Pagal kvantinę fiziką viskas, kas egzistuoja, yra sudaryta iš dalelių. Materija, šviesa, matomi ir nematomi dalykai. Tai visos dalelės ir jos kontroliuoja visos visatos veikimą. Kai kurie iš jų yra įprasti ir daugeliui mūsų gerai žinomi, pavyzdžiui, elektronai. Kiti yra šiek tiek neįprastesni, pavyzdžiui, kvarkai. Tačiau pagrindinė bet kurios dalelės idėja yra ta, kad tai elementarus dalykas, pagamintas iš nieko kito. Galite suskaidyti atomą į protonus, neutronus ir elektronus. Bet jūs negalite suskaidyti dalelės į nieką kitą. Turėdami tai omenyje, pažvelkime į kai kuriuos nuostabiausius atradimus, kuriuos atrado mokslas arba bent jau mano, kad atrado.
10. Dievo dalelė
Kai mokslininkai ką nors vadina Dievo dalele, jie iš tikrųjų tai vadina kažkuo daugiau nei tiesiog daugiau. Teisybės dėlei reikia pasakyti, kad teisingas dalelės pavadinimas yra Higso bozonas, tačiau fizikas Leonas Ledermanas sugalvojo spalvingesnį pravardę, nes priversti žiniasklaidą rūpintis dalelėmis nėra taip paprasta.
Higso bozono egzistavimas buvo patvirtintas dar 2013 m. Tačiau tai buvo teorija dar 1960-aisiais, todėl jo medžioklė užsitęsė. Stephenas Hawkingas kartą lažinosi 100 USD, kad jis niekada nebus atrastas ir sudegs. Jis taip pat rašė, kad Higso bozonas vieną dieną sunaikins visatą, todėl pasižymėkite tai savo kalendoriuose.
Turėdami visą šį kaupimąsi, turite įsivaizduoti, kad Higso bozonas yra gana nuostabus, o tiesa ta, kad taip, Higso bozonas yra nuostabus. Tačiau norint suprasti, reikia šiek tiek laiko, todėl pabandykime.
Bozonas yra pagrindinė dalelė. Bozonai yra atsakingi už visas pagrindines Visatos jėgas, tokius kaip elektromagnetizmas, silpnosios ir stipriosios branduolinės jėgos.
Higso laukas yra energijos laukas, suteikiantis masę kitoms dalelėms, pavyzdžiui, elektronams. Paprasčiau tariant, Higgso bozonai iš dalies yra atsakingi už dalelių masės kūrimą Visatoje. Pats bozonas turi didelę masę, tačiau yra trumpalaikis, todėl gamtoje jį sunku rasti. Tačiau jo egzistavimas patvirtina daug ką mes žinome apie standartinį fizikos modelį ir padeda paaiškinti, kodėl bet kuri dalelė apskritai egzistuoja. Tai taip pat galėtų padėti paaiškinti tamsiąją medžiagą ir identifikuoti dar daugiau dalelių, kurių mes nežinome ar nesuprantame.
Juokinga, kad Ledermanas techniškai to nevadino Dievo dalele. Jis pavadino tai prakeikta dalele, nes buvo nusivylęs, kaip sunku ją aptikti. Jo leidėjas pakeitė pavadinimą.
9. Tetrakvarkas
Kvarkus lengviausia suprasti kaip mažiausius materijos gabalėlius. Geležies gabalas sudarytas iš geležies atomų. Šie atomai yra sudaryti iš tokių dalykų kaip elektronai ir protonai. Bet net jei juos išardytumėte, jums vis tiek liktų kvarkai. Jie turi masę ir sukimąsi, ir yra šešių rūšių, juokingai vadinamų "skoniais". Šie kvapai yra sugrupuoti į poras, vadinamas viršuje ir apačioje, viršuje ir apačioje, žavingais ir keistais. Keista, tiesa? Na, tai darosi keisčiau.
2021 m. mokslininkai atrado tetrakvarką – egzotišką hadroną, susidedantį iš dviejų kvarkų ir dviejų antikvarkų. Iki jo atradimo tai buvo laikoma neįmanoma. Idėja, kad dalelės kada nors galėtų susijungti viena su kita, nebuvo laikoma pasirinkimu, tačiau Didžiojo hadronų greitintuvo duomenys įrodė priešingai.
Tetrakvarko atradimas suteiks tyrėjams keletą naujų įrankių, padėsiančių geriau suprasti stiprią jėgą, jungiančią kvarkus, kad susidarytų neutronai ir protonai.
8. Neutrinas
Jei per pastaruosius kelis dešimtmečius žiūrėjote kokią nors mokslinę fantastiką, žodį „neutrinas“ girdėjote paminėtą daugiau nei kelis kartus. Tai populiaru ir net jei mokslas daugeliui mūsų pasimetė, vis tiek skamba įdomiai.
Realiame gyvenime neutrinai egzistuoja daug intensyviau, nei daugelis iš mūsų gali įsivaizduoti. Tai subatominės dalelės, gimusios iš galaktikos kataklizmų, kaip sprogstančios žvaigždės. Jie juda beveik šviesos greičiu, ir pasisekė sustabdyti vieną iš jų, nes gali prasiskverbti pro tai, kas atrodo švinuota, taip pat lengvai, kaip ir jūs pro atviras duris.
Neutrinų masė stebėtinai maža. Jai apibūdinti naudojami skaičiai nieko nereiškia, jei dar neturite tvirtų fizikos pagrindų. Tačiau jie yra maždaug 500 000 kartų mažesni už elektroną. Tačiau, skirtingai nei elektronai, jie taip pat neturi elektros krūvio. Taigi, be masės ir be krūvio neutrinai beveik neegzistuoja. Bet jie taip pat yra visur. Saulė kiekvieną sekundę bombarduoja jus maždaug milijardu jų.
Tai, kad neutrinai turi tam tikrą masę, nors ji gali būti mikroskopinė, gali paaiškinti visą Visatos masę ir kodėl aplink mus yra materija, o ne antimedžiaga.
7. Miuonai
Kaip ir kvarkai, miuonai yra viena iš pagrindinių egzistavimo dalelių. Jie yra panašūs į elektronus, bet yra didesni ir sveria 207 kartus daugiau. Jie yra labai trumpaamžiai, suyra į elektronus ir neutrinus per 2,2 mikrosekundės nuo susiformavimo. Jie susidaro, kai kosminiai spinduliai susiduria su dalelėmis mūsų atmosferoje ir per tas 2,2 mikrosekundės sugeba subombarduoti žemę ir prasiskverbti apie mylią žemiau paviršiaus dėl to, kad keliauja beveik šviesos greičiu.
Didžiojo hadronų greitintuvo tyrimai parodė, kad miuonai ne visada daro tai, ką sako mokslas. Paprastai tariant, jie svyruoja. Bet jie neturėtų. Ir tai, kad jie svyruoja, rodo, kad ten gali būti dar viena dalelė, apie kurią niekas net nepagalvojo, o tai turi įtakos jų veikimui.
6. Kvarkai
Jau minėjome tetrakvarką, todėl prasminga jį suskaidyti į paprastą kvarką. Jei suskaidote tokius dalykus kaip protonai ir neutronai, gausite kvarkus ir gliuonus. Yra šeši kvarkų tipai ir jie visada egzistuoja poromis. Tiesą sakant, mokslininkai jau bandė atskirti vieną kvarką nuo jo antrosios pusės, bet tai tiesiog nepasiteisino. Jie arba yra susiję, arba jų visai nėra.
Kvarkų ir gliuonų sąveikos būdas yra atomų masės šaltinis. Iš esmės tai reiškia, kad visa materijos masė, kaip mes ją suprantame, kyla iš kvarkų ir gliuonų. Skirtingai nuo daugelio dalelių, kurios apibūdinamos kaip turinčios teigiamą, neigiamą arba neutralų krūvį, kvarkai eina toliau. Jie taip pat apibūdinami kaip turintys spalvinį krūvį, kuris vadinamas kvantine chromodinamika. Tai taikoma teorinėms raudonos, mėlynos arba žalios spalvos (jos iš tikrųjų nėra šios spalvos), kad apibūdintų jų unikalias kvantines savybes.
5. Gravitonai
Mokslas atpažįsta keturias pagrindines visatoje veikiančias jėgas. Silpnos ir stiprios branduolinės jėgos, elektromagnetizmas ir gravitacija. Daugeliu atvejų mes daugiau ar mažiau susidorojame su pirmaisiais trimis. Tačiau gravitacija yra šiek tiek laukinė korta.
Mes suprantame, kaip fotonai sąveikauja su elektromagnetizmu, kaip kvarkai ir gliuonai sąveikauja su stipria branduoline jėga ir kaip bozonai sąveikauja su silpnąja branduoline jėga. Mes nežinome, kas perduoda gravitaciją. Čia atsiranda gravitonai, teorinės dalelės, leidžiančios gravitacijai būti jėga realiame pasaulyje. Gravitonų problema yra ta, kad mes iš tikrųjų nežinome, ar jie egzistuoja. Jie vis dar teoriniai. Mokslas negali paaiškinti gravitacijos.
Keista, nors mes tiksliai nežinome apie gravitonų egzistavimą, mes žinome apie juos daug. Žinome, kad jų masė lygi nuliui arba artima jai, ir jie juda šviesos greičiu. Tai kodėl mes negalime jų rasti?
Gravitacija yra silpniausia iš keturių jėgų, todėl ją sunku sekti. Buvo paskaičiuota, kad Jupiterio masės gravitacinis detektorius, esantis šalia supermasyvaus objekto, pavyzdžiui, neutroninės žvaigždės, vis tiek turės problemų ką nors aptikti.
4. Tachionai
Ačiū Žvaigždžių kelias tachionų populiarinimui, bent jau kai kuriuose sluoksniuose. Šios teorinės dalelės greičiausiai būtų neaiškios ir nežinomos, jei mokslinė fantastika nebūtų įtraukta į jas dėl visiškai keisto pobūdžio. Tiesiog atminkite, kad techniškai jų nėra, bet kai kurie fizikai mano, kad jie egzistuoja.
Didžiausia Tachyon pretenzija į šlovę yra greitis. Jie keliauja greičiau nei šviesa. Tai savaime yra priežastis, kodėl daugelis mano, kad tachonas negali egzistuoti, nes niekas nekeliauja greičiau už šviesą. Tačiau teorinė fizika yra pasirengusi užleisti vietą bet kam, jei yra įrodymų, tai kodėl gi ne?
Jei tachonas juda greičiau nei šviesa, tada, remiantis tuo, ką žinome apie laiką, tachonas gali judėti atgal. Mes paprastai pripažįstame, kad niekas negali keliauti greičiau už šviesą, nes jos masė padidės, kaip ir energija, reikalinga jai judėti. Šviesos greičiu praktiškai įstrigtumėte. Tačiau tachionai pagreitėja, kai praranda energiją, tai reiškia, kad jie gali įveikti šią kliūtį. Tai taip pat sukelia visus tuos laiko paradoksus, kuriuos žinome iš filmų. Ir tai yra gera priežastis, kodėl jų gali iš viso nebūti.
Žinoma, jei jie egzistuoja, bet juda greičiau nei šviesos greitis, nenuostabu, kad mes dar neturime jų aptikti, o iš tikrųjų negalime jų aptikti būtent dėl šios priežasties.
3. Tamsioji medžiaga
Tikriausiai jau esate girdėję terminą „tamsioji materija“, bet jei nesate tikri, ką tai reiškia, sveiki atvykę į klubą. Mokslui tai taip pat sunkiai sekasi, tačiau jis atsako į daug klausimų apie tai, kaip veikia visata, todėl šiuo metu tai yra tarsi vietos rezervuaras, paaiškinantis daugybę kosminių reiškinių.
Galaktikų judėjimo būdas, pagrįstas mūsų stebėjimais, nėra prasmingas. Galaktikos juda taip, lyg būtų daug masyvesnės, nei atrodo. Turi būti slaptas masės šaltinis, laikantis bet kurią konkrečią galaktiką, ir tas šaltinis yra tamsioji medžiaga.
Tamsioji medžiaga neatspindi, nesugeria ir neišspinduliuoja elektromagnetizmo, todėl jai suteiktas pavadinimas. Tai iš esmės nematoma, todėl tai tik teorinė. Tačiau tai, ką ji daro, yra tai, kad skleidžia gravitaciją, ir tai laiko visatą kartu. Ir tai yra daug. Tiesą sakant, apie 80% visos Visatos masės.
2. Dalelės
Spartikulė yra puikus žodis, primenantis Spartaką ir daleles, tačiau teisinga tik pusė žodžio. „S“ dalis iš tikrųjų reiškia „supersimetriška“. Pavyzdžiui, dalelės yra supersimetriškos dalelės, ir jų egzistavimas gali atskleisti fizikos paslaptis, kaip kokoso riešutas.
Kaip matėme, kad ir kaip naudingas standartinis dalelių fizikos modelis, jis turi daug spragų. Kas yra tamsioji medžiaga? Kaip veikia gravitacija? Kas verčia miuonus svyruoti? Kyla klausimų, iš kur atsiranda masė ir visa kita. Yra pakankamai klausimų, kurie gali suabejoti standartinio modelio verte arba būtinybe sukurti visiškai naują modelį. Nebent, žinoma, galite kur nors įspausti degtukų.
Daugelį problemų, su kuriomis susiduriame dalelių fizikoje, galima paaiškinti naudojant supersimetrijos teoriją. Pagal tai kiekviena dalelė turi turėti supersimetrinį partnerį. Teoriškai šios partnerių dalelės galėtų užpildyti visas mūsų supratimo apie visatą spragas. Jie netgi pastatė Didįjį hadronų greitintuvą, kad surastų šiuos dalykus. Ir tai nepasiteisino. Tai nebūtinai reiškia, kad teorija yra klaidinga, tai tiesiog reiškia, kad fizika yra sudėtinga ir suprasti tikrovės pagrindus užtrunka šiek tiek laiko.
1. Fotonai
Ak, nuolankus fotonas. Visi žino fotonus. Fotonai sudaro šviesą, kaip mes suprantame, mažas elektromagnetinės energijos daleles, kurios leidžia šviesai veikti ir kaip dalelė, ir kaip banga. Žinoma, fotonai yra ne tik šviesa iš telefono ekrano, kuri patenka į akis, kad galėtumėte tai matyti. Jie taip pat yra „Wi-Fi“, kuris suteikia prieigą prie interneto, jau nekalbant apie radijo bangas, mikrobangų krosneles, rentgeno spindulius, gama spindulius ir kt.
Viskas, ką matome, vyksta, nes egzistuoja fotonai, leidžiantys tai pamatyti. Tai reiškia, kad kai žiūrime į Visatą ir matome žvaigždę, kuri sprogo prieš milijardą metų, tie fotonai taip ilgai nukeliavo, kad čia patektų, todėl jie tapo rimtais dalelių pasaulio arkliais.
Оставить Комментарий