domov / Praznični scenariji/ Najmočnejši delec. Najmanjša ženska na svetu. Najmanjša opica na svetu

Najmočnejši delec. Najmanjša ženska na svetu. Najmanjša opica na svetu

Prihajajo v vseh oblikah in velikostih, nekateri so v destruktivnih dvojčkih, kar pomeni, da na koncu uničijo drug drugega, nekateri pa imajo neverjetna imena, kot je "nevtralino". Tukaj je seznam drobnih delcev, ki osupnejo celo same fizike.

Božji delček

Higgsov bozon je delec, ki je tako pomemben za znanost, da se ga je prijel vzdevek "božji delec". Prav ta, kot verjamejo znanstveniki, daje maso vsem ostalim delcem. O tem so prvič razpravljali leta 1964, ko so se fiziki spraševali, zakaj imajo nekateri delci večjo maso kot drugi. Higgsov bozon je povezan s Higgsovim poljem, nekakšno mrežo, ki zapolnjuje vesolje. Polje in bozon veljata za odgovorna za pridobivanje mase drugih delcev. Številni znanstveniki verjamejo, da Higgsov mehanizem vsebuje manjkajoče koščke sestavljanke za popolno razumevanje standardnega modela, ki opisuje vse znane delce, vendar povezava med njimi še ni dokazana.

Kvarki

Kvarki so čudovito poimenovani bloki protonov in nevtronov, ki nikoli niso sami in vedno obstajajo samo v skupinah. Očitno se sila, ki povezuje kvarke, povečuje z razdaljo, to je, bolj ko nekdo poskuša enega od kvarkov odmakniti od skupine, bolj ga bo pritegnil nazaj. Tako prosti kvarki v naravi preprosto ne obstajajo. Skupaj je šest vrst kvarkov, protoni in nevtroni pa so na primer sestavljeni iz več kvarkov. V protonu so trije - dva istega tipa in eden drugega, v nevtronu pa samo dva, oba različnih vrst.

Super partnerji

Ti delci spadajo v teorijo supersimetrije, ki pravi, da za vsakega znano človeku delec obstaja še en podoben delec, ki še ni bil odkrit. Na primer, superpartner elektrona je selektron, superpartner kvarka je skvark in superpartner fotona je fotin. Zakaj teh superdelcev zdaj ne opazimo v vesolju? Znanstveniki verjamejo, da so veliko težji od svojih partnerjev, večja teža pa skrajša njihovo življenjsko dobo. Ti delci začnejo razpadati takoj, ko se rodijo. Ustvarjanje delca zahteva ogromno energije, kot je tista, ki jo je proizvedel Veliki pok. Morda bodo znanstveniki našli način za reprodukcijo superdelcev, na primer v velikem hadronskem trkalniku. Kar zadeva večjo velikost in težo superpartnerjev, znanstveniki menijo, da je bila simetrija porušena v skritem delu vesolja, ki ga ni mogoče videti ali najti.

Nevtrino

To so lahki subatomski delci, ki se gibljejo s hitrostjo blizu svetlobne hitrosti. Pravzaprav se skozi vaše telo v danem trenutku gibljejo bilijoni nevtrinov, vendar skoraj nikoli ne pridejo v interakcijo z običajno snovjo. Nekateri nevtrini izvirajo iz Sonca, drugi iz kozmični žarki, v interakciji z atmosfero.

Antimaterija

Vsi navadni delci imajo partnerja v antimateriji, enake delce z nasprotnimi naboji. Ko se materija in antimaterija srečata, se uničita. Za proton je tak delec antiproton, za elektron pa pozitron.

Gravitoni

V kvantni mehaniki vse osnovne sile izvajajo delci. Na primer, svetlobo sestavljajo delci z ničelno maso, imenovani fotoni, ki prenašajo elektromagnetno silo. Podobno so gravitoni teoretični delci, ki prenašajo silo gravitacije. Znanstveniki še vedno poskušajo najti gravitone, vendar je to zelo težko, saj ti delci zelo slabo vplivajo na snov. Vendar pa znanstveniki ne opustijo poskusov, saj upajo, da jim bo še uspelo ujeti gravitone, da bi jih lahko podrobneje preučili – to bi lahko bil pravi preboj v kvantni mehaniki, saj so raziskali že veliko podobnih delcev, a graviton ostaja izključno teoretičen. Kot lahko vidite, je lahko fizika veliko bolj zanimiva in razburljiva, kot si lahko predstavljate. Ves svet je poln različnih delcev, od katerih je vsak ogromno polje za raziskovanje in študij, pa tudi ogromna baza znanja o vsem, kar človeka obdaja. In pomisliti morate samo na to, koliko delcev je že bilo odkritih - in koliko ljudi jih morate še odkriti.

Na vprašanje Kateri je najmanjši delec v vesolju? Kvark, nevtrino, Higgsov bozon ali Planckova črna luknja? podala avtorica kavkaški najboljši odgovor je, da so vsi osnovni delci velikosti nič (polmer je nič). Po teži. Obstajajo delci z maso enako nič (foton, gluon, graviton). Od masivnega najmanjša masa za nevtrine (manj kot 0,28 eV/s^2, natančneje še ni izmerjeno). Frekvenca in čas nista značilnosti delcev. Lahko govorite o časih življenja, a to je drugačen pogovor.

Odgovori od Šiv[guru]
Mosk zerobubus.

Odgovori od Mihail Levin[guru]
Pravzaprav v mikrokozmosu praktično ni koncepta "velikosti". No, za jedro lahko še vedno govorimo o nekakšnem analogu velikosti, na primer z verjetnostjo, da elektroni iz žarka pridejo vanj, za manjše pa ne.

Odgovori od naredi kristusa[guru]
»velikost« elementarnega delca je lastnost delca, ki odraža prostorsko porazdelitev njegove mase ali električnega naboja; običajno govorijo o t.i. povprečni kvadratni polmer porazdelitve električnega naboja (ki hkrati označuje porazdelitev mase)
Meritveni bozoni in leptoni v okviru natančnosti izvedenih meritev nimajo končnih "dimenzij". To pomeni, da njihove "velikosti"< 10^-16 см
Za razliko od resnično osnovnih delcev so "velikosti" hadronov končne. Njihov karakteristični kvadratni polmer je določen s polmerom zaprtja (ali zaprtja kvarkov) in je reda velikosti enak 10^-13 cm. Poleg tega se seveda razlikuje od hadrona do hadrona.

Odgovori od Kirill Odding[guru]
Eden od velikih fizikov je rekel (morda ne Niels Bohr?) »Če vam uspe razložiti kvantna mehanika v vizualnem smislu – pojdi in si priskrbi svojega Nobelova nagrada".

Odgovori od SerŠkod Polikanov Sergej[guru]
Kateri je najmanjši osnovni delec v vesolju?
Elementarni delci, ki ustvarjajo gravitacijski učinek.
Še manj?
Elementarni delci, ki poženejo tiste, ki ustvarjajo gravitacijski učinek
vendar so sami vpleteni v to.
Obstajajo še manjši osnovni delci.
Njihovi parametri sploh ne sodijo v izračune, ker strukture in njihovi fizikalni parametri niso znani.

Odgovori od Miša Nikitin[aktivno]
KVARK

Odgovori od Matipati kipirofinovič[aktivno]
PLANCK ČRNA LUKNJA

Odgovori od Brat qwerty[novinec]
Kvarki so najmanjši delci na svetu. Za vesolje ni koncepta velikosti; je neomejeno. Če izumite stroj, da človeka pomanjšate, potem se bo mogoče neskončno manjšati, manjšati, manjšati ... Da, kvark je najmanjši »delec«, vendar obstaja nekaj, kar je manjše od delca. Vesolje. ne ima. Velikost.

Odgovori od Anton Kuročka[aktivno]
Protonski nevtronski 1*10^-15 1 femtometer
Quark-U Quark-D Electron 1*10^-18 1 atometer
Quark-S 4*10^-19 400 zeptometrov
Quark-C 1*10^-19 100 zeptometrov
Quark-B 3*10^-20 30 zeptometrov
Visokoenergijski nevtrini 1,5*10^-20 15 zeptometrov
Preon 1*10^-21 1 zeptometer
Quark-T 1*10^-22 100 joktometrov
MeV Nevtrino 2*10^-23 20 joktometrov
Nevtrino 1*10^-24 1 joktometer -(soooo majhna velikost!!!) -
Plonk delec 1,6*10^-35 0,000 000 000 016 joktometer
Quantum pena Quantum string 1*10^-35 0,000 000 000 01 yoktometer
To je tabela velikosti delcev. In tukaj lahko vidite, da je najmanjši delec Planckov delec, a ker je premajhen, je nevtrino najmanjši delec. Toda za vesolje je manjša le Planckova dolžina

Nevtrini, neverjetno majhen delec v vesolju, navdušujejo znanstvenike že skoraj stoletje. Za raziskave nevtrinov je bilo podeljenih več Nobelovih nagrad kot za delo na katerem koli drugem delcu in s proračunom majhnih držav se gradijo ogromni objekti za njihovo preučevanje. Alexander Nozik, višji raziskovalec na Inštitutu za jedrske raziskave Ruske akademije znanosti, učitelj na MIPT in udeleženec eksperimenta "Troitsk nu-mass" za iskanje mase nevtrina, pove, kako jo preučiti, vendar večina pomembno je, kako ga sploh ujeti.

Skrivnost ukradene energije

Zgodovino raziskovanja nevtrinov je mogoče brati kot fascinantno detektivsko zgodbo. Ta delec je več kot enkrat preizkusil deduktivne sposobnosti znanstvenikov: vsake uganke ni bilo mogoče rešiti takoj, nekatere pa še niso bile rešene. Začnimo z zgodovino odkritja. Radioaktivni razpadi različne vrste začel študirati nazaj v konec XIX stoletju in ni presenetljivo, da so imeli znanstveniki v dvajsetih letih 20. stoletja v svojem arzenalu instrumente ne samo za snemanje samega razpada, ampak tudi za merjenje energije uhajajočih delcev, čeprav po današnjih standardih ne posebej natančno. Z večanjem natančnosti instrumentov se je večalo veselje znanstvenikov in začudenje, povezano med drugim z beta razpadom, pri katerem elektron odleti iz radioaktivnega jedra, samo jedro pa spremeni svoj naboj. Ta razpad imenujemo dvodelčni, saj proizvaja dva delca - novo jedro in elektron. Vsak srednješolec bo razložil, da je mogoče z ohranitvenimi zakoni in poznavanjem mas teh drobcev natančno določiti energijo in gibalno količino drobcev pri takšnem razpadu. Z drugimi besedami, energija na primer elektrona bo pri vsakem razpadu jedra določenega elementa vedno enaka. V praksi je bila opažena povsem drugačna slika. Energija elektronov ne samo, da ni bila fiksna, ampak je bila tudi razpršena v neprekinjen spekter vse do nič, kar je znanstvenike zmedlo. To se lahko zgodi le, če nekdo ukrade energijo iz beta razpada. A zdi se, da ni nikogar, ki bi ga ukradel.

Sčasoma so instrumenti postajali vse bolj natančni in kmalu je izginila možnost, da bi takšno nepravilnost pripisali napaki opreme. Tako je nastala skrivnost. V iskanju njegove rešitve so znanstveniki izrekli različne, za današnje standarde celo popolnoma absurdne domneve. Sam Niels Bohr je na primer resno izjavil, da ohranitveni zakoni ne veljajo v svetu osnovnih delcev. Wolfgang Pauli je leta 1930 rešil dan. Ni se mogel udeležiti konference fizike v Tübingenu in ker ni mogel sodelovati na daljavo, je poslal pismo, ki ga je prosil za branje. Tukaj so odlomki iz tega:

»Drage radioaktivne dame in gospodje. Prosim vas, da v najprimernejšem trenutku pozorno poslušate glasnika, ki je dostavil to pismo. Povedal vam bo, da sem našel odlično zdravilo za ohranitveni zakon in pravilno statistiko. Leži v možnosti obstoja električno nevtralnih delcev ... Kontinuiteta B-spektra bo postala jasna, če predpostavimo, da se med B-razpadom tak »nevtron« izpusti skupaj z vsakim elektronom in vsota Energiji "nevtrona" in elektrona sta konstantni ..."

Na koncu pisma so bile naslednje vrstice:

»Če ne tvegate, ne boste zmagali. Resnost situacije pri obravnavanju zveznega B-spektra postane še posebej jasna po besedah prof. Debye, ki mi je z obžalovanjem rekel: "Oh, bolje je, da o vsem tem ne razmišljamo ... kot o novih davkih." Zato se je treba resno pogovoriti o vsaki poti do odrešitve. Torej, dragi radioaktivni ljudje, preizkusite to in presodite.”

Pozneje je Pauli sam izrazil bojazen, da kljub temu, da je njegova ideja rešila fiziko mikrosveta, novega delca nikoli ne bodo eksperimentalno odkrili. Pravijo, da se je s kolegi celo prepiral, da če delec obstaja, ga v času njihovega življenja ne bi bilo mogoče zaznati. V naslednjih nekaj letih je Enrico Fermi razvil teorijo beta razpada, ki je vključevala delec, ki ga je imenoval nevtrino, ki se je odlično ujemala z eksperimentom. Po tem ni nihče več dvomil, da hipotetični delec dejansko obstaja. Leta 1956, dve leti pred Paulijevo smrtjo, je ekipa Fredericka Reinesa in Clyda Cowana (Reines je za to prejel Nobelovo nagrado) eksperimentalno odkrila nevtrine v obratnem razpadu beta.

Primer manjkajočih sončnih nevtrinov

Takoj ko je postalo jasno, da je nevtrine, čeprav zapletene, še vedno mogoče zaznati, so znanstveniki začeli poskušati ujeti nevtrine nezemeljskega izvora. Njihov najbolj očiten vir je Sonce. V njem nenehno prihaja do jedrskih reakcij, je mogoče izračunati, da po vsakem kvadratni centimeter zemeljsko površje presega okoli 90 milijard sončni nevtrini na sekundo.

V tistem trenutku najbolj učinkovita metoda lovljenje sončnih nevtrinov je bila radiokemična metoda. Njegovo bistvo je naslednje: sončni nevtrino prispe na Zemljo, interagira z jedrom; rezultat je recimo jedro 37Ar in elektron (točna reakcija je bila uporabljena v poskusu Raymonda Davisa, za kar je kasneje prejel Nobelovo nagrado). Po tem lahko s štetjem števila atomov argona rečemo, koliko nevtrinov je med izpostavljenostjo interagiralo v prostornini detektorja. V praksi seveda ni vse tako preprosto. Morate razumeti, da morate prešteti posamezne atome argona v tarči, ki tehta na stotine ton. Masno razmerje je približno enako kot med maso mravlje in maso Zemlje. Takrat je bilo ugotovljeno, da je bila ukradena ⅔ sončnih nevtrinov (izmerjeni tok je bil trikrat manjši od predvidenega).

Seveda je sum najprej padel na samo Sonce. Konec koncev, soditi mu notranje življenje lahko le s posrednimi dokazi. Ni znano, kako na njem nastanejo nevtrini, možno je celo, da so vsi modeli Sonca napačni. Razpravljalo se je o precej različnih hipotezah, a na koncu so se znanstveniki začeli nagibati k ideji, da ni šlo za Sonce, temveč za zvito naravo samih nevtrinov.

majhna zgodovinski umik: v obdobju od eksperimentalnega odkritja nevtrinov do poskusov proučevanja sončnih nevtrinov je prišlo do več zanimivih odkritij. Najprej so odkrili antinevtrine in dokazali, da nevtrini in antinevtrini različno sodelujejo v interakcijah. Poleg tega so vsi nevtrini v vseh interakcijah vedno levosučni (projekcija spina na smer gibanja je negativna), vsi antinevtrini pa desnosučni. Ne samo, da je ta lastnost med vsemi osnovnimi delci opažena le pri nevtrinih, posredno kaže tudi na to, da naše vesolje načeloma ni simetrično. Drugič, odkrili so, da ima vsak nabit lepton (elektron, mion in tau lepton) svojo lastno vrsto ali okus nevtrina. Poleg tega nevtrini vsake vrste interagirajo samo s svojim leptonom.

Vrnimo se k našemu sončnemu problemu. Že v 50. letih 20. stoletja je bilo predlagano, da leptonskega okusa (vrsta nevtrina) ni treba ohranjati. To pomeni, da če se elektronski nevtrino rodi v eni reakciji, se lahko na poti do druge reakcije nevtrino preobleče in teče kot mion. To bi lahko pojasnilo pomanjkanje sončnih nevtrinov v radiokemičnih poskusih, ki so občutljivi le na elektronske nevtrine. To hipotezo so briljantno potrdile meritve toka sončnih nevtrinov v eksperimentih s scintilacijo velikih vodnih tarč SNO in Kamiokande (za katere je bila nedavno podeljena še ena Nobelova nagrada). V teh poskusih ne proučujemo več inverznega beta razpada, temveč reakcijo sipanja nevtrinov, ki se lahko pojavi ne le pri elektronskih, ampak tudi pri mionskih nevtrinih. Ko so namesto toka elektronskih nevtrinov začeli meriti skupni tok vseh vrst nevtrinov, so rezultati odlično potrdili prehod nevtrinov iz ene vrste v drugo oziroma oscilacije nevtrinov.

Napad na standardni model

Odkritje nevtrinskih oscilacij je po rešitvi enega problema ustvarilo več novih. Gre za to, da so nevtrine od Paulijevih časov obravnavali kot brezmasne delce, kot so fotoni, in to je vsem ustrezalo. Poskusi merjenja mase nevtrinov so se nadaljevali, a brez večjega navdušenja. Nihanja so spremenila vse, saj je za njihov obstoj potrebna masa, pa čeprav majhna. Odkritje mase v nevtrinih je seveda razveselilo eksperimentatorje, a zmedlo teoretike. Prvič, masivni nevtrini ne sodijo v standardni model fizike delcev, ki so ga znanstveniki gradili od začetka 20. stoletja. Drugič, ista skrivnostna levosučnost nevtrinov in desnosučnost antinevtrinov je dobro razložena samo za brezmasne delce. Če obstaja masa, bi se morali levosučni nevtrini z nekaj verjetnosti spremeniti v desnosučne, torej v antidelce, s čimer bi kršili na videz nespremenljiv zakon ohranitve leptonskega števila, ali pa se celo spremeniti v neke vrste nevtrine, ki ne sodelujejo v interakciji. Danes takšne hipotetične delce običajno imenujemo sterilni nevtrini.

Detektor nevtrinov "Super Kamiokande" © Observatorij Kamioka, ICRR (Inštitut za raziskave kozmičnih žarkov), Univerza v Tokiu

Seveda se je eksperimentalno iskanje mase nevtrina takoj močno nadaljevalo. Toda takoj se je pojavilo vprašanje: kako izmeriti maso nečesa, česar ni mogoče ujeti? Odgovor je le en: nevtrinov sploh ne lovite. Danes se najbolj aktivno razvijata dve smeri - neposredno iskanje mase nevtrinov v beta razpadu in opazovanje dvojnega beta razpada brez nevtrinov. V prvem primeru je ideja zelo preprosta. Jedro razpade s sevanjem elektronov in nevtrinov. Nevtrina ni mogoče ujeti, je pa mogoče ujeti in izmeriti elektron z zelo visoko natančnostjo. Elektronski spekter nosi tudi informacijo o masi nevtrina. Tak eksperiment je eden najtežjih v fiziki delcev, vendar je njegova nedvomna prednost ta, da temelji na osnovna načela ohranjanje energije in gibalne količine ter njen rezultat je odvisen od malo. Trenutno je najboljša meja mase nevtrinov približno 2 eV. To je 250 tisočkrat manj kot pri elektronu. To pomeni, da sama masa ni bila najdena, ampak je bila omejena le z zgornjim okvirjem.

Pri dvojnem beta razpadu so stvari bolj zapletene. Če predpostavimo, da se nevtrino med obratom spina spremeni v antinevtrino (ta model se imenuje po italijanskem fiziku Ettoreju Majorani), potem je možen proces, ko v jedru prideta do dveh beta razpadov hkrati, vendar nevtrini ne odletijo ven, ampak vendar so zmanjšane. Verjetnost takega procesa je povezana z maso nevtrina. Zgornje meje v takih poskusih so boljše - 0,2 - 0,4 eV - vendar so odvisne od fizičnega modela.

Problem masivnih nevtrinov še ni rešen. Higgsova teorija ne more pojasniti tako majhnih mas. Zahteva znatno zapletanje ali uporabo kakšnih bolj zvitih zakonov, po katerih nevtrini komunicirajo s preostalim svetom. Fizikom, ki se ukvarjajo z raziskavami nevtrinov, se pogosto postavlja vprašanje: »Kako lahko raziskave nevtrinov pomagajo povprečnemu človeku? Kakšne finančne ali druge koristi je mogoče pridobiti s tem delcem? Fiziki skomignejo z rameni. In tega res ne vedo. Nekoč je študij polprevodniških diod spadal v čisto temeljno fiziko, brez kakršnih koli praktična uporaba. Razlika je v tem, da tehnologije, ki se razvijajo za ustvarjanje sodobni poskusi v fiziki nevtrinov, se zdaj pogosto uporabljajo v industriji, zato se vsak cent, vložen v to področje, zelo hitro povrne. Trenutno se po svetu izvaja več poskusov, katerih obseg je primerljiv z obsegom velikega hadronskega trkalnika; ti poskusi so namenjeni izključno proučevanju lastnosti nevtrinov. V katerem od njih bo mogoče odpreti nova stran v fiziki je neznana, a jo bodo zagotovo odkrili.

V fiziki so bili osnovni delci fizični objekti na lestvici atomskega jedra, ki jih ni mogoče razdeliti na sestavne dele. Vendar pa je danes znanstvenikom uspelo nekatere od njih razdeliti. Strukturo in lastnosti teh drobnih predmetov preučuje fizika delcev.

Najmanjši delci, ki sestavljajo vso snov, so znani že od antičnih časov. Vendar pa se za ustanovitelje tako imenovanega "atomizma" štejejo filozofi Stara Grčija Levkipa in njegovega bolj znanega učenca Demokrita. Predvideva se, da je slednji skoval izraz "atom". Iz starogrščine je "atomos" preveden kot "nedeljiv", kar določa poglede starodavnih filozofov.

Kasneje je postalo znano, da je atom še vedno mogoče razdeliti na dva fizična objekta - jedro in elektron. Slednji je pozneje postal prvi osnovni delec, ko je leta 1897 Anglež Joseph Thomson izvedel poskus s katodnimi žarki in ugotovil, da gre za tok enakih delcev z enako maso in nabojem.

Vzporedno s Thomsonovim delom Henri Becquerel, ki preučuje rentgensko sevanje, izvaja poskuse z uranom in odkriva nov videz sevanje. Leta 1898 je francoski par fizikov, Marie in Pierre Curie, proučeval različne radioaktivne snovi in odkril isto radioaktivno sevanje. Kasneje je bilo ugotovljeno, da je sestavljen iz delcev alfa (2 protona in 2 nevtrona) in delcev beta (elektronov), Becquerel in Curie pa bosta prejela Nobelovo nagrado. Marie Sklodowska-Curie pri svojih raziskavah z elementi, kot so uran, radij in polonij, ni upoštevala nobenih varnostnih ukrepov, vključno z uporabo rokavic. Zaradi tega jo je leta 1934 prehitela levkemija. V spomin na dosežke velikega znanstvenika je bil element, ki ga je odkril zakonca Curie, polonij, poimenovan v čast Marijine domovine - Polonia, iz latinščine - Poljska.

Fotografija s V. kongresa Solvay 1927. Poskusite najti vse znanstvenike iz tega članka na tej fotografiji.

Albert Einstein je od leta 1905 svoje publikacije posvetil nepopolnosti valovne teorije svetlobe, katere postulati so bili v nasprotju z rezultati eksperimentov. Kar je izjemnega fizika kasneje pripeljalo do ideje o "svetlobnem kvantu" - delu svetlobe. Kasneje, leta 1926, ga je ameriški fizikalni kemik Gilbert N. Lewis poimenoval "foton", preveden iz grškega "phos" ("svetloba").

Leta 1913 je britanski fizik Ernest Rutherford na podlagi rezultatov takrat že izvedenih poskusov ugotovil, da so mase jeder mnogih kemični elementi so večkratniki mase vodikovega jedra. Zato je predlagal, da je vodikovo jedro sestavni del jeder drugih elementov. V svojem poskusu je Rutherford obseval dušikov atom z alfa delci, ki so posledično oddali določen delec, ki ga je Ernest poimenoval "proton", iz drugega grškega "protos" (prvi, glavni). Kasneje je bilo eksperimentalno potrjeno, da je proton vodikovo jedro.

Očitno proton ni edini komponento jedra kemičnih elementov. To idejo vodi dejstvo, da bi se dva protona v jedru odbijala in atom bi takoj razpadel. Zato je Rutherford domneval o prisotnosti drugega delca, ki ima maso enako masi protona, vendar je nenabit. Nekateri poskusi znanstvenikov o interakciji radioaktivnih in lažjih elementov so jih pripeljali do odkritja še enega novega sevanja. Leta 1932 je James Chadwick ugotovil, da je sestavljen iz tistih zelo nevtralnih delcev, ki jih je imenoval nevtroni.

Tako so bili odkriti najbolj znani delci: foton, elektron, proton in nevtron.

Poleg tega je odkritje novih podjedrskih objektov postalo vse pogostejši dogodek in v tem trenutku Znanih je približno 350 delcev, ki jih na splošno štejemo za »elementarne«. Tisti od njih, ki še niso bili razdeljeni, veljajo za brezstrukturne in se imenujejo "temeljni".

Kaj je spin?

Preden nadaljujemo z nadaljnjimi inovacijami na področju fizike, je treba določiti značilnosti vseh delcev. Najbolj znan je poleg mase in električnega naboja tudi spin. Ta količina se drugače imenuje "notranji kotni moment" in nikakor ni povezana z gibanjem podjedrskega objekta kot celote. Znanstveniki so lahko zaznali delce s spinom 0, ½, 1, 3/2 in 2. Če želite vizualizirati, čeprav poenostavljeno, vrtenje kot lastnost predmeta, razmislite o naslednjem primeru.

Naj ima predmet vrtenje enako 1. Potem se bo tak predmet, ko se zavrti za 360 stopinj, vrnil v prvotni položaj. Na letalu je lahko ta predmet svinčnik, ki bo po 360-stopinjskem obratu končal v začetni položaj. V primeru ničelnega vrtenja bo ne glede na to, kako se predmet vrti, vedno videti enako, na primer enobarvna krogla.

Za ½ vrtenja boste potrebovali predmet, ki ohrani svoj videz, ko ga zavrtite za 180 stopinj. Lahko je isti svinčnik, le simetrično nabrušen na obeh straneh. Vrtenje 2 bo zahtevalo ohranitev oblike pri vrtenju za 720 stopinj, vrtenje 3/2 pa bo zahtevalo 540.

Ta lastnost je zelo velika vrednost za fiziko delcev.

Standardni model delcev in interakcij

Imeti impresiven nabor mikropredmetov, ki sestavljajo svet okoli nas, so se znanstveniki odločili, da jih strukturirajo in tako je nastala znana teoretična struktura, imenovana »Standardni model«. Opisuje tri interakcije in 61 delcev z uporabo 17 osnovnih delcev, od katerih je nekatere napovedala že dolgo pred odkritjem.

Tri interakcije so:

Elektromagnetno. Pojavlja se med električno nabitimi delci. V preprostem primeru, znanem iz šole, se nasprotno nabiti predmeti privlačijo, enako nabiti pa odbijajo. To se zgodi preko tako imenovanega nosilca elektromagnetne interakcije - fotona.
Močna, sicer znana kot jedrska interakcija. Kot pove že ime, se njegovo delovanje razširi na objekte reda atomskega jedra; odgovoren je za privlačnost protonov, nevtronov in drugih delcev, ki so tudi sestavljeni iz kvarkov. Močna interakcija prenašajo gluoni.
Šibko. Učinkovito na razdaljah, ki so tisoč manjše od velikosti jedra. V tej interakciji sodelujejo leptoni in kvarki ter njihovi antidelci. Še več, v primeru šibka interakcija se lahko spremenijo drug v drugega. Nosilci so bozoni W+, W− in Z0.

Tako je bil standardni model oblikovan na naslednji način. Vključuje šest kvarkov, iz katerih so sestavljeni vsi hadroni (delci, ki so podvrženi močni interakciji):

zgornji(u);
Začaran (c);
res(t);
Spodnji (d);
Čudno(i);
Čudovito (b).

Jasno je, da imajo fiziki veliko epitetov. Ostalih 6 delcev so leptoni. To so osnovni delci s spinom ½, ki ne sodelujejo pri močni interakciji.

elektron;
elektronski nevtrino;
mion;
mionski nevtrino;
Tau lepton;
Tau nevtrino.

In tretja skupina standardnega modela so merilni bozoni, ki imajo spin enak 1 in so predstavljeni kot nosilci interakcij:

Gluon – močan;
Foton – elektromagnetni;
Z-bozon - šibek;
W bozon je šibek.

Sem sodi tudi nedavno odkriti delec s spinom 0, ki, preprosto povedano, daje inertno maso vsem drugim podjedrskim objektom.

Posledično je po standardnem modelu naš svet videti takole: vsa snov je sestavljena iz 6 kvarkov, ki tvorijo hadrone, in 6 leptonov; vsi ti delci lahko sodelujejo v treh interakcijah, katerih nosilci so merilni bozoni.

Slabosti standardnega modela

Še pred odkritjem Higgsovega bozona, zadnjega delca, predvidenega s standardnim modelom, pa so znanstveniki presegli njegove meje. Osupljiv primer obstaja tako imenovani »gravitacijske interakcije«, ki je danes enaka drugim. Verjetno je njegov nosilec delec s spinom 2, ki nima mase in ga fiziki še niso uspeli odkriti - "graviton".

Poleg tega standardni model opisuje 61 delcev, danes pa je človeštvu znanih že več kot 350 delcev. To pomeni, da na doseženo delo teoretični fiziki še ni končan.

Klasifikacija delcev

Da bi jim olajšali življenje, so fiziki vse delce združili glede na njihove strukturne značilnosti in druge značilnosti. Razvrstitev temelji na naslednjih merilih:

Življenjska doba.
1. Stabilen. Ti vključujejo proton in antiproton, elektron in pozitron, foton in graviton. Obstoj stabilnih delcev ni časovno omejen, dokler so v prostem stanju, tj. ne komuniciraj z ničemer.
2. Nestabilen. Vsi ostali delci po določenem času razpadejo na svoje sestavne dele, zato jih imenujemo nestabilni. Na primer, muon živi le 2,2 mikrosekunde, proton pa 2,9 10 * 29 let, nato pa lahko razpade na pozitron in nevtralni pion.
Teža.
1. Brezmasni osnovni delci, ki so samo trije: foton, gluon in graviton.
2. Masivni delci so vse ostalo.
Pomen vrtenja.
1. Celoten vrtljaj, vklj. nič, imajo delce, imenovane bozoni.
2. Delci s polcelim spinom so fermioni.
Sodelovanje v interakcijah.
1. Hadroni (strukturni delci) so subnuklearni objekti, ki sodelujejo v vseh štirih vrstah interakcij. Prej je bilo omenjeno, da so sestavljeni iz kvarkov. Hadrone delimo na dve podvrsti: mezone (celoštevilski spin, bozoni) in barione (polceli spin, fermioni).
2. Fundamentalni (brezstrukturni delci). Ti vključujejo leptone, kvarke in merilne bozone (prej preberite - "Standardni model..").

Ko se seznanite s klasifikacijo vseh delcev, lahko na primer nekatere od njih natančno identificirate. Nevtron je torej fermion, hadron ali bolje rečeno barion in nukleon, torej ima polcelo število spinov, sestavljen je iz kvarkov in sodeluje v 4 interakcijah. Nukleon je skupno ime za protone in nevtrone.

Zanimivo je, da so nasprotniki Demokritovega atomizma, ki je napovedal obstoj atomov, trdili, da je vsaka snov na svetu razdeljena za nedoločen čas. Do neke mere se lahko izkaže, da imajo prav, saj je znanstvenikom atom že uspelo razdeliti na jedro in elektron, jedro na proton in nevtron, te pa na kvarke.
Demokrit je domneval, da imajo atomi jasen vzorec geometrijska oblika, zato »ostri« atomi ognja gorijo, grobe atome trdnih snovi trdno držijo skupaj njihovi štrleči deli, gladki atomi vode pa med interakcijo zdrsnejo, sicer tečejo.
Joseph Thomson je sestavil svoj model atoma, ki ga je videl kot pozitivno nabito telo, v katerega se je zdelo, da so elektroni "zataknjeni". Njegov model se je imenoval »model slivovega pudinga«.
Kvarki so svoje ime dobili po zaslugi ameriškega fizika Murrayja Gell-Manna. Znanstvenik je želel uporabiti besedo, ki je podobna zvoku račjega kvakanja (kwork). Toda v romanu Jamesa Joycea Finnegans Wake je v vrstici »Trije kvarki za gospoda Marka!« naletel na besedo »quark«, katere pomen ni natančno opredeljen in je možno, da jo je Joyce uporabil zgolj za rimo. Murray se je odločil delce poimenovati s to besedo, saj so takrat poznali samo tri kvarke.
Čeprav so fotoni, delci svetlobe, brez mase, se zdi, da v bližini črne luknje spremenijo svojo pot, saj jih privlači gravitacijska interakcija. Pravzaprav supermasivno telo ukrivlja prostor-čas, zato delci, tudi tisti brez mase, spremenijo svojo pot proti črni luknji (glej).
Veliki hadronski trkalnik je »hadronski« prav zato, ker trči dva usmerjena žarka hadronov, delcev z dimenzijami reda atomskega jedra, ki sodelujejo pri vseh interakcijah.

Najmanjši delček sladkorja je molekula sladkorja. Njihova struktura je takšna, da ima sladkor sladek okus. In struktura vodnih molekul je taka, da se čista voda ne zdi sladka.

4. Molekule so sestavljene iz atomov

In molekula vodika bo najmanjši delec snovi vodik. Najmanjši delci atomov so osnovni delci: elektroni, protoni in nevtroni.

Vsa znana snov na Zemlji in zunaj nje je sestavljena iz kemičnih elementov. Skupna količina naravni elementi - 94. Pri normalni temperaturi sta 2 od njih v tekočem stanju, 11 v plinastem stanju in 81 (vključno z 72 kovinami) v trdnem stanju. Tako imenovano »četrto agregatno stanje« je plazma, stanje, v katerem so negativno nabiti elektroni in pozitivno nabiti ioni v stalnem gibanju. Meja mletja je trdni helij, ki naj bi bil, kot je bilo ugotovljeno že leta 1964, enoatomski prah. TCDD ali 2, 3, 7, 8-tetraklorodibenzo-p-dioksin, odkrit leta 1872, je smrtonosen pri koncentraciji 3,1 × 10–9 mol/kg, kar je 150 tisočkrat močnejše od podobnega odmerka cianida.

Snov je sestavljena iz posameznih delcev. Molekule različne snovi so različni. 2 atoma kisika. To so polimerne molekule.

Samo o kompleksu: skrivnost najmanjšega delca v vesolju ali kako ujeti nevtrino

Standardni model fizike delcev je teorija, ki opisuje lastnosti in interakcije osnovnih delcev. Imajo tudi vsi kvarki električni naboj, večkratnik 1/3 osnovnega naboja. Njihovi antidelci so antileptoni (elektronov antidelec se iz zgodovinskih razlogov imenuje pozitron). Hiperoni, kot so delci Λ, Σ, Ξ in Ω, vsebujejo enega ali več s kvarkov, hitro razpadajo in so težji od nukleonov. Molekule so najmanjši delci snovi, ki še ohranijo svoje kemijske lastnosti.

Kakšne finančne ali druge koristi je mogoče pridobiti s tem delcem? Fiziki skomignejo z rameni. In tega res ne vedo. Nekoč je bilo preučevanje polprevodniških diod zgolj temeljna fizika, brez praktične uporabe.

Higgsov bozon je delec, ki je tako pomemben za znanost, da se ga je prijel vzdevek »božji delec«. Prav ta, kot verjamejo znanstveniki, daje maso vsem ostalim delcem. Ti delci začnejo razpadati takoj, ko se rodijo. Ustvarjanje delca zahteva ogromno energije, kot je tista, ki jo proizvede Veliki pok. Kar zadeva večjo velikost in težo superpartnerjev, znanstveniki menijo, da je bila simetrija porušena v skritem delu vesolja, ki ga ni mogoče videti ali najti. Na primer, svetlobo sestavljajo delci z ničelno maso, imenovani fotoni, ki prenašajo elektromagnetno silo. Podobno so gravitoni teoretični delci, ki prenašajo silo gravitacije. Znanstveniki še vedno poskušajo najti gravitone, vendar je to zelo težko, saj ti delci zelo slabo vplivajo na snov.