Biofyzika

1.1 Elementární částice, formy hmoty

Objekty (i vesmír) sestávají ze základních stavebních prvků, které nelze chemicky dělit. Nejmenší částicí prvku, zachovávající si chemické vlastnosti, je atom. Atom má vnitřní strukturu; je tvořen jádrem (o průměru řádově 10-15 m) a obalem (o průměru řádově 10-10 m). Jádro, ve kterém je soustředěna takřka celá hmotnost atomu, je tvořeno nukleony, což jsou kladně nabité protony a elektricky neutrální neutrony. Obal atomu je tvořen záporně nabitými elektrony, které se pohybují kolem jádra pouze po určitých dráhách, tzv. orbitalech, daných elektronovou konfigurací. Nukleony se dále skládají z kvarků, které nemají vnitřní strukturu a patří tak mezi nejmenší známé částice. 

Každá částice má charakteristické vlastnosti, jako je např. klidová hmotnost, elektrický náboj nebo spin. Velikost náboje protonů a elektronů je 1.602•10-19 C. Spin je vlastní moment hybnosti elementárních částic způsobený jejich rotací a podle jeho hodnoty můžeme elementární částice dělit do dvou velkých skupin – první představují fermiony, které jsou charakterizovány neceločíselným spinem a mezi fermiony patří například nukleony a elektrony. Jejich základní vlastností je, že se chovají podle tzv. Pauliho vylučovacího principu, tj. nemohou existovat v jednom systému dva fermiony s úplně totožnou energetickou charakteristikou. To např. vysvětluje, proč se všechny elektrony v atomu nenacházejí v nejnižší energetické hladině, ale s rostoucí hodnotou náboje jádra postupně zaplňují i vyšší energetické hladiny, které jsou vzdálenější od jádra atomu.

Druhá skupina, bosony, má spin celočíselný. Mezi bosony patří například foton. Pro bosony je typické, že ve stejné energetické úrovni se může vyskytovat neomezené množství těchto částic.
Ke každé částici existuje antičástice. Například pozitron je antičástice elektronu, antiproton je antičástice protonu. Pokud částice s antičásticí interagují, dojde k jejich zániku (tzv. anihilaci) a vznikají jiné částice.

Látková forma se vyskytuje typicky ve třech různých skupenstvích a to pevném, kapalném a plynném. Nyní se k nim přidává i plazma (ionizovaný plyn), která je nejrozšířenější formou látky ve vesmíru. Vlastnosti fyzikálních polí můžeme popisovat pomocí fyzikálních veličin. Pro formu polní je charakteristické vzájemné silové působení zdrojů jednotlivých druhů fyzikálních polí, která jsou ve fyzice známa čtyři: gravitační, elektromagnetické a dvě pole jaderná, silné a slabé. 
 
 
Předchozí
Následující
Operace
Prohlédnout vše