Najmanjši delci. Najmanjša opica na svetu. Najmanjše skulpture na svetu

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 bo ugotovljeno, da je sestavljen iz alfa (2 protona in 2 nevtrona) in beta delcev (elektronov), Becquerel in Curie pa bosta prejela Nobelova nagrada. 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.
• Močno, drugače - 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. Močno interakcijo izvajajo 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 čez nekaj časa 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 je proizvedel 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.

Svet in znanost nikoli ne mirujeta. Še pred kratkim so učbeniki fizike samozavestno zapisali, da je elektron najmanjši delec. Potem so mezoni postali najmanjši delci, nato bozoni. In zdaj je znanost odkrila novo najmanjši delec v vesolju- Planckova črna luknja. Res je, odprto je še vedno le v teoriji. Ta delec je razvrščen kot črna luknja, ker je njegov gravitacijski polmer večji ali enak valovni dolžini. Od vseh obstoječih črnih lukenj je Planckova najmanjša.

Življenjska doba teh delcev je prekratka, da bi jih bilo mogoče praktično zaznati. Vsaj za zdaj. In nastanejo, kot se običajno verjame, kot posledica jedrskih reakcij. Vendar ni le življenjska doba Planckovih črnih lukenj tista, ki preprečuje njihovo odkrivanje. Zdaj je to s tehničnega vidika žal nemogoče. Da bi sintetizirali Planckove črne luknje, je potreben energijski pospeševalnik z več kot tisoč elektronvolti.

Video:

Kljub hipotetičnemu obstoju tega najmanjšega delca v vesolju je njegovo praktično odkritje v prihodnosti povsem mogoče. Navsezadnje tudi legendarnega Higgsovega bozona še ne tako dolgo nazaj ni bilo mogoče odkriti. Za njegovo odkritje je bila ustvarjena naprava, za katero ni slišal le najbolj len prebivalec Zemlje - Veliki hadronski trkalnik. Zaupanje znanstvenikov v uspeh teh študij je pomagalo doseči senzacionalen rezultat. Higgsov bozon je trenutno najmanjši delec, katerega obstoj je praktično dokazan. Njegovo odkritje je zelo pomembno za znanost; vsem delcem je omogočilo pridobitev mase. In če delci ne bi imeli mase, vesolje ne bi moglo obstajati. V njej ni mogla nastati niti ena snov.

Kljub praktično dokazanemu obstoju tega delca, Higgsovega bozona, njegove praktične uporabe še niso izumili. Za zdaj je to le teoretično znanje. Toda v prihodnosti je vse mogoče. Vsa odkritja na področju fizike niso bila takoj praktična uporaba. Nihče ne ve, kaj se bo zgodilo čez sto let. Konec koncev, kot smo že omenili, svet in znanost nikoli ne mirujeta.

Kateri je najmanjši znani delec? Trenutno veljajo za najmanjše delce v vesolju. Najmanjši delec v vesolju je Planckov delec črna luknja(Planckova črna luknja), ki zaenkrat obstaja le v teoriji. Planckova črna luknja je najmanjša med vsemi črnimi luknjami (zaradi diskretnosti masnega spektra) in je nekakšen mejni objekt. Toda v vesolju so odkrili tudi najmanjši delec, ki ga zdaj natančno preučujejo.

Najbolj najvišja točka Rusija se nahaja na Kavkazu. Potem so mezoni postali najmanjši delci, nato bozoni. Ta delec je razvrščen kot črna luknja, ker je njegov gravitacijski polmer večji ali enak valovni dolžini. Od vseh obstoječih črnih lukenj je Planckova najmanjša.

In nastanejo, kot se običajno verjame, kot posledica jedrskih reakcij. Kljub hipotetičnemu obstoju tega najmanjšega delca v vesolju je njegovo praktično odkritje v prihodnosti povsem mogoče. Za njegovo odkritje je bila ustvarjena naprava, za katero ni slišal le najbolj len prebivalec Zemlje - Veliki hadronski trkalnik. Higgsov bozon je trenutno najmanjši delec, katerega obstoj je praktično dokazan.

In če delci ne bi imeli mase, vesolje ne bi moglo obstajati. V njej ni mogla nastati niti ena snov. Kljub praktično dokazanemu obstoju tega delca, Higgsovega bozona, njegove praktične uporabe še niso izumili. Naš svet je ogromen in vsak dan se v njem zgodi nekaj zanimivega, nenavadnega in fascinantnega. Ostanite z nami in se vsak dan naučite največ zanimiva dejstva z vsega sveta, oh nenavadni ljudje ali stvari, o stvaritvah narave ali človeka.

Elementarni delec je delec brez notranje strukture, torej ne vsebuje drugih delcev [pribl. 1]. Osnovni delci so temeljni objekti kvantne teorije polja. Lahko jih razvrstimo po spinu: fermioni imajo polovični spin, bozoni pa polni spin. Standardni model fizike delcev je teorija, ki opisuje lastnosti in interakcije osnovnih delcev.

Razvrščamo jih po sodelovanju v močni interakciji. Hadroni so definirani kot sestavljeni delci, ki močno medsebojno delujejo. Glej tudi parton (delec). Sem spadajo pion, kaon, J/ψ mezon in številne druge vrste mezonov. Jedrske reakcije in radioaktivni razpad lahko pretvori en nuklid v drugega.

Atom je sestavljen iz majhnega, težkega, pozitivno nabitega jedra, ki ga obdaja razmeroma velik, lahek oblak elektronov. Obstajajo tudi kratkoživi eksotični atomi, pri katerih vlogo jedra (pozitivno nabitega delca) igra pozitron (pozitronij) ali pozitivni mion (muonij).

Na žalost jih še ni bilo mogoče nekako registrirati in obstajajo le v teoriji. In čeprav so bili danes predlagani poskusi za odkrivanje črnih lukenj, se možnost njihove izvedbe sooča s precejšnjo težavo. Nasprotno, majhne stvari lahko ostanejo neopažene, čeprav zaradi tega niso nič manj pomembne. Haraguan sphero (Sphaerodactylus ariasae) je najmanjši plazilec na svetu. Njegova dolžina je le 16-18 mm, njegova teža pa 0,2 grama.

Najmanjše stvari na svetu

Najmanjši virus z enoverižno DNA je prašičji cirkovirus. Za prejšnje stoletje Znanost je naredila velik korak k razumevanju prostranosti vesolja in njegovih mikroskopskih gradbenih materialov.

Včasih je za najmanjši delec veljal atom. Nato so znanstveniki odkrili proton, nevtron in elektron. Zdaj vemo, da se delci lahko razbijejo skupaj (kot v velikem hadronskem trkalniku) na še več delcev, kot so kvarki, leptoni in celo antimaterija. Težava je le v določitvi, kaj je manj. Torej nekateri delci nimajo mase, nekateri imajo negativno maso. Rešitev tega vprašanja je enaka deljenju z nič, to je nemogoče.

Mislite, da je nekaj v tem?, namreč: Najmanjši Higgsov delec.

In čeprav takšne strune nimajo fizikalnih parametrov, nas človeška težnja po opravičevanju vsega pripelje do zaključka, da so to najmanjši objekti v vesolju. Astronomija in teleskopi → Vprašanje in odgovor astronoma in astrofizika → Kaj mislite, da je v tem?, namreč...

Najmanjši virus

Dejstvo je, da je za sintezo takšnih delcev potrebno v pospeševalniku doseči energijo 1026 elektronvoltov, kar je tehnično nemogoče. Masa takih delcev je približno 0,00001 grama, polmer pa 1/1034 metra. Valovna dolžina takšne črne luknje je primerljiva z velikostjo njenega gravitacijskega polmera.

Kje se nahaja Zemlja v vesolju? Kaj se je zgodilo v vesolju prej veliki pok? Kaj se je zgodilo pred nastankom vesolja? Koliko je staro vesolje? Kot se je izkazalo, to ni bilo edino strelivo v zbirki 13-letnega dečka.« Struktura takih delcev je kritično minimalna - nimajo skoraj nobene mase in sploh nimajo atomskega naboja, saj je jedro premajhno. Obstajajo številke, ki so tako neverjetno, neverjetno velike, da bi bilo potrebno celotno vesolje, da bi jih sploh zapisal.

Najmanjši predmeti, vidni s prostim očesom

Google, rojen leta 1920 kot način za ohranjanje zanimanja otrok velike številke. To je število, po Miltonu, v katerem je na prvem mestu 1, nato pa toliko ničel, kolikor jih lahko napišeš, preden se naveličaš. Če govorimo o največjem pomembno število, obstaja razumna trditev, da to dejansko pomeni, da morate najti največje število z vrednostjo, ki dejansko obstaja na svetu.

Tako bo masa Sonca v tonah manjša kot v funtih. Največje število s kakršno koli resnično uporabo na svetu - ali v tem primeru z resnično uporabo na svetovih - je verjetno ena najnovejših ocen števila vesolj v multiverzumu. To število je tako veliko, da človeški možgani dobesedno ne bodo mogli zaznati vseh teh različnih vesolj, saj so možgani sposobni le približnih konfiguracij.

Tukaj je zbirka najmanjših stvari na svetu, od drobnih igrač, miniaturnih živali in ljudi do hipotetičnega subatomskega delca. Atomi so najmanjši delci, na katere lahko razdelimo snov kemične reakcije. Nastal je najmanjši čajnik na svetu slavni mojster na keramiki Wu Ruishena in tehta le 1,4 grama. Leta 2004 je Rumaisa Rahman postala najmanjši novorojenček.

Odgovor na nenehno vprašanje: katera se je razvila s človeštvom.

Ljudje so nekoč mislili, da so zrna peska gradniki tega, kar vidimo okoli sebe. Atom so nato odkrili in mislili, da je nedeljiv, dokler ga niso razdelili, da bi razkrili protone, nevtrone in elektrone v njem. Prav tako se niso izkazali za najmanjše delce v vesolju, saj so znanstveniki odkrili, da so protoni in nevtroni sestavljeni iz treh kvarkov.

Doslej znanstveniki niso mogli videti nobenega dokaza, da je znotraj kvarkov karkoli in da je bil dosežen najbolj temeljni sloj snovi ali najmanjši delec v vesolju.

In tudi če so kvarki in elektroni nedeljivi, znanstveniki ne vedo, ali so najmanjši koščki snovi, ki obstajajo, ali pa vesolje vsebuje predmete, ki so še manjši.

Najmanjši delci v vesolju

Prihajajo v različnih okusih in velikostih, nekateri imajo neverjetne povezave, drugi v bistvu izhlapevajo drug drugega, mnogi od njih imajo fantastična imena: kvarki, sestavljeni iz barionov in mezonov, nevtronov in protonov, nukleonov, hiperonov, mezonov, barionov, nukleonov, fotonov, itd. .d.

Higgsov bozon je delec, ki je tako pomemben za znanost, da ga imenujejo "božji delec". Menijo, da določa maso vseh drugih. O elementu so prvič teoretizirali leta 1964, ko so se znanstveniki spraševali, zakaj so nekateri delci masivnejši od drugih.

Higgsov bozon je povezan s tako imenovanim Higgsovim poljem, ki naj bi napolnilo vesolje. Dva elementa (kvant Higgsovega polja in Higgsov bozon) sta odgovorna za to, da drugim dajeta maso. Ime je dobil po škotskem znanstveniku Petru Higgsu. S pomočjo 14. marca 2013 je bila uradno objavljena potrditev obstoja Higgsovega bozona.

Mnogi znanstveniki trdijo, da je Higgsov mehanizem rešil manjkajoči del uganke za dokončanje obstoječega "standardnega modela" fizike, ki opisuje znane delce.

Higgsov bozon je temeljno določil maso vsega, kar obstaja v vesolju.

Kvarki (kar pomeni kvarke) so gradniki protonov in nevtronov. Nikoli niso sami, obstajajo samo v skupinah. Očitno se sila, ki povezuje kvarke, povečuje z razdaljo, tako da dlje kot greš, težje jih bo ločiti. Zato prosti kvarki v naravi nikoli ne obstajajo.

Kvarki so osnovni delci so brez strukture, koničasti velik približno 10-16 cm .

Na primer, protoni in nevtroni so sestavljeni iz treh kvarkov, pri čemer protoni vsebujejo dva enaka kvarka, medtem ko imajo nevtroni dva različna.

Supersimetrija

Znano je, da so temeljni »gradniki« snovi, fermioni, kvarki in leptoni, varuhi sile, bozoni, pa fotoni in gluoni. Teorija supersimetrije pravi, da se fermioni in bozoni lahko transformirajo drug v drugega.

Predvidena teorija pravi, da za vsak delec, ki ga poznamo, obstaja soroden delec, ki ga še nismo odkrili. Na primer, za elektron je selektron, kvark je skvark, foton je fotin in higgs je higgsino.

Zakaj zdaj ne opazujemo te supersimetrije v vesolju? Znanstveniki verjamejo, da so veliko težji od svojih navadnih bratrancev in težji kot so, krajša je njihova življenjska doba. Pravzaprav začnejo propadati takoj, ko nastanejo. Ustvarjanje supersimetrije zahteva precej veliko količino energije, ki je obstajala le kmalu po velikem poku in bi jo morda lahko ustvarili v velikih pospeševalnikih, kot je Large Hadron Collider.

Glede tega, zakaj je nastala simetrija, fiziki teoretizirajo, da je bila simetrija morda porušena v nekem skritem sektorju vesolja, ki ga ne moremo videti ali se ga dotakniti, ampak ga lahko samo gravitacijsko občutimo.

Nevtrino

Nevtrini so lahki subatomski delci, ki žvižgajo povsod s hitrostjo blizu svetlobne. Pravzaprav skozi vaše telo vsak trenutek teče bilijon nevtrinov, čeprav le redko pridejo v interakcijo z običajno snovjo.

Nekateri prihajajo od sonca, drugi pa od kozmični žarki interakcijo z zemeljsko atmosfero in astronomskimi viri, kot so eksplozije zvezd Rimska cesta in druge oddaljene galaksije.

Antimaterija

Vsi normalni delci naj bi imeli antimaterijo z enako maso, vendar z nasprotnim nabojem. Ko se materija srečata, se uničita. Na primer, delec antimaterije protona je antiproton, medtem ko se antimaterijski partner elektrona imenuje pozitron. Antimaterija se nanaša na tiste, ki so jih ljudje lahko identificirali.

Gravitoni

Na območju kvantna mehanika vse temeljne sile prenašajo delci. Svetlobo na primer sestavljajo brezmasni delci, imenovani fotoni, ki nosijo elektromagnetno silo. Prav tako je graviton teoretični delec, ki prenaša silo gravitacije. Znanstveniki še niso odkrili gravitonov, ki jih je težko najti, ker tako slabo vplivajo na snov.

Niti energije

V poskusih drobni delci, kot so kvarki in elektroni, delujejo kot posamezne točke snovi brez prostorske porazdelitve. Toda koničasti predmeti zapletajo zakone fizike. Ker se točki nemogoče neskončno približati, saj aktivne sile, lahko postanejo neskončno velike.

Zamisel, imenovana teorija superstrun, bi lahko rešila ta problem. Teorija pravi, da so vsi delci, namesto da bi bili točkasti, pravzaprav majhne niti energije. To pomeni, da so vsi predmeti v našem svetu sestavljeni iz vibrirajočih niti in membran energije.
Nič ne more biti neskončno blizu niti, ker bo en del vedno nekoliko bližje od drugega. Zdi se, da ta vrzel rešuje nekatere težave z neskončnostjo, zaradi česar je ideja privlačna za fizike. Vendar znanstveniki še vedno nimajo eksperimentalnih dokazov, da je teorija strun pravilna.

Drug način reševanja problema točke je reči, da prostor sam po sebi ni neprekinjen in gladek, ampak je dejansko sestavljen iz diskretnih slikovnih pik ali zrn, ki se včasih imenujejo prostorsko-časovna struktura. V tem primeru se delca ne bosta mogla približevati v nedogled, ker morata biti vedno ločena najmanjša velikost zrna prostora.

Točka črne luknje

Drugi kandidat za naziv najmanjšega delca v vesolju je singularnost (ena točka) v središču črne luknje. Črne luknje nastanejo, ko se snov zgosti v prostor, ki je dovolj majhen, da ga gravitacija zgrabi, kar povzroči, da se snov povleče navznoter in se na koncu zgosti v eno samo točko neskončne gostote. Vsaj glede na trenutne zakone fizike.

Toda večina strokovnjakov ne misli, da so črne luknje resnično neskončno goste. Verjamejo, da je ta neskončnost rezultat notranji konflikt med dvema trenutnima teorijama - splošna teorija relativnost in kvantna mehanika. Predlagajo, da bo prava narava črnih lukenj razkrita, ko bo mogoče oblikovati teorijo kvantne gravitacije.

Planckova dolžina

Niti energije in celo najmanjši delec v vesolju je lahko velik kot "planckova dolžina".

Dolžina palice je 1,6 x 10 -35 metrov (pred številko 16 je 34 ničel in decimalna vejica) - nerazumljivo majhno merilo, ki ga povezujemo z različnimi vidiki fizike.

Planckova dolžina je »naravna enota« za merjenje dolžine, ki jo je predlagal nemški fizik Max Planck.

Planckova dolžina je prekratka, da bi jo kateri koli instrument lahko izmeril, a poleg tega naj bi predstavljala teoretično mejo najkrajše merljive dolžine. V skladu z načelom negotovosti noben instrument nikoli ne bi smel izmeriti nič manj, ker je v tem obsegu vesolje verjetnostno in negotovo.

Ta lestvica velja tudi za ločnico med splošno teorijo relativnosti in kvantno mehaniko.

Planckova dolžina ustreza razdalji, kjer je gravitacijsko polje tako močno, da lahko začne ustvarjati črne luknje iz energije polja.

Očitno je zdaj najmanjši delec v vesolju približno velik kot deska: 1,6 x 10 −35 metrov.

Co šolskih dni Znano je bilo, da ima najmanjši delec v vesolju, elektron, negativen naboj in zelo majhno maso, ki je enaka 9,109 x 10 - 31 kg, klasični radij elektrona pa je 2,82 x 10 -15 m.

Vendar pa fiziki že operirajo z najmanjšimi delci v vesolju, s Planckovo velikostjo, ki je približno 1,6 x 10 −35 metrov.