?ta znamo o ?esticama manjim od atoma? A koja je najmanja ?estica u svemiru?

Svijet oko nas... Ko se od nas nije divio njegovoj o?aravaju?oj ljepoti? Njegovo no?no nebo bez dna, posuto milijardama svetlucavih misterioznih zvezda i toplina njegove ne?ne sun?eve svetlosti. Smaragdna polja i ?ume, burne rijeke i bezgrani?na morska prostranstva. Sjajni vrhovi veli?anstvenih planina i rasko?nih alpskih livada. Jutarnja rosa i slavujev tril u zoru. Mirisna ru?a i tihi ?ubor potoka. U?areni zalazak sunca i blagi ?u?taj brezovog gaja...

Da li je mogu?e zamisliti ne?to ljep?e od svijeta oko nas?! Sna?nije i impresivnije? I, u isto vrijeme, krhkiji i nje?niji? Sve je ovo svijet u kojem di?emo, volimo, radujemo se, radujemo se, patimo i tugujemo... Sve je to na? svijet. Svijet u kojem ?ivimo, koji osje?amo, koji vidimo i koji barem nekako razumijemo.

Me?utim, mnogo je raznovrsniji i slo?eniji nego ?to se na prvi pogled ?ini. Znamo da se rasko?ne livade ne bi pojavile bez fantasti?nog nemira beskrajnog plesa fleksibilnih zelenih vlati trave, bujnog drve?a obu?enog u smaragdne haljine - bez velikog li??a na svojim granama, i zlatnih pla?a - bez brojnih svjetlucavih zrnaca pijeska koji ?kripi pod bosim nogama na zracima ljetnog blagog sunca. Veliko se uvek sastoji od malog. Mali - od jo? malog. A ovaj niz, vjerovatno, nema ograni?enja.

Stoga se vlati trave i zrnca pijeska sastoje od molekula koji su formirani od atoma. Atomi se, kao ?to znate, sastoje od elementarnih ?estica - elektrona, protona i neutrona. Ali oni, kako se vjeruje, nisu kona?ni autoritet. Moderna nauka tvrdi da se protoni i neutroni, na primjer, sastoje od hipoteti?kih energetskih klastera - kvarkova. Postoji pretpostavka da postoji jo? manja ?estica - preon, koja je jo? nevidljiva, nepoznata, ali pretpostavljena.

Svijet molekula, atoma, elektrona, protona, neutrona, fotona itd. pozvao mikrosvet. On je osnova makrokosmos- svijet ?ovjeka i s njim srazmjerne veli?ine na na?oj planeti i mega svijet- svijet zvijezda, galaksija, Univerzuma i Kosmosa. Svi ovi svjetovi su me?usobno povezani i ne postoje jedan bez drugog.

Ve? smo upoznali mega svijet u izvje?taju o na?oj prvoj ekspediciji. „Dah Univerzuma. Prvo putovanje" i ve? imamo ideju o udaljenim galaksijama i Univerzumu. Na tom opasnom putovanju otkrili smo svijet tamne materije i tamne energije, istra?ili dubine crnih rupa, stigli do vrhova svjetlucavih kvazara i nekim ?udom izbjegli Veliki prasak i ni?ta manje Big Crunch. Univerzum se pojavio pred nama u svoj svojoj ljepoti i veli?ini. Tokom na?eg putovanja, shvatili smo da se zvijezde i galaksije ne pojavljuju same od sebe, ve? su se mukotrpno, milijardama godina, formirale od ?estica i atoma.

?estice i atomi ?ine cijeli svijet oko nas. Upravo oni, u svojim bezbrojnim i raznolikim kombinacijama, mogu se pojaviti pred nama ili u obliku prekrasne holandske ru?e, ili u obliku te?ke gomile tibetanskih stijena. Sve ?to vidimo sastoji se od ovih misterioznih predstavnika tajanstvenog mikrosvet. Za?to "misteriozan", a za?to "misteriozan"? Jer ?ovje?anstvo, na?alost, jo? uvijek vrlo malo zna o ovom svijetu i njegovim predstavnicima.

Nemogu?e je zamisliti modernu nauku o mikrokosmosu bez spominjanja elektrona, protona ili neutrona. U bilo kom referentnom materijalu iz fizike ili hemije na?i ?emo njihovu masu do devete decimale, njihov elektri?ni naboj, ?ivotni vijek i tako dalje. Na primjer, u skladu sa ovim priru?nikom, elektron ima masu od 9,10938291 (40) x 10 -31 kg, elektri?ni naboj - minus 1,602176565 (35) x 10 -19 C, ?ivotni vijek - beskona?nost ili najmanje 4,6 x 10 26 godina (Vikipedija).

Ta?nost odre?ivanja parametara elektrona je impresivna, a ponos na nau?na dostignu?a civilizacije ispunjava na?a srca! Istina, istovremeno se uvla?e i neke sumnje koje se, uz svu ?elju, ne mogu u potpunosti otjerati. Odrediti masu elektrona jednaku milijardu - milijardu - milijarditog dijela kilograma, pa ?ak i izmjeriti je na devetu decimalu, vjerujem da nije lak zadatak, ba? kao i mjerenje vijeka trajanja elektrona na 4.600.000.000.000.000.000.000.000 godina .

?tavi?e, niko nikada nije video ba? ovaj elektron. Najsavremeniji mikroskopi omogu?avaju da se vidi samo elektronski oblak oko jezgra atoma, unutar kojeg se, kako smatraju nau?nici, elektron kre?e velikom brzinom (slika 1). Jo? ne znamo sa sigurno??u ni veli?inu elektrona, ni njegov oblik, ni brzinu njegove rotacije. U stvarnosti, znamo vrlo malo o elektronu, kao io protonu i neutronu. Mo?emo samo naga?ati i naga?ati. Na?alost, za danas imamo sve na?e mogu?nosti.

Rice. 1. Fotografija elektronskih oblaka koju su snimili fizi?ari Harkovskog instituta za fiziku i tehnologiju u septembru 2009.

Ali elektron ili proton su najmanje elementarne ?estice koje ?ine atom bilo koje supstance. A ako nam na?a tehni?ka sredstva prou?avanja mikrosvijeta jo? ne dozvoljavaju da vidimo ?estice i atome, mo?da mo?emo po?eti s ne?im o sve poznatiji? Na primjer, iz molekula! Sastoji se od atoma. Molekul je ve?i i razumljiviji objekt, koji se, vrlo mogu?e, dublje prou?ava.

Na?alost, moram vas ponovo razo?arati. Molekule su nam razumljive samo na papiru u obliku apstraktnih formula i crte?a njihove pretpostavljene strukture. Jo? uvijek ne mo?emo dobiti jasnu sliku molekula s izra?enim vezama izme?u atoma.

U avgustu 2009. godine, koriste?i tehnologiju mikroskopije atomske sile, evropski istra?iva?i su po prvi put uspeli da dobiju sliku strukture prili?no velikog molekula pentacena (C 22 H 14). Najsavremenija tehnologija omogu?ila je da se vidi samo pet prstenova koji odre?uju strukturu ovog ugljikovodika, kao i mrlje pojedina?nih atoma ugljika i vodika (slika 2). I to je sve ?to mo?emo da uradimo za sada...

Rice. 2. Strukturni prikaz molekule pentacena (gore)

i njena fotografija (ispod)

S jedne strane, dobijene fotografije nam omogu?avaju da tvrdimo da put koji su odabrali kemi?ari, opisuju?i sastav i strukturu molekula, vi?e nije upitan, ali, s druge strane, mo?emo samo naga?ati da

Kako, uostalom, dolazi do kombinacije atoma u molekuli, a elementarnih ?estica - u atomu? Za?to su ove atomske i molekularne veze stabilne? Kako nastaju, koje snage ih podr?avaju? Kako izgleda elektron, proton ili neutron? Kakva je njihova struktura? ?ta je atomsko jezgro? Kako proton i neutron koegzistiraju u istom prostoru i za?to odbijaju elektron iz njega?

Mnogo je pitanja ove vrste. Odgovori tako?e. Istina, mnogi odgovori temelje se samo na pretpostavkama koje pokre?u nova pitanja.

Moji prvi poku?aji da proniknem u misterije mikrosvijeta nai?li su na prili?no povr?an prikaz savremene nauke mnogih fundamentalnih saznanja o strukturi objekata mikrosvijeta, o principima njihovog funkcionisanja, o sistemima njihovih me?usobnih veza i odnosa. Pokazalo se da ?ovje?anstvo jo? uvijek ne razumije kako je jezgro atoma i njegove sastavne ?estice - elektroni, protoni i neutroni - raspore?eni. Imamo samo op?te ideje o tome ?ta se zapravo de?ava u procesu fisije atomskog jezgra, koji doga?aji se mogu desiti tokom dugog toka ovog procesa.

Prou?avanje nuklearnih reakcija bilo je ograni?eno na promatranje procesa i utvr?ivanje odre?enih uzro?no-posljedi?nih veza, izvedenih eksperimentalno. Istra?iva?i su nau?ili samo odrediti pona?anje odre?ene ?estice pod ovim ili drugim udarom. To je sve! Bez razumijevanja njihove strukture, bez otkrivanja mehanizama interakcije! Samo pona?anje! Na osnovu ovakvog pona?anja odre?ene su zavisnosti pojedinih parametara i, radi ve?e va?nosti, ovi eksperimentalni podaci su obu?eni u vi?erazinske matemati?ke formule. To je cela teorija!

Na?alost, to je bilo dovoljno da se hrabro krene u izgradnju nuklearnih elektrana, raznih akceleratora, sudara?a i stvaranja nuklearnih bombi. Dobiv?i primarno znanje o nuklearnim procesima, ?ovje?anstvo se odmah uklju?ilo u nevi?enu utrku za posjedovanje mo?ne energije koja mu je podlo?na.

Naglo je porastao broj zemalja s nuklearnim kapacitetima u slu?bi. Nuklearne rakete u ogromnom broju gledale su prijete?e prema neprijateljskim susjedima. Po?ele su se pojavljivati nuklearne elektrane koje kontinuirano proizvode jeftinu elektri?nu energiju. Ogromna sredstva su potro?ena na nuklearni razvoj sve vi?e i vi?e novih dizajna. Nauka je, poku?avaju?i da pogleda unutar atomskog jezgra, intenzivno podizala supermoderne akceleratore ?estica.

Me?utim, materija nije stigla do strukture atoma i njegovog jezgra. Fascinacija potragom za sve vi?e i vi?e novih ?estica i potraga za Nobelovim regalijama potisnula je u drugi plan duboko prou?avanje strukture atomskog jezgra i njegovih sastavnih ?estica.

Ali povr?no znanje o nuklearnim procesima odmah se pokazalo negativno tokom rada nuklearnih reaktora i izazvalo pojavu spontanih nuklearnih lan?anih reakcija u nizu situacija.

Ova lista daje datume i lokacije nastanka spontanih nuklearnih reakcija:

21.08.1945. SAD, Los Alamos National Laboratory.

21. maja 1946. godine. SAD, Los Alamos National Laboratory.

15.03.1953. SSSR, ?eljabinsk-65, proizvodno udru?enje Mayak.

21.04.1953. SSSR, ?eljabinsk-65, proizvodno udru?enje Mayak.

16.06.1958. SAD, Oak Ridge, Y-12 Radiochemical Plant.

15.10.1958. Jugoslavija, Institut B. Kidri?.

30. decembra 1958 SAD, Los Alamos National Laboratory.

01/03/1963. SSSR, Tomsk-7, Sibirski hemijski kombinat.

23.07.1964. SAD, Woodryver, Radiohemijsko postrojenje.

30. decembra 1965 Belgija, Mol.

05.03.1968. SSSR, ?eljabinsk-70, VNIITF.

10. decembra 1968 SSSR, ?eljabinsk-65, proizvodno udru?enje Mayak.

26. maja 1971. godine SSSR, Moskva, Institut za atomsku energiju.

13. decembra 1978. SSSR, Tomsk-7, Sibirski hemijski kombinat.

23.09.1983. Argentina, Reaktor RA-2.

15. maja 1997 Rusija, Novosibirsk, fabrika hemijskih koncentrata.

17.06.1997. Rusija, Sarov, VNIIEF.

30.09.1999 Japan, Tokaimura, Pogon za proizvodnju nuklearnog goriva.

Ovom spisku treba dodati brojne nesre?e sa vazdu?nim i podvodnim nosa?ima nuklearnog oru?ja, incidente u preduze?ima nuklearnog gorivnog ciklusa, vanredne situacije u nuklearnim elektranama, vanredne situacije prilikom testiranja nuklearnih i termonuklearnih bombi. Tragedija ?ernobila i Fuku?ime zauvek ?e ostati u na?em se?anju. Iza ovih katastrofa i vanrednih situacija stoje hiljade mrtvih ljudi. I to te tjera da razmi?lja? veoma ozbiljno.

Zastra?uju?a je samo pomisao na rad nuklearnih elektrana koje mogu momentalno pretvoriti cijeli svijet u kontinuiranu radioaktivnu zonu. Na?alost, ove zabrinutosti su osnovane. Prije svega, ?injenica da su tvorci nuklearnih reaktora u svom radu koristili ne temeljno znanje, ve? konstataciju odre?enih matemati?kih zavisnosti i pona?anja ?estica, na osnovu kojih je izgra?ena opasna nuklearna struktura. Za nau?nike su nuklearne reakcije do sada bile svojevrsna "crna kutija" koja funkcioni?e pod uslovom ispunjenja odre?enih radnji i zahteva.

Me?utim, ako se ne?to po?ne doga?ati u ovoj „kutiji“ i to „ne?to“ nije opisano uputama i prelazi okvire ste?enog znanja, onda se mi, osim vlastitog herojstva i neintelektualnog rada, ne mo?emo ni?emu suprotstaviti. nuklearnom elementu koji je izbio. Mase ljudi prisiljene su jednostavno ponizno ?ekati nadolaze?u opasnost, pripremati se za stra?ne i neshvatljive posljedice, kre?u?i se na sigurnu, po njihovom mi?ljenju, udaljenost. Nuklearni stru?njaci u ve?ini slu?ajeva samo slije?u ramenima, mole se i ?ekaju pomo? vi?ih sila.

Japanski nuklearni nau?nici, naoru?ani najsavremenijom tehnologijom, jo? uvijek ne mogu obuzdati nuklearnu elektranu u Fuku?imi, koja je odavno bez struje. Mogu samo da konstatuju da je 18. oktobra 2013. godine nivo radijacije u podzemnim vodama prema?io normu za vi?e od 2.500 puta. Dan kasnije nivo radioaktivnih materija u vodi porastao je skoro 12.000 puta! Za?to?! Japanski stru?njaci jo? ne mogu odgovoriti na ovo pitanje niti zaustaviti ove procese.

Rizik stvaranja atomske bombe bio je nekako opravdan. Napeta vojno-politi?ka situacija na planeti zahtijevala je nevi?ene mjere odbrane i napada od strane protivni?kih zemalja. Pokoravaju?i se situaciji, atomski istra?iva?i su riskirali, ne upu?taju?i se u suptilnosti strukture i funkcioniranja elementarnih ?estica i atomskih jezgara.

Me?utim, u vrijeme mira morala je po?eti izgradnja nuklearnih elektrana i sudara?a svih vrsta samo pod uslovom, ?ta nauka je potpuno otkrila strukturu atomskog jezgra, i elektrona, i neutrona, i protona, i njihove odnose.?tavi?e, nuklearne reakcije u nuklearnim elektranama moraju biti strogo kontrolisane. Ali stvarno i efikasno mo?ete upravljati samo onim ?to u potpunosti znate. Pogotovo ako se radi o najmo?nijoj vrsti energije dana?njice koju nije nimalo lako obuzdati. To se, naravno, ne de?ava. Ne samo prilikom izgradnje nuklearnih elektrana.

Trenutno postoji 6 razli?itih sudara?a u Rusiji, Kini, SAD-u i Evropi - mo?ni akceleratori nadolaze?ih tokova ?estica, koji ih ubrzavaju do velike brzine, daju?i ?esticama visoku kineti?ku energiju, da bi ih potom gurnuli jednu u drugu. Svrha sudara je prou?avanje produkata sudara ?estica u nadi da ?e se u procesu njihovog raspadanja mo?i vidjeti ne?to novo i jo? uvijek nepoznato.

Jasno je da su istra?iva?i veoma zainteresovani da vide ?ta ?e biti od svega ovoga. Brzina sudara ?estica i nivo finansiranja nau?nih istra?ivanja se pove?avaju, ali znanje o strukturi sudara ostaje isto mnogo, mnogo godina. Jo? uvijek nema potkrijepljenih predvi?anja o rezultatima planiranih studija, a ni ne mo?e biti. Ne slu?ajno. Svjesni smo da je mogu?e nau?no predvidjeti samo pod uslovom ta?nog i provjerenog poznavanja barem detalja predvi?enog procesa. Moderna nauka jo? nema takva znanja o elementarnim ?esticama. U ovom slu?aju, mo?e se pretpostaviti da je glavni princip postoje?ih istra?iva?kih metoda pozicija: "Poku?ajmo to u?initi - da vidimo ?ta ?e se dogoditi." Na?alost.

Stoga je sasvim prirodno da se danas sve ?e??e raspravlja o pitanjima koja se ti?u opasnosti od eksperimenata koji su u toku. Ne radi se ?ak ni o mogu?nosti da se u toku eksperimenata pojave mikroskopske crne rupe, koje, rastu?i, mogu progutati na?u planetu. Ne vjerujem ba? u takvu mogu?nost, barem na sada?njem nivou i fazi mog intelektualnog razvoja.

Ali postoji ozbiljnija i stvarnija opasnost. Na primjer, na Velikom hadronskom sudara?u, struje protona ili olovnih jona se sudaraju u razli?itim konfiguracijama. ?ini se, kakva prijetnja mo?e do?i od mikroskopske ?estice, pa ?ak i ispod zemlje, u tunelu, umotanom u mo?nu metalnu i betonsku za?titu? ?estica te?ine 1.672 621 777 (74) x 10 -27 kg i ?vrsti vi?etonski tunel od vi?e od 26 kilometara u debljini te?kog tla su jasno neuporedive kategorije.

Me?utim, prijetnja postoji. Prilikom provo?enja eksperimenata, vrlo je vjerojatno da ?e do?i do nekontroliranog osloba?anja ogromne koli?ine energije, koja ?e se pojaviti ne samo kao rezultat prekida intranuklearnih sila, ve? i kao rezultat energije koja se nalazi unutar protona ili olova. joni. Nuklearna eksplozija moderne balisti?ke rakete, zasnovana na osloba?anju intranuklearne energije atoma, ne?e se ?initi stra?nijom od novogodi?njeg krekera u usporedbi s najja?om energijom koja se mo?e osloboditi tijekom uni?tavanja elementarnih ?estica. Mo?emo iznenada pustiti fantasti?nog duha iz boce. Ali ne ono popustljivo dobrodu?no i majstorsko koje se samo pokorava i pokorava, ve? nekontrolisano, svemo?no i nemilosrdno ?udovi?te koje ne zna za milost i nemilost. I ne?e biti fantasti?no, ve? sasvim stvarno.

Ali najgore je to ?to, kao u nuklearnoj bombi, lan?ana reakcija mo?e zapo?eti u sudara?u, osloba?aju?i sve vi?e i vi?e porcija energije i uni?tavaju?i sve ostale elementarne ?estice. Pritom, uop?e nije va?no od ?ega ?e se sastojati - metalne konstrukcije tunela, betonski zidovi ili stijene. Energija ?e se osloba?ati posvuda, kidaju?i sve ?to je povezano ne samo sa na?om civilizacijom, ve? i sa ?itavom planetom. U trenu od na?e slatke plave ljepote mogu ostati samo jadni bezobli?ni komadi?i koji lete po velikim i nepreglednim prostranstvima Univerzuma.

Ovo je, naravno, u?asan, ali sasvim stvaran scenario, i mnogi Evropljani danas to vrlo dobro razumiju i aktivno se suprotstavljaju opasnim nepredvidivim eksperimentima, zahtijevaju?i sigurnost planete i civilizacije. Svaki put ovi govori su sve organizovaniji i pove?avaju unutra?nju zabrinutost za trenutnu situaciju.

Nisam protiv eksperimenata, jer dobro razumijem da je put do novog znanja uvijek trnovit i te?ak. Bez eksperimentiranja, gotovo ga je nemogu?e savladati. Me?utim, duboko sam uvjeren da svaki eksperiment treba izvoditi samo ako je siguran za ljude i svijet koji ga okru?uje. Danas nemamo takvu sigurnost. Ne, jer nema saznanja o onim ?esticama sa kojima ve? danas eksperimenti?emo.

Ispostavilo se da je situacija mnogo alarmantnija nego ?to sam ranije zami?ljao. Ozbiljno zabrinut, strmoglavo sam uronio u svijet znanja o mikrosvijetu. Priznajem da mi to nije pri?injavalo veliko zadovoljstvo, jer je u razvijenim teorijama mikrosvijeta bilo te?ko uhvatiti jasan odnos izme?u prirodnih pojava i zaklju?aka na kojima su se neki nau?nici zasnivali, koriste?i teorijske stavove kvantne fizike, kvantne mehanike. i teorija elementarnih ?estica kao istra?iva?ki aparat.

Zamislite moje ?u?enje kada sam iznenada otkrio da se znanje o mikrokosmosu vi?e zasniva na pretpostavkama koje nemaju jasna logi?ka opravdanja. Zasi?uju?i matemati?ke modele odre?enim konvencijama u obliku Planckove konstante sa konstantom koja prelazi trideset nula iza decimalne zapete, raznim zabranama i postulatima, teoreti?ari, me?utim, dovoljno detaljno i precizno opisuju a da li su prakti?ne situacije koje odgovaraju na pitanje: "?ta se doga?a ako...?". Me?utim, glavno pitanje: “Za?to se to de?ava?”, na?alost, ostalo je bez odgovora.

?inilo mi se da je spoznati bezgrani?ni Univerzum i njegove tako daleke galaksije, rasprostranjene na fantasti?no ogromnoj udaljenosti, mnogo te?a stvar nego prona?i put znanja do onoga ?to, zapravo, „le?i pod na?im nogama“. Na osnovu svog srednjeg i visokog obrazovanja, iskreno sam vjerovao da na?a civilizacija vi?e nema pitanja ni o strukturi atoma i njegovog jezgra, ni o elementarnim ?esticama i njihovoj strukturi, ni o silama koje dr?e elektron u orbiti. i odr?avaju stabilnu vezu protona i neutrona u jezgri atoma.

Do ovog trenutka nisam morao da prou?avam osnove kvantne fizike, ali sam bio siguran i naivno pretpostavljao da je ova nova fizika ono ?to ?e nas zaista izvesti iz mraka nerazumevanja mikrosveta.

Ali, na moju duboku ?alost, prevarila sam se. Moderna kvantna fizika, fizika atomskog jezgra i elementarnih ?estica, kao i ?itava fizika mikrokosmosa, po mom mi?ljenju, nisu samo u ?alosnom stanju. Dugo su zaglavljeni u intelektualnom ?orsokaku, koji im ne mo?e dozvoliti da se razvijaju i usavr?avaju, kre?u?i se putem spoznaje atoma i elementarnih ?estica.

Istra?iva?i mikrokosmosa, kruto ograni?eni ustaljenom postojano??u mi?ljenja velikih teoreti?ara 19. i 20. stolje?a, vi?e od stotinu godina nisu se usu?ivali vratiti svojim korijenima i ponovo krenuti te?kim putem istra?ivanja dubina. na?eg okolnog sveta. Moj kriti?ki pogled na trenutnu situaciju oko prou?avanja mikrosvijeta daleko je od toga da je jedini. Mnogi progresivni istra?iva?i i teoreti?ari su u vi?e navrata iznosili svoje gledi?te o problemima koji se javljaju u toku razumijevanja osnova teorije atomskog jezgra i elementarnih ?estica, kvantne fizike i kvantne mehanike.

Analiza moderne teorijske kvantne fizike omogu?ava nam da izvu?emo sasvim definitivan zaklju?ak da je su?tina teorije u matemati?kom predstavljanju odre?enih prosje?nih vrijednosti ?estica i atoma, na osnovu pokazatelja neke mehani?ke statistike. Glavna stvar u teoriji nije prou?avanje elementarnih ?estica, njihove strukture, njihovih veza i interakcija tokom manifestacije odre?enih prirodnih fenomena, ve? pojednostavljeni vjerojatnosni matemati?ki modeli zasnovani na ovisnostima dobivenim tijekom eksperimenata.

Na?alost, i ovdje su, kao i u razvoju teorije relativnosti, na prvo mjesto stavljene izvedene matemati?ke zavisnosti, koje su zasjenile prirodu pojava, njihovu me?usobnu povezanost i uzroke nastanka.

Prou?avanje strukture elementarnih ?estica bilo je ograni?eno na pretpostavku o prisutnosti tri hipoteti?ka kvarka u protonima i neutronima, ?iji su se varijeteti, kako se ova teorijska pretpostavka razvijala, mijenjali od dva, zatim tri, ?etiri, ?est, dvanaest. Nauka se jednostavno prilagodila rezultatima eksperimenata, prisiljena da izmi?lja nove elemente ?ije postojanje jo? nije dokazano. Ovdje tako?er mo?emo ?uti o preonima i gravitonima koji jo? nisu prona?eni. Mo?emo biti sigurni da ?e broj hipoteti?kih ?estica nastaviti rasti, kako nauka o mikrosvijetu ide sve dublje i dublje u ?orsokak.

Nerazumijevanje fizi?kih procesa koji se odvijaju unutar elementarnih ?estica i jezgara atoma, mehanizam interakcije izme?u sistema i elemenata mikrokosmosa doveo je hipoteti?ke elemente - nosioce interakcije - kao ?to su kalibarski i vektorski bozoni, gluoni, virtuelni fotoni, u areni moderne nauke. Upravo su oni bili na vrhu liste entiteta odgovornih za procese interakcije jednih ?estica s drugima. I nije va?no ?to ?ak ni njihovi indirektni znakovi nisu prona?eni. Va?no je da se na neki na?in mogu smatrati odgovornim za ?injenicu da se jezgro atoma ne raspadne na svoje komponente, da Mjesec ne padne na Zemlju, da se elektroni jo? uvijek rotiraju u svojoj orbiti i da se magnetska planeta polje nas i dalje ?titi od kosmi?kog uticaja.

Od svega toga postalo je tu?no, jer ?to sam vi?e ulazio u teoriju mikrokosmosa, sve je vi?e raslo moje razumijevanje ?orsokaka razvoja najva?nije komponente teorije strukture svijeta. Polo?aj dana?nje nauke o mikrokosmosu nije slu?ajan, ve? prirodan. ?injenica je da su temelje kvantne fizike postavili dobitnici Nobelove nagrade Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Erwin Schr?dinger, Wolfgang Pauli i Paul Dirac krajem devetnaestog i po?etkom dvadesetog stolje?a. Fizi?ari su u to vrijeme imali samo rezultate nekih po?etnih eksperimenata usmjerenih na prou?avanje atoma i elementarnih ?estica. Me?utim, mora se priznati da su i ove studije ra?ene na nesavr?enoj opremi koja je odgovarala tom vremenu, a eksperimentalna baza podataka tek je po?ela da se popunjava.

Stoga nije iznena?uju?e ?to klasi?na fizika nije uvijek mogla odgovoriti na brojna pitanja koja su se javljala tokom prou?avanja mikrosvijeta. Stoga se po?etkom dvadesetog vijeka u nau?nom svijetu po?elo govoriti o krizi fizike i potrebi revolucionarnih promjena u sistemu istra?ivanja mikrosvijeta. Ova odredba je definitivno nagnala progresivne teorijske nau?nike da tragaju za novim putevima i novim metodama spoznaje mikrosvijeta.

Problem, moramo odati priznanje, nije bio u zastarjelim odredbama klasi?ne fizike, ve? u nerazvijenoj tehni?koj bazi, koja u to vrijeme, ?to je sasvim razumljivo, nije mogla pru?iti potrebne rezultate istra?ivanja i dati hranu za dublje teorijske razvoje. Prazninu je trebalo popuniti. I bila je ispunjena. Nova teorija - kvantna fizika, zasnovana prvenstveno na probabilisti?kim matemati?kim konceptima. U tome nije bilo ni?ta lo?e, osim ?to su pri tome zaboravili filozofiju i odvojili se od stvarnog svijeta.

Klasi?ne ideje o atomu, elektronu, protonu, neutronu itd. su zamijenjeni njihovim vjerojatnosnim modelima, koji su odgovarali odre?enom stepenu razvoja nauke i ?ak omogu?ili rje?avanje vrlo slo?enih primijenjenih in?enjerskih problema. Nedostatak potrebne tehni?ke baze i odre?eni uspjesi u teorijskom i eksperimentalnom predstavljanju elemenata i sistema mikrokosmosa stvorili su uslove za odre?eno hla?enje nau?nog svijeta prema dubokom prou?avanju strukture elementarnih ?estica, atoma i njihovih jezgara. . Pogotovo po?to se ?inilo da je kriza u fizici mikrokosmosa uga?ena, dogodila se revolucija. Nau?na zajednica je s entuzijazmom pohrlila prou?avanju kvantne fizike, ne trude?i se razumjeti osnove elementarnih i fundamentalnih ?estica.

Naravno, takva situacija u savremenoj nauci mikrosvijeta nije me mogla ne odu?eviti i odmah sam se po?eo pripremati za novu ekspediciju, za novo putovanje. Putovanje u mikrokosmos. Ve? smo pro?li sli?no putovanje. Bilo je to prvo putovanje u svijet galaksija, zvijezda i kvazara, u svijet tamne materije i tamne energije, u svijet u kojem se ra?a na? Univerzum i ?ivi punim ?ivotom. U svom izve?taju „Dah Univerzuma. Prvo putovanje» Poku?ali smo razumjeti strukturu Univerzuma i procese koji se u njemu odvijaju.

Shvativ?i da ni drugo putovanje ne?e biti lako i da ?e zahtijevati milijarde triliona puta da smanjim skalu prostora u kojem bih morao prou?avati svijet oko sebe, po?eo sam se pripremati da prodrem ne samo u strukturu atoma. ili molekula, ali i u dubine elektrona i protona, neutrona i fotona, i to u zapreminama milionima puta manjim od zapremina ovih ?estica. Za to je bila potrebna posebna obuka, nova znanja i napredna oprema.

Predstoje?e putovanje zapo?elo je od samog po?etka stvaranja na?eg svijeta, a upravo je taj po?etak bio najopasniji i s najnepredvidivijim ishodom. Ali od na?e ekspedicije zavisilo je ho?emo li na?i izlaz iz trenutne situacije u nauci mikrosvijeta ili ?emo ostati balansirati na klimavom u?etom mostu moderne nuklearne energije, svake sekunde razotkrivaju?i ?ivot i postojanje civilizacije na planet u smrtnu opasnost.

Stvar je u tome da je za upoznavanje po?etnih rezultata na?eg istra?ivanja bilo potrebno do?i do crne rupe Univerzuma i, zanemaruju?i osje?aj samoodr?anja, jurnuti u plameni pakao univerzalnog tunela. Tek tamo, u uslovima ultravisokih temperatura i fantasti?nog pritiska, pa?ljivo kre?u?i se u brzo rotiraju?im tokovima materijalnih ?estica, mogli smo da vidimo kako se odvija uni?tavanje ?estica i anti?estica i kako veliki i mo?ni predak svih stvari - Eter, je ponovo ro?en, kako bi razumio sve teku?e procese, uklju?uju?i formiranje ?estica, atoma i molekula.

Vjerujte mi, nema toliko drznika na Zemlji koji se mogu odlu?iti na ovo. ?tavi?e, rezultat niko ne garantuje i niko nije spreman da preuzme odgovornost za uspe?an ishod ovog puta. Tokom postojanja civilizacije niko nije ni posetio crnu rupu galaksije, ali ovde - UNIVERSE! Sve je ovde odraslo, grandiozno i kosmi?kih razmera. Ovdje nema ?ale. Ovdje u trenu mogu pretvoriti ljudsko tijelo u mikroskopski usijani energetski ugru?ak ili ga raspr?iti po beskrajnim hladnim prostranstvima svemira bez prava na obnavljanje i ponovno ujedinjenje. Ovo je Univerzum! Ogroman i veli?anstven, hladan i usijan, bezgrani?ni i tajanstveni…

Stoga, pozivaju?i sve da se pridru?e na?oj ekspediciji, moram da vas upozorim da ako neko sumnja, nije kasno da odbije. Svaki razlog je prihva?en. Potpuno smo svjesni veli?ine opasnosti, ali smo spremni da se hrabro suo?imo s njom po svaku cijenu! Spremamo se zaroniti u dubine Univerzuma.

Jasno je da je da se za?titimo i pre?ivimo, uranjaju?i u vreli univerzalni tunel ispunjen sna?nim eksplozijama i nuklearnim reakcijama, daleko od lakog zadatka, a na?a oprema mora odgovarati uvjetima u kojima ?emo morati raditi. Stoga je neophodno pripremiti najbolju opremu i pa?ljivo razmisliti o opremi za sve u?esnike ove opasne ekspedicije.

Prije svega, na drugom putovanju ?emo i?i ono ?to nam je omogu?ilo da savladamo veoma te?ak put kroz prostranstva Univerzuma kada smo radili na izvje?taju o na?oj ekspediciji. „Dah Univerzuma. Prvo putovanje. Naravno, ovo zakonima sveta. Bez njihove prijave, na?e prvo putovanje te?ko da bi se zavr?ilo uspje?no. Upravo su zakoni omogu?ili da se prona?e pravi put me?u gomilom neshvatljivih pojava i sumnjivim zaklju?cima istra?iva?a u njihovom obja?njenju.

ako se sje?a?, zakon ravnote?e suprotnosti, unapred odre?uju?i da u svetu svaka manifestacija stvarnosti, bilo koji sistem ima svoju suprotnu su?tinu i da je ili te?i da bude u ravnote?i sa njom, omogu?ilo nam je da razumemo i prihvatimo prisustvo u svetu oko nas, pored obi?ne energije, i tamne energije , a tako?e, pored obi?ne materije, tamne materije. Zakon ravnote?e suprotnosti omogu?io je pretpostavku da se svijet ne sastoji samo od etra, ve? se i eter sastoji od njegove dvije vrste - pozitivne i negativne.

Zakon univerzalne povezanosti, ?to implicira stabilnu, ponavljaju?u vezu izme?u svih objekata, procesa i sistema u Univerzumu, bez obzira na njihovu skalu, i zakon hijerarhije, ure?ivanje nivoa bilo kojeg sistema u Univerzumu od najni?eg do najvi?eg, omogu?ilo je izgradnju logi?ne "ljestve bi?a" od etra, ?estica, atoma, supstanci, zvijezda i galaksija do Univerzuma. A zatim prona?ite na?ine da transformi?ete nevjerovatno ogroman broj galaksija, zvijezda, planeta i drugih materijalnih objekata, prvo u ?estice, a zatim u tokove vru?eg etra.

Potvrdu ovih stavova na?li smo na djelu. zakon razvoja, koji odre?uje evolucijsko kretanje u svim sferama svijeta oko nas. Kroz analizu djelovanja ovih zakona do?li smo do opisa oblika i razumijevanja strukture Univerzuma, saznali smo evoluciju galaksija, vidjeli mehanizme nastanka ?estica i atoma, zvijezda i planeta. Postalo nam je potpuno jasno kako od malog nastaje veliko, a od velikog nastaje malo.

Samo razumijevanje zakon kontinuiteta kretanja, koji tuma?i objektivnu nu?nost procesa stalnog kretanja u svemiru za sve objekte i sisteme bez izuzetka, omogu?io nam je da postanemo svjesni rotacije jezgra Univerzuma i galaksija oko univerzalnog tunela.

Zakoni ustrojstva svijeta bili su svojevrsna mapa na?eg putovanja, koja nam je pomogla da se kre?emo du? rute i savladamo njene najte?e dionice i prepreke na koje smo nailazili na putu razumijevanja svijeta. Stoga ?e zakoni ustrojstva svijeta biti i najva?niji atribut na?e opreme na ovom putovanju u dubine Univerzuma.

Drugi va?an uslov za uspjeh prodora u dubine Univerzuma ?e, naravno, biti eksperimentalni rezultati nau?nika, koje su dr?ali vi?e od stotinu godina, i cjelinu zaliha znanja i informacija o fenomenima mikrosvet akumulira savremena nauka. Tokom prvog putovanja uvjerili smo se da se mnoge prirodne pojave mogu tuma?iti na razli?ite na?ine i izvu?i potpuno suprotne zaklju?ke.

Pogre?ni zaklju?ci, potkrijepljeni glomaznim matemati?kim formulama, po pravilu dovode nauku u ?orsokak i ne pru?aju potreban razvoj. Oni postavljaju temelje za dalje pogre?no razmi?ljanje, koje zauzvrat formiraju teorijske odredbe razvijenih pogre?nih teorija. Ne radi se o formulama. Formule mogu biti potpuno ta?ne. Ali odluke istra?iva?a o tome kako i kojim putem krenuti naprijed mo?da nisu sasvim ispravne.

Situacija se mo?e uporediti sa ?eljom da se od Pariza do aerodroma Charles de Gaulle stigne na dva puta. Prvi je najkra?i, koji se mo?e provesti najvi?e pola sata koriste?i samo automobil, a drugi je upravo suprotno, oko svijeta automobilom, brodom, specijalnom opremom, ?amcima, pse?im zapregama kroz Francusku, Atlantik, Ju?na Amerika, Antarktik, Tihi okean, Arktik i kona?no kroz sjeveroistok Francuske direktno do aerodroma. Oba puta ?e nas voditi od jedne ta?ke do istog mjesta. Ali koliko dugo i sa kojim naporom? Da, i biti ta?an i do?i do odredi?ta u procesu dugog i te?kog putovanja je vrlo, vrlo problemati?no. Stoga nije va?an samo proces kretanja, ve? i izbor pravog puta.

Na na?em putovanju, kao i na prvoj ekspediciji, poku?a?emo da malo druga?ije sagledamo zaklju?ke o mikrokosmosu koje je ve? doneo i prihvatio ?itav nau?ni svet. Prije svega, u odnosu na znanja ste?ena kao rezultat prou?avanja elementarnih ?estica, nuklearnih reakcija i postoje?ih interakcija. Sasvim je mogu?e da ?e se kao rezultat na?eg uranjanja u dubine Univerzuma, elektron pojaviti pred nama ne kao ?estica bez strukture, ve? kao neki slo?eniji objekt mikrosvijeta, a atomsko jezgro ?e otkriti svoju raznoliku strukturu, ?ivi svoj neobi?an i aktivan ?ivot.

Ne zaboravimo ponijeti logiku sa sobom. To nam je omogu?ilo da prona?emo put kroz najte?a mjesta na?eg posljednjeg putovanja. Logika bio je neka vrsta kompasa, koji je pokazivao pravac pravog puta na putovanju kroz prostranstva svemira. Jasno je da ni sada ne mo?emo bez toga.

Me?utim, jedna logika o?igledno ne?e biti dovoljna. U ovoj ekspediciji ne mo?emo bez intuicije. Intuicija omogu?i?e nam da prona?emo ono o ?emu jo? ne mo?emo ni da pretpostavimo i gde niko ni?ta nije tra?io pre nas. Upravo je intuicija na?a divna pomo?nica ?iji ?emo glas pa?ljivo slu?ati. Intuicija ?e nas tjerati da se kre?emo, bez obzira na ki?u i hladno?u, snijeg i mraz, bez ?vrste nade i jasnih informacija, ali, ona je ta koja ?e nam omogu?iti da ostvarimo svoj cilj uprkos svim pravilima i smjernicama na koje je cijelo ?ovje?anstvo naviklo do iz ?kole.

Kona?no, ne mo?emo nikuda i?i bez na?e neobuzdane ma?te. Imaginacija- ovo je alat znanja koji nam je potreban, koji ?e nam omogu?iti da bez najsavremenijih mikroskopa vidimo ono ?to je mnogo manje od najmanjih ?estica koje su ve? otkrili ili samo pretpostavljaju istra?iva?i. Ma?ta ?e nam pokazati sve procese koji se odvijaju u crnoj rupi i univerzalnom tunelu, obezbediti mehanizme za nastanak gravitacionih sila prilikom formiranja ?estica i atoma, voditi nas kroz galerije atomskog jezgra i omogu?iti da se napraviti fascinantan let na laganom rotiraju?em elektronu oko ?vrste, ali nespretne grupe protona i neutrona u atomskom jezgru.

Na?alost, na ovom putovanju u dubine Univerzuma ne?emo mo?i ni?ta drugo ponijeti - prostora je jako malo i moramo se ograni?iti ?ak i na najnu?nije stvari. Ali to nas ne mo?e zaustaviti! Razumijemo svrhu! Dubine svemira nas ?ekaju!

U fizici, elementarne ?estice su fizi?ki objekti na skali jezgra atoma, koji se ne mogu podijeliti na sastavne dijelove. Me?utim, danas su nau?nici ipak uspjeli razdvojiti neke od njih. Strukturu i svojstva ovih najmanjih objekata prou?ava fizika elementarnih ?estica.

Najmanje ?estice koje ?ine svu materiju poznate su od davnina. Me?utim, osniva?ima takozvanog "atomizma" smatraju se filozof anti?ke Gr?ke Leukip i njegov poznatiji u?enik Demokrit. Pretpostavlja se da je potonji uveo pojam "atom". Sa starogr?kog "atomos" se prevodi kao "nedjeljiv", ?to definira stavove anti?kih filozofa.

Kasnije je postalo poznato da se atom jo? uvijek mo?e podijeliti na dva fizi?ka objekta - jezgro i elektron. Potonji je kasnije postao prva elementarna ?estica, kada je 1897. godine Englez Joseph Thomson izveo eksperiment s katodnim zrakama i otkrio da su to tok identi?nih ?estica iste mase i naboja.

Paralelno s Thomsonovim radom, Henri Becquerel, koji se bavi prou?avanjem rendgenskog zra?enja, provodi eksperimente s uranijumom i otkriva novu vrstu zra?enja. Godine 1898., francuski fizi?arski par, Marie i Pierre Curie, prou?avao je razli?ite radioaktivne supstance, pronalaze?i isto radioaktivno zra?enje. Kasnije ?e se utvrditi da se sastoji od alfa (2 protona i 2 neutrona) i beta ?estica (elektrona), a Becquerel i Curie ?e dobiti Nobelovu nagradu. Provode?i svoja istra?ivanja sa elementima kao ?to su uranijum, radijum i polonijum, Marie Sklodowska-Curie nije poduzela nikakve sigurnosne mjere, uklju?uju?i ?ak ni rukavice. Kao rezultat toga, 1934. ju je zahvatila leukemija. U znak se?anja na dostignu?a velikog nau?nika, element koji je otkrio par Curie, polonijum, dobio je ime po Marijinoj domovini - Poloniji, sa latinskog - Poljska.

Fotografija sa 5. Solvejskog kongresa, 1927. Poku?ajte prona?i sve nau?nike iz ovog ?lanka na ovoj fotografiji.

Po?ev?i od 1905. godine, Albert Ajn?tajn je svoje publikacije posvetio nesavr?enosti talasne teorije svetlosti, ?iji su se postulati razlikovali od rezultata eksperimenata. ?to je kasnije navelo izvanrednog fizi?ara na ideju o "kvantu svjetlosti" - dijelu svjetlosti. Kasnije, 1926. godine, ameri?ki fiziohemi?ar Gilbert N. Lewis ga je nazvao "foton", ?to je prevedeno sa gr?kog "phos" ("svetlost").

Godine 1913., Ernest Rutherford, britanski fizi?ar, na osnovu rezultata eksperimenata koji su ve? bili izvedeni u to vrijeme, primijetio je da su mase jezgara mnogih kemijskih elemenata vi?estruke od mase jezgra vodonika. Stoga je sugerirao da je jezgro vodika sastavni dio jezgara drugih elemenata. U svom eksperimentu, Rutherford je ozra?io atom du?ika alfa ?esticama, koje su kao rezultat emitirale odre?enu ?esticu, koju je Ernest nazvao "proton", od drugih gr?kih "protos" (prvi, glavni). Kasnije je eksperimentalno potvr?eno da je proton jezgro vodika.

O?igledno, proton nije jedina komponenta jezgara hemijskih elemenata. Ova ideja je vo?ena ?injenicom da bi se dva protona u jezgru odbijala jedan drugog, a atom bi se trenutno raspao. Stoga je Rutherford iznio hipotezu o prisutnosti druge ?estice, ?ija je masa jednaka masi protona, ali je nenabijena. Neki eksperimenti nau?nika o interakciji radioaktivnih i lak?ih elemenata doveli su ih do otkri?a jo? jednog novog zra?enja. Godine 1932. James Chadwick je utvrdio da se sastoji od istih neutralnih ?estica koje je nazvao neutronima.

Tako su otkrivene najpoznatije ?estice: foton, elektron, proton i neutron.

Nadalje, otkrivanje novih subnuklearnih objekata postajalo je sve ?e??i doga?aj, a trenutno je poznato oko 350 ?estica za koje se smatra da su "elementarne". One od njih koje se jo? nisu mogle podijeliti smatraju se nestrukturiranim i nazivaju se "fundamentalnim".

?ta je spin?

Pre nego ?to se pre?e na dalje inovacije u oblasti fizike, potrebno je utvrditi karakteristike svih ?estica. Najpoznatiji, osim mase i elektri?nog naboja, uklju?uje i spin. Ova vrijednost se ina?e naziva "unutarnjim kutnim momentom" i ni na koji na?in nije povezana sa pomakom subnuklearnog objekta u cjelini. Nau?nici su uspjeli otkriti ?estice sa spinovima 0, 1/2 , 1, 3/2 i 2. Da biste vizualizirali, iako pojednostavljeno, spin kao svojstvo objekta, razmotrite sljede?i primjer.

Neka predmet ima okret jednak 1. Tada ?e se takav objekt, kada se zarotira za 360 stepeni, vratiti u prvobitni polo?aj. Na avionu, ovaj predmet mo?e biti olovka, koja ?e nakon okretanja od 360 stepeni biti u svom prvobitnom polo?aju. U slu?aju nultog okretanja, sa bilo kojom rotacijom objekta, uvijek ?e izgledati isto, na primjer, jednobojna lopta.

Za okretanje 1/2 trebat ?e vam predmet koji zadr?ava svoj izgled kada se okrene za 180 stepeni. Mo?e biti ista olovka, samo simetri?no bru?ena s obje strane. Za okretanje od 2 ?e biti potrebno odr?avanje oblika kroz rotaciju od 720 stepeni, dok ?e za 3/2 biti potrebno 540.

Ova karakteristika je od velikog zna?aja za fiziku elementarnih ?estica.

Standardni model ?estica i interakcija

Imaju?i impresivan skup mikro-objekata koji ?ine okolni svijet, nau?nici su odlu?ili da ih strukturiraju, pa je nastala poznata teorijska konstrukcija pod nazivom "Standard model". Ona opisuje tri interakcije i 61 ?esticu koriste?i 17 osnovnih, od kojih je neke predvidjela mnogo prije svog otkri?a.

Tri interakcije su:

• Elektromagnetski. Javlja se izme?u elektri?no nabijenih ?estica. U jednostavnom slu?aju, poznatom iz ?kole, suprotno nabijeni objekti se privla?e, a objekti istog imena odbijaju. To se doga?a kroz takozvani nosilac elektromagnetne interakcije - foton.
• Jaka, ina?e - nuklearna interakcija. Kao ?to naziv implicira, njegovo djelovanje se prote?e na objekte reda atomskog jezgra, odgovorno je za privla?enje protona, neutrona i drugih ?estica koje se tako?er sastoje od kvarkova. Jaku silu nose gluoni.
• Slabo. Radi na udaljenosti hiljadu manjim od veli?ine jezgra. Ova interakcija uklju?uje leptone i kvarkove, kao i njihove anti?estice. ?tavi?e, u slu?aju slabe interakcije, mogu se transformirati jedni u druge. Nosioci su bozoni W+, W- i Z0.

Dakle, standardni model je formiran na sljede?i na?in. Uklju?uje ?est kvarkova koji ?ine sve hadrone (?estice podlo?ne jakoj interakciji):

• Gornji (u);
• Za?arani (c);
• istina(t);
• ni?i (d);
• strange(s);
• Divno (b).

Vidi se da fizi?ari nemaju epitete. Ostalih 6 ?estica su leptoni. To su fundamentalne ?estice sa spinom 1/2 koje ne u?estvuju u jakoj interakciji.

• Electron;
• Electronic neutrino;
• Muon;
• mionski neutrino;
• Tau lepton;
• Tau neutrino.

I tre?a grupa Standardnog modela su gauge bozoni, koji imaju spin jednak 1 i predstavljeni su kao nosioci interakcija:

• Gluon je jak;
• Foton - elektromagnetski;
• Z-bozon je slab;
• W-bozon je slab.

Oni tako?er uklju?uju nedavno otkrivenu ?esticu sa spinom 0, koja, pojednostavljeno re?eno, daje inercijsku masu svim ostalim subnuklearnim objektima.

Kao rezultat toga, prema Standardnom modelu, na? svijet izgleda ovako: sva materija se sastoji od 6 kvarkova koji formiraju hadrone i 6 leptona; sve ove ?estice mogu u?estvovati u tri interakcije, ?iji su nosioci kalibracioni bozoni.

Nedostaci standardnog modela

Me?utim, ?ak i prije otkri?a Higgsovog bozona, posljednje ?estice predvi?ene Standardnim modelom, nau?nici su oti?li dalje od toga. Upe?atljiv primjer za to je tzv. „gravitaciona interakcija“, koja je danas u rangu sa ostalima. Pretpostavlja se da je njegov nosilac ?estica sa spinom 2, koja nema masu, a koju fizi?ari jo? nisu uspjeli otkriti - "graviton".

?tavi?e, standardni model opisuje 61 ?esticu, a danas je ?ovje?anstvu poznato vi?e od 350 ?estica. To zna?i da posao teoretskih fizi?ara nije zavr?en.

Klasifikacija ?estica

Kako bi sebi olak?ali ?ivot, fizi?ari su grupisali sve ?estice prema njihovoj strukturi i drugim karakteristikama. Klasifikacija se zasniva na sljede?im karakteristikama:

• ?ivotni vijek.
  1. Stabilan. Me?u njima su proton i antiproton, elektron i pozitron, foton, a tako?e i graviton. Postojanje stabilnih ?estica nije vremenski ograni?eno, sve dok su u slobodnom stanju, tj. nemojte komunicirati ni sa ?im.
  2. Nestabilno. Sve ostale ?estice se nakon nekog vremena raspadaju na sastavne dijelove, pa se nazivaju nestabilnim. Na primjer, mion ?ivi samo 2,2 mikrosekunde, a proton ?ivi 2,9 10*29 godina, nakon ?ega se mo?e raspasti na pozitron i neutralni pion.
• Te?ina.
  1. Elementarne ?estice bez mase, kojih ima samo tri: foton, gluon i graviton.
  2. Masivne ?estice su sve ostalo.
• Vrijednost okretanja.
  1. Cijelo okretanje, uklj. nula, imaju ?estice koje se nazivaju bozoni.
  2. ?estice sa polucijelim spinom su fermioni.
• U?e??e u interakcijama.
  1. Hadroni (strukturne ?estice) su subnuklearni objekti koji u?estvuju u sve ?etiri vrste interakcija. Ranije je spomenuto da se sastoje od kvarkova. Hadroni se dijele na dva podtipa: mezoni (cijelobrojni spin, su bozoni) i barioni (polucijeli spin - fermioni).
  2. Fundamentalne (bezstrukturne ?estice). To uklju?uje leptone, kvarkove i gauge bozone (?itaj ranije - "Standard Model ..").

Nakon ?to se upoznate sa klasifikacijom svih ?estica, mogu?e je, na primjer, precizno odrediti neke od njih. Dakle, neutron je fermion, hadron, odnosno barion i nukleon, odnosno ima polucijeli spin, sastoji se od kvarkova i sudjeluje u 4 interakcije. Nukleon je uobi?ajeno ime za protone i neutrone.

• Zanimljivo je da su protivnici atomizma Demokrita, koji je predvidio postojanje atoma, izjavili da je svaka supstanca na svijetu djeljiva do beskona?nosti. Donekle se mo?e pokazati da su u pravu, jer su nau?nici ve? uspjeli podijeliti atom na jezgro i elektron, jezgro na proton i neutron, a ove, pak, na kvarkove.
• Demokrit je pretpostavio da atomi imaju jasan geometrijski oblik, pa stoga "o?tri" atomi vatre sagorevaju, grubi atomi ?vrstih materija ?vrsto se dr?e zajedno svojim izbo?inama, a glatki atomi vode klize tokom interakcije, ina?e teku.
• Joseph Thomson napravio je vlastiti model atoma, koji je zamislio kao pozitivno nabijeno tijelo, u koje su, takore?i, "zaglavljeni" elektroni. Njegov model se zvao "puding sa gro??icama" (Plum puding model).
• Kvarkovi su dobili ime po ameri?kom fizi?aru Murrayu Gell-Manu. Nau?nik je ?eleo da upotrebi re? sli?nu zvuku kvokanja patke (kwork). Ali u romanu Jamesa Joycea Finnegans Wake, nai?ao sam na rije? "kvark" u retku "Tri kvarka za gospodina Marka!", ?ije zna?enje nije to?no definirano i mogu?e je da ju je Joyce koristio samo za rimu. Murray je odlu?io ?estice nazvati ovom rije?ju, po?to su u to vrijeme bila poznata samo tri kvarka.
• Iako su fotoni, ?estice svjetlosti, bez mase, u blizini crne rupe, ?ini se da mijenjaju svoju putanju, privla?e?i je uz pomo? gravitacijske interakcije. U stvari, supermasivno tijelo savija prostor-vrijeme, zbog ?ega sve ?estice, uklju?uju?i i one bez mase, mijenjaju svoju putanju prema crnoj rupi (vidi).
• Veliki hadronski sudara? je „hadron“ upravo zato ?to sudara dva usmerena snopa hadrona, ?estica veli?ine reda jezgra atoma, koji u?estvuju u svim interakcijama.

Dolaze u svim oblicima i veli?inama, neki dolaze u destruktivnim duetima koji na kraju uni?tavaju jedni druge, a neki imaju nevjerovatna imena poput "neutralno". Evo liste najmanjih ?estica koje zadivljuju i same fizi?are.

Bo?ja ?estica

Higsov bozon je ?estica koja je toliko va?na za nauku da je dobila nadimak "Bo?ja ?estica". Ona je ta koja, kako vjeruju nau?nici, daje masu svim ostalim ?esticama. O tome se prvi put progovorilo 1964. godine, kada su se fizi?ari zapitali za?to neke od ?estica imaju ve?u masu od drugih. Higsov bozon je povezan sa Higsovim poljem, vrstom re?etke koja ispunjava svemir. Smatra se da su polje i bozon odgovorni za davanje mase drugim ?esticama. Mnogi nau?nici vjeruju da je Higsov mehanizam taj koji sadr?i dijelove slagalice koji nedostaju kako bi se u potpunosti razumio Standardni model, koji opisuje sve poznate ?estice, ali veza izme?u njih jo? nije dokazana.

Kvarkovi

Kvarkovi su divno nazvane jedinice protona i neutrona koje nikada nisu same i uvijek postoje samo u grupama. O?igledno, sila koja povezuje kvarkove zajedno raste sa pove?anjem udaljenosti, odnosno, ?to vi?e neko poku?ava da odgurne jedan od kvarkova od grupe, to ?e ga vi?e privu?i nazad. Dakle, slobodni kvarkovi jednostavno ne postoje u prirodi. Ukupno postoji ?est vrsta kvarkova, a, na primjer, protoni i neutroni se sastoje od nekoliko kvarkova. U protonu ih ima tri - dva istog tipa, i jedan drugog, a u neutronu - samo dva, oba razli?itog tipa.

Superpartneri

Ove ?estice pripadaju teoriji supersimetrije, koja ka?e da za svaku ?esticu poznatu ?ovjeku postoji jo? jedna sli?na ?estica koja jo? nije otkrivena. Na primjer, superuzorak elektrona je selektor, superpartner kvarka je skvark, a superpartner fotona je fotino. Za?to se ove super?estice sada ne prime?uju u svemiru? Nau?nici vjeruju da su mnogo te?i od svojih kolega, a ve?a te?ina skra?uje vijek trajanja. Ove ?estice po?inju da se razgra?uju ?im se rode. Za stvaranje ?estice potrebna je ogromna koli?ina energije, poput one koju proizvodi Veliki prasak. Mo?da ?e nau?nici prona?i na?in da reproduciraju super?estice, na primjer, u Velikom hadronskom sudara?u. ?to se ti?e ve?e veli?ine i te?ine superpartnera, nau?nici vjeruju da je simetrija naru?ena u skrivenom sektoru svemira koji se ne mo?e vidjeti ili prona?i.

Neutrino

To su lagane subatomske ?estice koje se kre?u brzinom bliskom brzini svjetlosti. U stvari, trilioni neutrina kre?u se kroz va?e tijelo u bilo kojem trenutku, ali gotovo nikada ne stupaju u interakciju s obi?nom materijom. Neki neutrini dolaze od Sunca, drugi dolaze iz kosmi?kih zraka koji stupaju u interakciju s atmosferom.

antimaterija

Sve obi?ne ?estice imaju partnera antimaterije, identi?ne ?estice sa suprotnim nabojem. Kada se materija i antimaterija sretnu, one se me?usobno poni?tavaju. Za proton je takva ?estica antiproton, ali za elektron je pozitron.

Gravitoni

U kvantnoj mehanici sve fundamentalne sile provode ?estice. Na primjer, svjetlost se sastoji od ?estica nulte mase zvanih fotoni koji nose elektromagnetnu silu. Sli?no, gravitoni su teorijske ?estice koje nose silu gravitacije. Nau?nici jo? uvijek poku?avaju prona?i gravitone, ali je to vrlo te?ko u?initi, jer te ?estice vrlo slabo djeluju s materijom. Me?utim, nau?nici ne odustaju od poku?aja, jer se nadaju da ?e ipak uspjeti uhvatiti gravitone kako bi ih detaljnije prou?avali – ovo mo?e biti pravi proboj u kvantnoj mehanici, budu?i da su mnoge takve ?estice ve? prou?avane, ali graviton ostaje isklju?ivo teoretski. Kao ?to vidite, fizika mo?e biti mnogo zanimljivija i uzbudljivija nego ?to mo?ete zamisliti. Cijeli svijet je ispunjen raznim ?esticama, od kojih je svaka ogromno polje za istra?ivanje i prou?avanje, kao i ogromna baza znanja o svemu ?to ?ovjeka okru?uje. I treba samo razmisliti o tome koliko je ?estica ve? otkriveno – a koliko ljudi tek treba da otkrije.

Na pitanje Koja je najmanja ?estica u svemiru? Kvark, neutrino, Higsov bozon ili Plankova crna rupa? dao autor Kavkaski najbolji odgovor je da sve osnovne ?estice imaju veli?inu nula (radijus je nula). Po te?ini. Postoje ?estice sa nultom masom (foton, gluon, graviton). Od masivnih, neutrini imaju najmanju masu (manje od 0,28 eV/s ^ 2, ta?nije, jo? nisu izmjereni). Frekvencija, vrijeme - nisu karakteristike ?estica. Mo?ete pri?ati o ?ivotnim vremenima, ali ovo je druga?iji razgovor.

Odgovor od stitch[guru]
Mosk Zerobubus.

Odgovor od Mikhail Levin[guru]
u stvari, u mikrosvijetu prakti?no ne postoji koncept „veli?ine“. Pa, za jezgro se jo? mo?e govoriti o nekom analogu veli?ine, na primjer, kroz vjerovatno?u da u njega u?u elektroni iz snopa, ali ne za manje.

Odgovor od krstiti[guru]
"veli?ina" elementarne ?estice - karakteristika ?estice, koja odra?ava prostornu distribuciju njene mase ili elektri?nog naboja; obi?no govore o tzv. srednji kvadratni polumjer distribucije elektri?nog naboja (koji istovremeno karakterizira distribuciju mase)
Gauge bozoni i leptoni, u okviru ta?nosti izvr?enih mjerenja, ne otkrivaju kona?ne "veli?ine". To zna?i da su njihove "veli?ine"< 10^-16 см
Za razliku od pravih elementarnih ?estica, hadronske "dimenzije" su kona?ne. Njihov karakteristi?ni srednji kvadratni polupre?nik odre?en je radijusom konfiniranja (ili konfiniranja kvarkova) i jednak je po redu veli?ine 10-13 cm.U ovom slu?aju, naravno, varira od hadrona do hadrona.

Odgovor od Kirill Odding[guru]
Jedan od velikih fizi?ara je rekao (ne Niels Bohr na sat vremena?) "Ako uspijete objasniti kvantnu mehaniku u vizuelnim terminima, idite i uzmite Nobelovu nagradu."

Odgovor od Ser?kod Sergej Polikanov[guru]
Koja je najmanja elementarna ?estica u svemiru?
Elementarne ?estice stvaraju gravitacijski efekat.
?ak i manje?
Elementarne ?estice koje pokre?u one koje stvaraju gravitacijski efekat
ali i oni u?estvuju u tome.
Postoje ?ak i manje elementarne ?estice.
Njihovi parametri se ?ak ni ne uklapaju u prora?une, jer su strukture i njihovi fizi?ki parametri nepoznati.

Odgovor od Misha Nikitin[aktivan]
QUARK

Odgovor od Matipati kipirofinovich[aktivan]
PLANKOVA CRNA RUPA

Odgovor od Bro qwerty[novak]
Kvarkovi su najmanje ?estice na svijetu. Za univerzum ne postoji koncept veli?ine, on je neograni?en. Ako izmislite ma?inu da smanjite osobu, tada ?e biti mogu?e smanjiti beskona?no manje, manje, manje... Da, Kvark je najmanja "?estica" Ali postoji ne?to manje od ?estice. Prostor. Ne. Ima. veli?ina.

Odgovor od Anton Kurochka[aktivan]
Proton Neutron 1*10^-15 1 femtometar
Quark-U Quark-D Electron 1*10^-18 1 atometar
Quark-S 4*10^-19 400 zeptometara
Quark-C 1*10^-19 100 zeptometara
Quark-B 3*10^-20 30 zeptometara
Neutrino visoke energije 1,5*10^-20 15 zeptometara
Preon 1*10^-21 1 zeptometar
Quark-T 1*10^-22 100 joktometara
MeV Neutrino 2*10^-23 20 joktometara
Neutrino 1*10^-24 1 joktometar -(vrlo male veli?ine!!!) -
Plonk ?estica 1,6*10^-35 0,000 000 000 016 joktometar
Kvantna pjena Kvantna struna 1*10^-35 0.000 000 000 01 joktometar
Ovo je tabela veli?ina ?estica. I ovdje mo?ete vidjeti da je najmanja ?estica Plankova ?estica, ali po?to je premala, neutrino je najmanja ?estica. Ali za svemir je manja samo Plankova du?ina

Svijet i nauka nikada ne miruju. Nedavno su u ud?benicima fizike samouvjereno pisali da je elektron najmanja ?estica. Tada su mezoni postali najmanje ?estice, pa bozoni. A sada je nauka otkrila novo najmanja ?estica u svemiru je Plankova crna rupa. Istina, otvoren je za sada samo u teoriji. Ova ?estica pripada kategoriji crnih rupa jer je njen gravitacioni radijus ve?i ili jednak talasnoj du?ini. Od svih postoje?ih crnih rupa, Plankovska je najmanja.

Prekratko trajanje ovih ?estica ne mo?e omogu?iti njihovu prakti?nu detekciju. Barem za sada. I nastaju, kako se uobi?ajeno vjeruje, kao rezultat nuklearnih reakcija. Ali nije samo ?ivotni vijek Planckovih crnih rupa ono ?to sprje?ava njihovo otkrivanje. Sada, na?alost, to nije mogu?e sa tehni?ke ta?ke gledi?ta. Da bi se sintetizirale Planckove crne rupe, potreban je energetski akcelerator od vi?e od hiljadu elektron volti.

Video:

Uprkos takvom hipoteti?kom postojanju ove najmanje ?estice u svemiru, njeno prakti?no otkri?e u budu?nosti sasvim je mogu?e. Uostalom, ne tako davno, legendarni Higsov bozon tako?er nije mogao biti otkriven. Da bi se to otkrilo, stvorena je instalacija za koju samo najlijenji stanovnik Zemlje nije ?uo - Veliki hadronski sudara?. Povjerenje nau?nika u uspjeh ovih studija pomoglo je da se postigne senzacionalan rezultat. Higsov bozon je trenutno najmanja ?estica od onih ?ije je postojanje prakti?no dokazano. Njegovo otkri?e je veoma va?no za nauku, omogu?ilo je svim ?esticama da steknu masu. A da ?estice nemaju masu, svemir ne bi mogao postojati. U njemu se nije mogla formirati niti jedna supstanca.

Uprkos prakti?nom dokazanom postojanju ove ?estice, Higsovog bozona, prakti?ne primene za nju jo? nisu izmi?ljene. Za sada je ovo samo teorijsko znanje. Ali sve je mogu?e u budu?nosti. Nisu sva otkri?a u oblasti fizike odmah dobila prakti?nu primenu. Niko ne zna ?ta ?e biti za sto godina. Uostalom, kao ?to je ranije spomenuto, svijet i nauka nikada ne miruju.