuse, nimetatakse seda tihti ka tõenäosusamplituudiks. Lainefunktsiooni mooduli ruut annab tõenäosustiheduse. Lainefunktsiooniga on määratud vaadeldava osakese olek ja tema edaspidine käitumine. Schrödingeri võrrand on kvantmehaanika teoreetiliseks aluseks. See on diferentsiaalvõrrand, mille kaudu on võimalik välja arvutada osakese tõenäosuslaine sõltuvuse koordinaatidest ja ajast, kui on teada osakese mass ja talle mõjuvad jõud. Kuid Schrödingeri võrrandil kui diferentsiaal- võrrandil ei ole üheseid, lõplikke ja pidevaid lahendeid parameetri E ( koguenergia ) meelevaldsete väärtuste juures
annaabi.ee 
