к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Фундаментальные физические константы

Фундаментальные физические константы - постоянные, входящие в уравнения, описывающие фундаментальные законы природы и свойства материи - эфира. Фундаментальные физические константы определяют точность, полноту и единство наших представлений об окружающем мире, возникая в теоретич. моделях наблюдаемых явлений в виде универсальных коэф. в соответствующих матем. выражениях. Благодаря фундаментальным физическим константам возможны инвариантные соотношения между измеряемыми величинами. Т. о., Фундаментальные физические константы могут также характеризовать непосредственно измеряемые свойства материи и фундаментальные сил природы и совместно с теорией должны объяснять поведение любой физ. системы как на микроскопич., так и на макроскопич. уровне. Набор фундаментальных физических констант не является фиксированным и тесно связан с выбором системы единиц физических величин, он может расшириться вследствие открытия новых явлений и создания теорий, их объясняющих, и сократиться при построении более общих фундаментальных теорий.

Наиб. часто применяемыми фундаментальными физическими константами являются: гравитационная постоянная G ,входящая в закон всемирного тяготения, см. Тяготение); скорость света с, входящая в ур-ния электродинамики и соотношения.

Планка постоянная h (или 5077-1.jpg=h/2p), входящая в квантовую теорию излучения, ур-ния квантовой механики и определяющая связь между величинами микро-и макромира; заряд электрона е - элементарный электрич. заряд, входящий в микроскопич. ур-ния электродинамики, в частности в Кулона закон; массы электрона тe и протона тр; Больцмана постоянная k, определяющая связь между температурой и характерной энергией термодинамич. системы. Развитие физики атома, атомного ядра и элементарных частиц потребовало введения ряда новых Ф. ф. к.: Ридбер-га постоянной для бесконечной массы атомного ядра Roo, определяющей атомные спектры; тонкой структуры постоянной ос, характеризующей эффекты квантовой электродинамики и тонкую структуру атомных спектров; магнитных моментов электрона и протона mе и mр; константы Ферми GF и угла Вайнберга qW, характеризующих эффекты слабого взаимодействия; массы промежуточных Z0-и W-бозонов тZ и mW, являющихся переносчиками слабого взаимодействия, и т. д. Развитие физики сильных взаимодействий на основе кварковой модели составных адронов и квантовой хромодинамики, несомненно, приведёт к новым Ф. ф. к. С др. стороны, имеется тенденция к построению единой теории всех фундам. взаимодействий (эл--магн., слабого, сильного и гравитационного, см. Великое объединение ),что позволило бы уменьшить число независимых Ф. ф. к. Так, уже создана единая теория электрослабых взаимодействий (т. н. стандартная модель Вайнберга - Салама - Глэшоу), в результате чего константа Ферми GF перестаёт быть независимой и выражается через константы 5077-2.jpg, a, qW и mW:

5077-3.jpg

Наиб. точные значения Фундаментальных физических констант обычно получают путём сравнения результатов прецизионных измерений с предсказаниями соответствующих теоретич. моделей. Все перечисленные выше Ф. ф. к. (кроме a) являются размерными величинами, поэтому их численные значения зависят от размера соответствующих осн. физ. величин и выбора системы единиц, а также от степени точности измерений и расчётов. В итоге возникает довольно сложная процедура согласования значений фундаментальных физических констант на основе наименьших квадратов метода с учётом соотношений, связывающих фундаментальные физические константы. Последнее такое согласование было проведено Р. Коэном (Е. R. Cohen) и Б. Тэйлором (В. N. Taylor) в 1986 (табл.). Уточнение значений Ф. ф. к. имеет важное значение для метрологии, а также может привести к обнаружению (или устранению уже известных) противоречий в физ. описании природы.

Использование Фундаментальных физических констант позволяет приблизиться к установлению "истинной" системы осн. физ. единиц на инвариантной основе, фиксированной в природе. Согласно М. Планку (М. Planck), т. н. естественные единицы измерения Планка определяются так, чтобы нек-рые из Фундаментальных физических констант обратились в единицу (или фиксированное число). Первую попытку построить такую систему в 1874 предпринял Дж. Стони (G. J. Stoney), предложивший в качестве таких констант с, G и е. В 1899 Планком была предложена естеств. система единиц, получившая его имя. В системе единиц Планка к единице приравниваются с, G и 2p/h. При этом планковская единица массы mр получается равной (5077-4.jpgc/G)1/25077-5.jpg2,2.10-5г, планковская единица длины lР =5077-6.jpgPс = (5077-7.jpgG/с3)5077-8.jpg1,5.10-35м, планковская единица времени tР =lP/с = (5077-9.jpgG/c5)1/25077-10.jpg5,4.10-44 с. Эти единицы используются в квантовой теории гравитации, космологии и моделях единой теории фундам. взаимодействий.

В атомной физике и нерелятивистской квантовой механике применяется система атомных единиц Хартри (D. R. Hartree, 1928). В этой системе к единице приравнены тe, е и 5077-11.jpg, единицей длины служит боровский радиус а0=5077-12.jpg/mесa5077-13.jpg5,3.10-9см, единицей скорости - скорость электрона на первой боровской орбите u0=aс, единицей

5077-14.jpg

энергии - удвоенный ионизац. потенциал атома водорода 5077-15.jpg = mес2a2 = 27,2 эВ (энергия Хартри).

В релятивистской квантовой теории (в частности, в квантовой электродинамике) и физике элементарных частиц обычно используется система единиц, в к-рой с =5077-16.jpg= 1. В этой системе остаётся единств. независимая единица, в качестве к-рой удобно выбрать единицу энергии элек-тронвольт или единицу длины; в этом случае электрич. заряд становится безразмерной величиной: е2 = a(5077-17.jpgс). При использовании перечисленных естеств. систем существенно упрощается запись ур-ний и соотношений в соответствующих физ. теориях за счёт уменьшения числа Фундаментальных физических констант.

В метрологии за основную принята система СИ. Ф. ф. к. в ней применяются для установления соотношений между единицами физ. величин с целью их воспроизведения. При этом возникает единая система взаимосвязанных эталонов осн. единиц. Такая система эталонов базируется в осн. на квантовых явлениях (квантовая метрология ),её осн. элемент- эталон времени-частоты. Повышение точности измерения с привело к тому, что оказалось выгоднее фиксировать значение константы с и принять (1983) новое определение единицы длины метра как расстояния, проходимого в вакууме плоской эл--магн. волной за (1/с) долю секунды. Т. о., эталон длины стал связан с эталоном времени-частоты, в результате чего точность воспроизведения единицы длины существенно повысилась.

Удалось уточнить также единицу электрич. напряжения вольт. Используя соотношение, описывающее Джозефсона эффект:

5077-18.jpg

где п=1, 2, ..., f-частота излучения, а U-напряжение, можно воспроизводить вольт через подбор соответствующей частоты и нужного числа п переходов Джозефсона, если фиксировать (1990) значение постоянной Джозефсона KJ = 2е/h = 483597,9 ГТц.В-1. Квантовый Холла эффект характеризуется квантованным холловским сопротивлением RH = RK /i, i=1, 2, 3, ..., где постоянная фон Клит-цинга RK = h/е2 = m0c/2a имеет размерность электрич. сопротивления. Т. о., фиксирование (1990) значения RK = 25812,807 Ом даёт хорошо воспроизводимое представление единицы электрич. сопротивления.

Константа RK однозначно связана с a - осн. константой квантовой электродинамики, значение к-рой определяется с высокой точностью независимым образом. Постоянная а связана также с константой КJ:

5077-19.jpg

где g'р и m'p-гиромагнитное отношение и магн. момент протона в воде, mБ - магнетон Бора. Т. о., согласование значений всех этих констант является важной задачей физики.

До сих пор не удалось дать "естеств." определение единицы массы СИ - килограмма, основанное на одной из Ф. ф. к., напр. массе элементарной частицы, атома или атомного ядра и Авогадро постоянной NA. Имеется соот-

ношение, связывающее NA с Фарадея постоянной F и др. известными Ф. ф. к.:

5077-20.jpg

что согласуется с табличным значением (1 ррт= 10-6).

В настоящее время значительно возросла точность измерения постоянной Ридберга

5077-21.jpg

за счёт применения метода двухфотонной бездоплеровской спектроскопии и замены интерфсрометрич. измерений измерениями оптич. частот атома водорода. Приведённое выше значение Roo не было использовано при согласовании значений Ф. ф. к.

Ниже приведён ряд новых результатов, не отражённых в табл. Получено (1989) на порядок более точное значение для отношения магн. моментов дейтрона и протона: md/mp = 0,3070122081(4). Соответственно изменятся все др. отношения, включающие md. Измерено (1989) гиромагн. отношение протона в воде:

5077-22.jpg

Повышена точность измерения аномальных магн. моментов электрона и позитрона:

5077-23.jpg

столь близкое значение этих величин, в частности, подтверждает тождественность свойств частицы и античастицы. Сравнение вычисленного (1996) аномального магн. момента электрона ае с его эксперим. значением дало возможность уточнить значение постоянной тонкой структуры: a-1 = 137,03599993(52), (0,0038pрm).

Измерение скорости звука в аргоне (1988) позволило установить новое значение молярной газовой постоянной: R = 8,314471(14) Дж.моль-1 К-1, (1,7 ррт).

Нек-рые космологич. модели эволюции Вселенной [П. Дирак (P. Dirac), 1938; Дж. Гамов, 1967] предсказывают возможность медленного изменения Ф. ф. к. со временем, отнесённым к возрасту Вселенной. В настоящее время (1996) нет никаких эксперим. или наблюдательных (в т. ч. астр.) данных, свидетельствующих о таких изменениях (по крайней мере, линейных) для большей части истории Вселенной (трудно сказать ч--л. определённое о значениях Ф. ф. к. на ранней стадии эволюции Вселенной вплоть до этапа нуклеосинтеза).

Литература по

  1. Квантовая метрология и фундаментальные константы. Сб. ст., пер. с англ., М., 1981; Соhen E. R., Тауlor В. N.,The 1986 adjustment of the fundamental physical constants, "Rev. Mod. Phys.", 1987, v. 59, p. 1121; Proc. of the 1988 Conference on precision electromagnetic measurements, "IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement", 1989, v. 38, № 2, p. 145; Двоеглазов В. В., Тюх-тяев Ю. Н., Фаустов Р. Н., Уровни энергии водородоподобных атомов и фундаментальные константы, "ЭЧАЯ", 1994, т. 25, с. 144.

    Р. Н. Фаустов.

    к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

    Знаете ли Вы, что в 1974 - 1980 годах профессор Стефан Маринов из г. Грац, Австрия, проделал серию экспериментов, в которых показал, что Земля движется по отношению к некоторой космической системе отсчета со скоростью 360±30 км/с, которая явно имеет какой-то абсолютный статус. Естественно, ему не давали нигде выступать и он вынужден был начать выпуск своего научного журнала "Deutsche Physik", где объяснял открытое им явление. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

    НОВОСТИ ФОРУМА

    Форум Рыцари теории эфира


    Рыцари теории эфира
     26.11.2020 - 18:27: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Аманды Вольмер - Карим_Хайдаров.
    26.11.2020 - 16:10: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
    26.11.2020 - 16:09: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
    26.11.2020 - 15:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
    26.11.2020 - 15:32: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Амары Ельской - Карим_Хайдаров.
    26.11.2020 - 12:07: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Александра Флоридского - Карим_Хайдаров.
    25.11.2020 - 07:52: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.
    25.11.2020 - 07:51: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от проф. В.Ю. Катасонова - Карим_Хайдаров.
    25.11.2020 - 07:37: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Александры Андерссон - Карим_Хайдаров.
    25.11.2020 - 06:51: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> "Зенит"ы с "Протон"ами будут падать - Карим_Хайдаров.
    25.11.2020 - 06:47: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНЫ - Карим_Хайдаров.
    24.11.2020 - 20:36: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.

    Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution