Кванттық физика бойынша, бар нәрсенің бәрі бөлшектерден тұрады. Материя, жарық, көрінетін және көрінбейтін заттар. Мұның бәрі бөлшектер және олар бүкіл ғаламның жұмысын басқарады. Олардың кейбіреулері кең таралған және көпшілігімізге жақсы белгілі, мысалы, электрондар. Басқалары сәл ерекше, мысалы, кварктар. Бірақ кез келген бөлшектің негізгі идеясы - бұл басқа ештеңеден жасалған қарапайым нәрсе. Атомды протондарға, нейтрондарға және электрондарға бөлуге болады. Бірақ сіз бөлшекті басқа ештеңеге бөле алмайсыз. Осыны ескере отырып, ғылым ашқан немесе ең болмағанда оны ашты деп есептейтін ең таңғажайып жаңалықтарды қарастырайық.
10. Құдай бөлшектері
Ғалымдар бір нәрсені Құдай бөлшектері деп атағанда, олар оны жай ғана емес, одан да көп нәрсе деп атайды. Әділ болу үшін, бөлшектің дұрыс атауы - Хиггс бозоны, бірақ физик Леон Ледерман түрлі-түсті атауды ойлап тапты, өйткені БАҚ-қа бөлшектер туралы қамқорлық жасау оңай емес.
Хиггс бозонының бар екені сонау 2013 жылы расталды. Дегенмен, ол 1960 жылдары теорияланған, сондықтан оны іздеу ұзаққа созылды. Стивен Хокинг бір кездері оны ешқашан ашпаймын деп 100 доллар бәс тігіп, өртеп жіберді. Ол сондай-ақ Хиггс бозоны бір күні ғаламды жояды, сондықтан оны күнтізбелеріңізде белгілеңіз деп жазды.
Осы жинақтардың барлығымен сіз Хиггс бозоны өте ғажайып екенін елестетуіңіз керек, ал шындық - иә, Хиггс бозоны керемет. Дегенмен, түсіну үшін аз уақыт қажет, сондықтан оны байқап көрейік.
Бозон - негізгі бөлшек. Бозондар Әлемнің барлық негізгі күштеріне, электромагнетизмге, әлсіз және күшті ядролық күштерге жауап береді.
Хиггс өрісі - электрондар сияқты басқа бөлшектерге масса беретін энергетикалық өріс. Қарапайым тілмен айтқанда, Хиггс бозондары Ғаламдағы бөлшектердің массасын жасауға ішінара жауапты. Бозонның өзі үлкен массаға ие, бірақ қысқа өмір сүреді, сондықтан оны табиғатта табу қиын. Бірақ оның болуы физиканың стандартты моделі туралы білетініміздің көп бөлігін растайды және кез келген бөлшектің неліктен бар екенін түсіндіруге көмектеседі. Ол сондай-ақ қараңғы материяны түсіндіруге және біз білмейтін немесе түсінбейтін бөлшектерді анықтауға көмектеседі.
Күлкілі, Ледерман оны техникалық түрде Құдай бөлшектері деп атаған жоқ. Ол оны қарғыс атқыр бөлшек деп атады, өйткені оны анықтау қаншалықты қиын екеніне көңілі қалды. Оның баспагері атын өзгертті.
9. Тетракварк
Кварктарды материяның ең кішкентай бөліктері ретінде түсіну оңай. Темірдің бір бөлігі темір атомдарынан тұрады. Бұл атомдар электрондар мен протондар сияқты заттардан тұрады. Бірақ сіз оларды бөліп алсаңыз да, сізде әлі де кварктар қалады. Олардың массасы мен айналуы бар және күлкілі түрде «дәм» деп аталатын алты түрге бөлінеді. Бұл хош иістер үстіңгі және астыңғы, үстіңгі және астыңғы, сүйкімді және оғаш деп аталатын жұптарға топтастырылған. Біртүрлі, иә? Бұл біртүрлі болып барады.
2021 жылы ғалымдар екі кварк пен екі антикварктан тұратын экзотикалық адрон – тетракваркты ашты. Ол ашылғанға дейін бұл мүмкін емес деп саналды. Бөлшектердің бір-бірімен байланысы мүмкін деген идея опция ретінде қарастырылмады, бірақ Үлкен адрон коллайдерінен алынған деректер басқаша дәлелдеді.
Тетракварктың ашылуы зерттеушілерге кварктарды нейтрондар мен протондарды қалыптастыру үшін байланыстыратын күшті күшті жақсы түсіну үшін бірнеше жаңа құралдар береді.
8. Нейтрино
Егер сіз соңғы бірнеше онжылдықта қандай да бір ғылыми фантастиканы көрген болсаңыз, сіз «нейтрино» сөзін бірнеше рет естігенсіз. Бұл танымал, тіпті ғылым көпшілігімізде жоғалып кетсе де, ол әлі де қызықты естіледі.
Шынайы өмірде нейтринолар көпшілігіміз ойлағаннан әлдеқайда қарқынды өмір сүреді. Бұл жарылған жұлдыздар сияқты галактикалық катаклизмдерден туған субатомдық бөлшектер. Олар жарық жылдамдығымен дерлік қозғалады және олардың біреуін тоқтатуға сәттілік тілеймін, өйткені олар қорғасындай болып көрінетін нәрседен сіз ашық есіктен өткендей оңай өте алады.
Нейтринолардың массасы таңқаларлық аз. Оны сипаттау үшін пайдаланылған сандар, егер сізде физикада күшті негіз болмаса, ештеңені білдірмейді. Бірақ олар электроннан шамамен 500 000 есе кіші. Бірақ электроннан айырмашылығы оларда электр заряды жоқ. Осылайша, массасыз және зарядсыз нейтрино мүлдем жоқ дерлік. Бірақ олар барлық жерде де бар. Күн сізді секунд сайын олардың шамамен миллиардымен бомбалайды.
Нейтринолардың кейбір массасы болуы, микроскопиялық болуы мүмкін болса да, ғаламның барлық массасын және неліктен біздің айналамызда антиматер емес, материя бар екенін түсіндіре алады.
7. Мюондар
Кварктар сияқты мюондар да болмыстың негізгі бөлшектерінің бірі болып табылады. Олар электрондарға ұқсас, бірақ үлкенірек және салмағы 207 есе артық. Олар өте қысқа өмір сүреді, пайда болғаннан кейін 2,2 микросекунд ішінде электрондар мен нейтриноларға ыдырайды. Олар ғарыштық сәулелер біздің атмосферамыздағы бөлшектермен соқтығысқан кезде пайда болады және сол 2,2 микросекундта олар жарық жылдамдығымен дерлік қозғалуының арқасында жерді бомбалап, жер бетінен шамамен бір миль төмен еніп үлгереді.
Үлкен адрон коллайдерінде жүргізілген зерттеулер мюондар әрқашан ғылымның айтқанын орындай бермейтінін көрсетті. Қарапайым тілмен айтқанда, олар тербеледі. Бірақ олар болмауы керек. Олардың тербеліп тұруы олардың жұмыс істеу тәсіліне әсер ететін ешкім ойламаған басқа бөлшек болуы мүмкін екенін көрсетеді.
6. Кварктар
Біз жоғарыда тетракварк туралы айттық, сондықтан оны қарапайым кваркқа бөлудің мағынасы бар. Егер сіз протондар мен нейтрондар сияқты заттарды бөлшектесеңіз, сіз кварк пен глюон аласыз. Кварктардың алты түрі бар және олар әрқашан жұпта болады. Шын мәнінде, ғалымдар бір кваркты оның екінші жартысынан бөлуге тырысты, бірақ ол нәтиже бермеді. Олар не байланысты, не олар мүлдем жоқ.
Кварктар мен глюондардың әрекеттесуі атомдардағы масса көзі болып табылады. Негізінен бұл материяның барлық массасы, біз түсінетініміздей, кварктар мен глюондардан келетінін білдіреді. Оң, теріс немесе бейтарап заряды бар деп сипатталған бөлшектердің көпшілігінен айырмашылығы, кварктар әрі қарай жүреді. Олар сондай-ақ кванттық хромодинамика деп аталатын түсті заряды бар деп сипатталады. Бұл олардың бірегей кванттық қасиеттерін сипаттау үшін қызыл, көк немесе жасыл (олар іс жүзінде бұл түстер емес) теориялық түстерін қолданады.
5. Гравитондар
Ғылым ғаламда жұмыс істейтін төрт негізгі күшті таниды. Әлсіз және күшті ядролық күштер, электромагнетизм және гравитация. Біз көп жағдайда алғашқы үшеуін жеңеміз. Дегенмен, гравитация - бұл жабайы карта.
Біз фотондардың электромагнетизммен қалай әрекеттесетінін, кварктар мен глюондардың күшті ядролық күшпен және бозондардың әлсіз ядролық күшпен қалай әрекеттесетінін түсінеміз. Біз білмейтін нәрсе - гравитацияны өткізетін нәрсе. Бұл жерде гравитондар, гравитацияның нақты әлемдегі заттарға күш болуына мүмкіндік беретін теориялық бөлшектер кіреді. Гравитондардың проблемасы олардың бар-жоғын білмеуімізде. Олар әлі де теориялық. Ғылым гравитацияны түсіндіре алмайды.
Бір қызығы, біз гравитондардың бар екенін нақты білмесек те, олар туралы көп білеміз. Біз олардың массасы нөлге тең немесе оған жақын екенін білеміз және олар жарық жылдамдығымен қозғалады. Ендеше неге біз оларды таба алмаймыз?
Гравитация төрт күштің ең әлсізі болып табылады, бұл оны қадағалауды қиындатады. Нейтрондық жұлдыз сияқты аса массивтік нысанның қасында орналасқан Юпитер-массалық гравитациялық детектор әлі де кез келген нәрсені анықтауда қиындықтар туғызатыны есептелді.
4. Тахондар
Рақмет сізге Жұлдызды саяхат кем дегенде кейбір топтарда тахиондарды танымал ету үшін. Бұл теориялық бөлшектер, мүмкін, егер ғылыми фантастика олардың таңқаларлық табиғатына байланысты олармен байланыспаса, түсініксіз және белгісіз болар еді. Техникалық тұрғыдан олар жоқ екенін есте сақтаңыз, бірақ кейбір физиктер олар бар деп ойлайды.
Тахённың атаққа деген ең үлкен талабы - оның жылдамдығы. Олар жарыққа қарағанда жылдамырақ жүреді. Мұның өзі көптеген адамдардың тахионның болуы мүмкін емес деп санауының себебі, өйткені ештеңе жарықтан жылдам қозғалмайды. Бірақ теориялық физика дәлел болса, бәріне жол беруге дайын, неге болмасқа?
Егер тахион жарыққа қарағанда жылдамырақ қозғалса, онда уақыт туралы білетінімізге сүйене отырып, тахион уақыт бойынша артқа жылжи алады. Біз әдетте жарықтан жылдамырақ ештеңе жүре алмайтынын мойындаймыз, өйткені оның массасы және оны жылжытуға қажетті энергия артады. Жарық жылдамдығында сіз іс жүзінде кептеліп қалар едіңіз. Бірақ тахиондар энергияны жоғалтқанда жылдамдайды, яғни олар бұл кедергіні жеңе алады. Бұл сонымен бірге фильмдерден білетін барлық уақыттық парадокстарды тудырады. Және бұл олардың мүлдем болмауының жақсы себебі.
Әрине, егер олар бар болса, бірақ жарық жылдамдығынан жылдамырақ қозғалатын болса, біз оларды әлі анықтай алмауымыз таңқаларлық емес және шын мәнінде, біз оларды дәл осы себепті ешқашан анықтай алмауымыз мүмкін.
3. Қараңғы материя
Сіз «қараңғы материя» терминін бұрын естіген шығарсыз, бірақ бұл нені білдіретінін білмесеңіз, клубқа қош келдіңіз. Бұл ғылым да қиынға соғады, бірақ ол ғаламның қалай жұмыс істейтіні туралы көптеген сұрақтарға жауап береді, сондықтан дәл қазір бұл көптеген ғарыштық құбылыстарды түсіндіруге арналған толтырғыш.
Біздің бақылауларымызға негізделген галактикалардың қозғалысы мағынасы жоқ. Галактикалар олар көрінгеннен әлдеқайда массасы сияқты қозғалады. Кез келген галактиканы біріктіретін массаның жасырын көзі болуы керек және бұл қайнар - қараңғы материя.
Қараңғы материя электромагнетизмді көрсетпейді, сіңірмейді немесе шығармайды, бұл оның атауын береді. Бұл іс жүзінде көрінбейді, сондықтан ол тек теориялық. Бірақ ол тартылыс күшін шығарады және бұл ғаламды біріктіреді. Және бұл көп. Шын мәнінде, ғаламның бүкіл массасының шамамен 80%.
2. Бөлшектер
Sparticle - Спартак пен бөлшектерді еске түсіретін тамаша сөз, бірақ сөздің жартысы ғана дұрыс. «S» бөлігі шын мәнінде «суперсиметриялық» дегенді білдіреді. Мысалы, бөлшектер суперсимметриялық бөлшектер және олардың болуы кокос жаңғағы сияқты физиканың құпияларын аша алады.
Бөлшектер физикасының стандартты моделі қаншалықты пайдалы болса да, біз көргеніміздей, оның көптеген кемшіліктері бар. Қараңғы зат дегеніміз не? Гравитация қалай жұмыс істейді? Мюондардың тербелісіне не себеп болады? Масса қайдан келеді және осының бәрі туралы сұрақтар бар. Стандартты үлгінің құндылығына немесе мүлдем жаңа үлгіні әзірлеу қажеттілігіне күмән тудыратын сұрақтар жеткілікті. Әрине, сіріңкелерді бір жерге сығу мүмкін болмаса.
Бөлшектер физикасында кездесетін көптеген мәселелерді суперсимметрия теориясы арқылы түсіндіруге болады. Осыған сәйкес әрбір бөлшектің суперсимметриялық серіктесі болуы керек. Теориялық тұрғыдан алғанда, бұл серіктес бөлшектер біздің Әлемді түсінудегі барлық бос орындарды толтыра алады. Олар тіпті осы заттарды табу үшін Үлкен адрон коллайдерін жасады. Және ол жұмыс істемеді. Бұл теория дұрыс емес дегенді білдірмейді, тек физика күрделі және шындық негіздерін түсіну біраз уақытты қажет етеді.
1. Фотондар
О, қарапайым фотон. Фотондарды бәрі біледі. Фотондар біз түсінетіндей жарықты құрайды, жарықтың бөлшек те, толқын ретінде де жұмыс істеуіне мүмкіндік беретін электромагниттік энергияның шағын бөлшектері. Әрине, фотондар телефон экранынан көзге түсетін жарық емес, сіз оны көре аласыз. Олар сонымен қатар радиотолқындар, микротолқындар, рентген сәулелері, гамма-сәулелері және т.б. туралы айтпағанда, Интернетке қол жеткізуге мүмкіндік беретін Wi-Fi болып табылады.
Біз көріп тұрғанның бәрі оны көруге мүмкіндік беретін фотондар болғандықтан болады. Бұл дегеніміз, біз Әлемге қараған кезде және миллиард жыл бұрын жарылған жұлдызды көргенде, бұл фотондар осы жерге жету үшін соншалықты ұзақ жол жүріп, оларды бөлшектер әлемінің маңызды жұмысшыларына айналдырды.
Оставить Комментарий