Какое насекомое поворачивает голову через плечо. Какое насекомое (единственное из всех) способно повернуть голову и посмотреть "через плечо"
Часто говорят, что существуют два вида наук – большие науки и малые. Расщепление атома – большая наука. Она располагает гигантскими экспериментальными установками, колоссальными бюджетами и получает львиную долю Нобелевских премий.
Зачем физикам понадобилось расщеплять атом? Простой ответ – чтобы понять, как устроен атом, – содержит лишь долю истины, но есть и более общая причина. Говорить буквально о расщеплении атома не вполне правильно. В действительности речь идет о столкновении частиц высокой энергии. При столкновении субатомных частиц, движущихся с большими скоростями, происходит рождение нового мира взаимодействий и полей. Несущие огромную анергию осколки материи, разлетающиеся после столкновений, таят в себе секреты природы, которые от “сотворения мира” оставались погребенными в недрах атома.
Установки, на которых осуществляется столкновение частиц высоких энергий, – ускорители частиц – поражают своими размерами и стоимостью. Они достигают нескольких километров в поперечнике, и по сравнению с ними даже лаборатории, в которых изучаются столкновения частиц, кажутся крошечными. В других областях научных исследований оборудование размещается в лаборатории, в физике высоких энергий лаборатории пристраиваются к ускорителю. Недавно Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН), расположенный недалеко от Женевы, выделил несколько сотен миллионов долларов на строительство кольцевого ускорителя. Длина окружности сооружаемого для этой цели туннеля достигает 27 км. Ускоритель, получивший название ЛЭП (LEP, Large Electron-Positron ring-большое электрон– позитронное кольцо), предназначен для ускорения электронов и их античастиц (позитронов) до скоростей, всего лишь “на волосок” отличающихся от скорости света. Чтобы иметь представление о масштабах энергии, вообразим, что вместо электронов до таких скоростей разгоняется монетка достоинством в один пенни. В конце цикла ускорения она обладала бы энергией, достаточной для производства электроэнергии на сумму 1000 млн. долл.! Неудивительно, что подобные эксперименты принято относить к физике “высоких энергий”. Двигаясь внутри кольца навстречу друг другу, пучки электронов и позитронов испытывают лобовые столкновения, при которых электроны и позитроны аннигилируют, высвобождая энергию, достаточную для рождения десятков других частиц.
Что это за частицы? Некоторые из них – те самые “кирпичики”, из которых построены мы с вами: протоны и нейтроны, составляющие атомные ядра, и обращающиеся вокруг ядер электроны. Другие частицы обычно в окружающем нас веществе не встречаются: их век чрезвычайно короток, и по истечении его они распадаются на обычные частицы. Число разновидностей таких нестабильных короткоживущих частиц поразительно: их известно уже несколько сотен. Подобно звездам, нестабильные частицы слишком многочисленны, чтобы их различать “по именам”. Многие из них обозначены только греческими буквами, а некоторые – просто числами.
Важно иметь в виду, что все эти многочисленные и разнообразные нестабильные частицы отнюдь не являются в прямом смысле составными частями протонов, нейтронов или электронов. Сталкиваясь, электроны и позитроны высоких энергий вовсе не разлетаются на множество субатомных осколков. Даже при столкновениях протонов высоких энергий, заведомо состоящих из других объектов (кварков), они, как правило, не расщепляются на составные части в обычном смысле. То, что происходит при таких столкновениях, лучше рассматривать как непосредственное рождение новых частиц из энергии столкновения.
Лет двадцать назад физики были совершенно сбиты с толку многочисленностью и разнообразием новых субатомных частиц, которым, казалось, не будет конца. Невозможно было понять, для чего столько частиц. Может быть, элементарные частицы подобны обитателям зоопарка с их неявно выраженной принадлежностью к семействам, но без какой-либо четкой систематики. Или, возможно, как полагали некоторые оптимисты, элементарные частицы таят в себе ключ к Вселенной? Что такое наблюдаемые физиками частицы: малозначительные и случайные осколки материи или возникающие на наших глазах очертания смутно ощущаемого порядка, указывающего на существование богатой и сложной структуры субъядерного мира? Ныне в существовании такой структуры нет никаких сомнений. Микромиру присущ глубокий и рациональный порядок, и мы начинаем понимать, каково значение всех этих частиц.
В1939 г. Альберт Эйнштейн обратился к президенту Рузвельту с предложением приложить все усилия для того, чтобы раньше нацистов овладеть энергией атомного распада. К тому времени эмигрировавший из фашистской Италии Энрико Ферми уже работал над этой проблемой в Колумбийском университете.
(В камере ускорителя Европейской лаборатории физики элементарных частиц (CERN ), крупнейшего в Европе центре такого рода. Парадоксально, но для исследования мельчайших частиц необходимы гигантские сооружения.)
Введение
В 1854 г. немец Генрих Гейслер . (1814-79) изобрел вакуумную стеклянную трубку с электродами, названную трубкой Гейслера, и ртутный насос, позволявший получать высокий вакуум. Подсоединив к электродам трубки высоковольтную индукционную катушку, он получал на стекле напротив отрицательного электрода зеленое свечение. В 1876 г. немецкий физик Евгений Гольдштейн (1850-1931) предположил, что это свечение вызвано лучами, испускаемыми катодом, и назвал эти лучи катодными.
(Новозеландский физик Эрнест Резерфорд (1871-1937) в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, которую он возглавил в 1919 году.)
Электроны
Английский ученый Уильям Крукс (1832-1919) усовершенствовал трубку Гейслера и показал возможность отклонения катодных лучей магнитным полем. В 1897 г. другой английский исследователь, Джозеф Томсон, предположил, что лучи представляют собой отрицательно заряженные частицы, и определил их массу, которая оказалась примерно в 2000 раз меньше массы атома водорода. Он назвал эти частицы электронами, взяв название, предложенное несколькими годами ранее ирландским физиком Джорджем Стоуни (1826-1911), который теоретически рассчитал величину их заряда. Так стала очевидной делимость атома. Томсон предложил модель, в которой электроны были вкраплены в атом, как изюминки в кексе. А вскоре были обнаружены и другие входящие в состав атома частицы. С 1895 г. в Кавендишской лаборатории приступил к работе Эрнест Резерфорд (1871-1937), который вместе с Томсоном занялся исследованием радиоактивности урана и обнаружил два вида частиц, испускаемых атомами этого элемента. Частицы с зарядом и массой электрона он назвал бета-частицами, а другие, положительно заряженные, с массой, равной массе 4 атомов водорода, - альфа-частицами. Кроме того, атомы урана были источником высокочастотного электромагнитного излучения - гамма-лучей.
(Отто Ган и Лизе Майтнер. В 1945 году Ган был интернирован союзниками в Англию и только там узнал о присуждении ему Нобелевской премии по химии за 1944 г. «за открытие расщепления тяжелых ядер».)
Протоны
В 1886 г. Гольдштейн обнаружил еще одно излучение, распространяющееся в направлении, противоположном катодным лучам, и названное им катодными лучами. Позже было доказано, что они состоят из ионов атомов. Резерфорд предложил назвать положительный ион водорода про тоном (от греческого proton - первый), т. к. считал ядро водорода составной частью ядер атомов всех остальных элементов. Таким образом, в начале XX в. было установлено существование трех субатомных частиц: электрона, протона и альфа-частицы. В 1907 г. Резерфорд стал профессором Манчестерского университета. Здесь, пытаясь выяснить строение атома, он провел свои знаменитые эксперименты по рассеянию альфа-частиц. Исследуя прохождение этих частиц через тонкую металлическую фольгу, он пришел к выводу, что в центре атома расположено небольшое плотное ядро, способное отражать альфа-частицы. Помощником Резерфорда в то время был молодой датчанин физик Нильс Бор (1885-1962), который в 1913 г., в соответствии с недавно созданной квантовой теорией, предложил модель строения атома, известную как модель Резерфорда-Бора . В ней электроны вращались вокруг ядра подобно планетам вокруг Солнца.
( Энрико Ферми (1901-54) в 1938 г. получил Нобелевскую премию за работы по облучению вещества нейтронами. В 1942 г. впервые осуществил самоподдерживающуюся цепную реакцию распада атомных ядер.)
Модели атомов
В этой первой модели ядро состояло из положительно заряженных протонов и некоторого числа электронов, частично нейтрализующих их заряд; кроме того, вокруг ядра двигались дополнительные электроны, суммарный заряд которых был равен положительному заряду ядра. Альфа-частицы , как и ядра атомов гелия, должны были состоять из 4 протонов и 2 электронов. Прошло более 10 лет, прежде чем эта модель подверглась пересмотру. В 1930 г. немец Вальтер Боте (1891-1957) объявил об открытии нового вида радиоактивного излучения, возникающего при облучении бериллия альфа-частицами. Англичанин Джеймс Чедвик (1891-1974) повторил эти эксперименты и пришел к выводу, что данное излучение состоит из частиц, равных по массе протонам, но не имеющих электрического заряда. Они были названы нейтронами. Затем немец Вернер Гейзенберг (1901-76) предложил модель атома, ядро которого состояло только из протонов и нейтронов. Группа исследователей с одним из первых ускорителей субатомных частиц - циклотроном (1932). Этот прибор предназначен для ускорения частиц и последующей бомбардировки ими специальных мишеней.
(Группа исследователей с одним из первых ускорителей субатомных частиц - циклотроном (1932). Этот прибор предназначен для ускорения частиц и последующей бомбардировки ими специальных мишеней.)
Расщепление атома
Физики всего мира сразу же увидели в нейтронах идеальный инструмент для воздействия на атомы - эти тяжелые, не имеющие заряда частицы легко проникали в атомные ядра. В 1934-36 Италии Энрико Ферми (1901-54) их помощи получил 37 радиоактивных изотопов различных элементов. Поглощая нейтрон, атомное ядро становилось неустойчивым, и излучало энергию в виде гамма-лучей. Ферми облучал нейтронами и уран, надеясь пре вратить его в новый элемент - «уран В этом же направлении работ в Берлине немец Отто Ган (1879-1 S и австрийка Лизе Майтнер (1878 - 1968). В 1938 г. Майтнер, спасаясь от нацистов, уехала в Стокгольм, а продолжил работу вместе с Фридрихом Штрассманом (1902-80). Вскоре Ган и Майтнер, продолжая эксперимент и, сверяя результаты по переписке, обнаружили образование в облученном нейтронами уране радиоактивного бария. Майтнер предположила, что я атом урана (атомный номер 92) рас щепляется на два ядра: бария (атомный номер элемента с номером 43 позже назвали технецием ). Так была открыта возможность расщепления атомного ядра. Было установлено также, что при разрушении ядра атома урана выдаются 2-3 нейтрона, каждый из которых, в свою очередь, способен инициировать распад атомов урана, вызвать цепную реакцию с выделением огромного количества энергии...
1. Известно около 4300 видов млекопитающих, 8663 вида птиц. А сколько предположительно существует видов насекомых?
2. Название какого насекомого переводится с немецкого как «поющая кобылка»?
3. Какая бабочка своим внешним видом очень напоминает осу?
4. Какие насекомые являются ближайшими родственниками термитов, иногда неверно именуемых «белыми муравьями»?
5. Красотка-девушка, стрелка вооруженная, дедка желтоногий – кто это?
6. Личинкой какого насекомого является столь любимый рыболовами и аквариумистами мотыль?
7. Какое насекомое на Руси зовется запечным соловьем?
8. Сколько яиц откладывает пчелиная матка в течение жизни (4–5 лет)?
9. Кого великий ученый Жан Анри Фабр назвал «насекомым в бархатистом траурном платье»?
10. Где у саранчи располагаются уши?
11. Чем выстилают свои подземные ходы крымские эмбии – ближайшие родственники уховерток?
12. Тараканы являются одними из древнейший насекомых. А когда они появились на Земле?
13. Почему шмели-кукушки так называются?
14. Какое насекомое, гроза муравьев, носит имя царя зверей?
15. Какое насекомое в Древнем Египте считалось символом солнца и мира?
16. B мире насчитывается около 2,5 тысяч видов термитов. А сколько видов этих насекомых проживает в России?
17. Черепашка Соссюра – кто это?
18. Личинки какого насекомого, не имея крыльев, в период миграции «пешком» могут проходить до 30 км, наиболее охотно двигаясь против ветра?
19. Каких насекомых муравьи, подобно пастухам, пасут, охраняют, доят?
20. Какая бабочка в случае крайней опасности падает на землю, распахивает крылья, показывая яркие пятна, скребет ножками и угрожающе «шипит»?
21. Родственники ли медведки и медведицы?
22. Карапузиком можно назвать маленького ребенка. А кого еще?
23. Чем, кроме точек, может быть украшена спинка божьей коровки?
24. Каким насекомым месяц май подарил свое название?
25. Какова длина нити кокона шелковичного червя?
26. Имеет ли червец отношение к червям?
27. Какие насекомые передвигаются так: …впереди разведчики, на флангах – солдаты-гвардейцы, в конце колонны – матка в окружении пышной свиты рабочих.
28. Какое насекомое живет дольше всех?
29. Какое насекомое является самым длинным в мире?
30. Какое расстояние может преодолеть стрекоза-коромысло за час?
31. Какое время пчела затрачивает на взмах крыла?
32. Какое семейство насекомых является самым многочисленным?
33. Какое насекомое (единственное из всех) способно повернуть голову и посмотреть «через плечо»?
34. Каков размах крыльев самой большой бабочки – Королевы Александрии?
35. Какое насекомое является «чемпионом» по прыжкам?
36. Есть ли у жужелиц жужальца?
37. Какие «крыски» могут жить в концентрированной сулеме
20 ч, в абсолютном спирте – 2,5 ч, в чистой уксусной кислоте – 1 ч?
38. Родственники ли бабочницы бабочкам?
39. Кто такие слоники?
40. Названия каких насекомых связаны с профессиями людей?
41. У каких жуков есть тачка?
42. Что общего у пиявок и пьявиц?
43. Какое насекомое похоже одновременно на таракана, сверчка, уховертку и веснянку?
44. Червь майский, червь проволочный, червь ратный и червь шелковичный червями не являются. А кто же это?
45. Какие насекомые носят названия зверей?
46. В каком художественном фильме главная героиня пела:
Жил на свете добрый жук,
Старый добрый друг?
47. Какой композитор написал знаменитый «Полет шмеля»?
48. Перу какого русского поэта принадлежат следующие строки:
А как назад полетит нагруженная,
Сил не хватает у милой. Беда!
Пчелами вся запестрела вода,
Тонут работницы, тонут сердечные!
49. Название какого насекомого носит известный танец (полька)?
50. Памятники каким насекомым воздвигнуты в Алабаме (США) и Гифу (Япония)?
