Частица

Концепция частиц особенно полезна при моделировании природы, так как полная обработка многих явлений может быть сложной из-за сложности вычислений. ^[2] Её используют для упрощения предположений, касающихся вовлеченных процессов. Фрэнсис Сирс и Марк Земанский из Университета физики приводят пример расчета места падения и скорости брошенного в воздух бейсбольного мяча. Они постепенно лишают бейсбольный мяч большинства его свойств, сначала идеализируя его как жесткую гладкую сферу, затем пренебрегая вращением, плавучестью и трением, что в конечном итоге сводит проблему к баллистике классической точечной частицы. ^[3] Обработка большого количества частиц является областью статистической физики. ^[4]

Размер

Термин «частица» обычно применяется по-разному к трем классам размеров. Термин макроскопическая частица, как правило, относится к частицам, намного большим, чем атомы и молекулы. Они обычно абстрагируются как точечные частицы, даже если они имеют объем, форму, структуры и т. д. Примерами макроскопических частиц могут быть порошок, пыль, песок, осколки во время автомобильной аварии или даже такие большие объекты, как звезды галактики . ^{[5] [6]}

Другой тип микроскопических частиц обычно относится к частицам размером от атомов до молекул, таким как диоксид углерода, наночастицы и коллоидные частицы. Эти частицы изучаются в химии, а также в атомной и молекулярной физике. Самые маленькие частицы - это субатомные частицы, которые относятся к частицам, меньшим, чем атомы. ^[7] К ним относятся такие частицы, как составные части атомов - протоны, нейтроны и электроны, а также другие типы частиц, которые могут быть получены только в ускорителях частиц или космических лучах. Эти частицы изучаются в физике элементарных частиц.

Из-за их чрезвычайно малого размера исследования микроскопических и субатомных частиц попадают в сферу квантовой механики. Они будут демонстрировать явления, которые показывают модельные частицы в ящике, ^{[8] [9]} включая дуальность волны-частицы, ^{[10] [11]} и можно ли считать частицы отличными или идентичными ^{[12] [13]} является важным вопросом во многих ситуациях.

Состав

Частицы также могут быть классифицированы по составу. Составные частицы относятся к частицам, которые имеют состав - то есть частицы, которые сделаны из других частиц. ^[14] Например, атом углерода-14 состоит из шести протонов, восьми нейтронов и шести электронов. Напротив, элементарные частицы (также называемые фундаментальными частицами) относятся к частицам, которые не состоят из других частиц. ^[15] Согласно нашему современному пониманию мира, существует очень небольшое их количество, такие как лептоны, кварки и глюоны. Однако возможно, что некоторые из них все-таки окажутся составными частицами и на данный момент просто кажутся элементарными. Хотя составные частицы очень часто можно считать точечными, элементарные частицы действительно имеют нулевой размер.

В вычислительной физике, N-частичным моделированием называется моделирование динамических систем частиц под действием определенных условий, таких как сила тяжести^[16]. Это моделирование очень распространено в космологии и вычислительной гидродинамике.

N - это число рассматриваемых частиц. Поскольку моделирование с более высоким N требует больших вычислительных затрат, системы с большим количеством реальных частиц часто сводятся к системам с меньшим числом частиц, и алгоритмы моделирования необходимо оптимизировать с помощью различных методов^[16].

Коллоидные частицы - компоненты коллоида. Коллоид - это вещество, распределенное равномерно по всему объёму другого вещества. ^[17] Такая коллоидная система может быть твердой, жидкой или газообразной; а также непрерывной или рассеянной. Частицы дисперсной фазы имеют диаметр приблизительно от 5 до 200 нанометров. ^[18] Растворимые частицы меньше этого размера будут образовывать раствор, а не коллоид. Коллоидные системы (также называемые коллоидными растворами или коллоидными суспензиями) являются предметом коллоидных наук. Взвешенные твердые вещества могут удерживаться в жидкости, тогда как твердые или жидкие частицы, взвешенные в газе, вместе образуют аэрозоль. Частицы также могут быть взвешены в форме твердых частиц в атмосфере, которые могут представлять собой загрязнение воздуха. Более крупные частицы могут аналогичным образом образовывать морской мусор или космический мусор. Конгломерацию дискретных твердых макроскопических частиц можно описать как сыпучий материал.

• What is a particle?  (неопр.) University of Florida, Particle Engineering Research Center (23 июля 2010).
• D. J. Griffiths (2008). Introduction to Particle Physics (2nd ed.). Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-40601-2.
• M. Alonso; E. J. Finn (1967). "Dynamics of a particle". Fundamental University Physics, Volume 1. Addison-Wesley. LCCN 66010828.
• M. Alonso; E. J. Finn (1967). "Dynamics of a system of particles". Fundamental University Physics, Volume 1. Addison-Wesley. LCCN 66010828.
• S. Segal. What is a Particle? - Definition & Theory  (неопр.). High School Chemistry: Help and Review. Study.com.
• A basic guide to particle characterization  (неопр.). Malvern Instruments.