Vad vet vi om partiklar mindre ?n en atom? Och vilken ?r den minsta partikeln i universum?

V?rlden omkring oss... Vem av oss har inte beundrat dess f?rtrollande sk?nhet? Dess bottenl?sa natthimmel, bestr?dd med miljarder blinkande mystiska stj?rnor och v?rmen fr?n dess milda solljus. Smaragdf?lt och skogar, stormiga floder och gr?nsl?sa havsvidder. Glittrande toppar av majest?tiska berg och ljuvliga alp?ngar. Morgondagg och n?ktergaltrill i gryningen. En doftande ros och ett tyst sorl av en b?ck. En flammande solnedg?ng och det milda prasslet fr?n en bj?rklund...

?r det m?jligt att t?nka p? n?got vackrare ?n v?rlden omkring oss?! Mer kraftfull och imponerande? Och samtidigt mer ?mt?lig och ?m? Allt detta ?r v?rlden d?r vi andas, ?lskar, gl?ds, gl?ds, lider och s?rjer... Allt detta ?r v?r v?rld. Den v?rld vi lever i, som vi k?nner, som vi ser och som vi ?tminstone p? n?got s?tt f?rst?r.

Det ?r dock mycket mer m?ngsidigt och komplext ?n det kan verka vid f?rsta anblicken. Vi vet att ljuvliga ?ngar inte skulle ha dykt upp utan det fantastiska upploppet av en ?ndl?s runddans av flexibla gr?na gr?sstr?n, frodiga tr?d kl?dda i smaragdrockar - utan s? m?nga l?v p? sina grenar och gyllene str?nder - utan m?nga gnistrande korn av sand som krassar under bara f?tter i str?larna fr?n sommarens milda sol. Det stora best?r alltid av det lilla. Liten - fr?n ?nnu mer liten. Och denna sekvens har f?rmodligen ingen gr?ns.

D?rf?r best?r gr?sstr?n och sandkorn i sin tur av molekyler som bildas av atomer. Atomer, som ni vet, ?r sammansatta av elementarpartiklar - elektroner, protoner och neutroner. Men de, som man tror, ?r inte den slutliga auktoriteten. Modern vetenskap h?vdar att protoner och neutroner till exempel best?r av hypotetiska energikluster – kvarkar. Det finns ett antagande att det finns en ?nnu mindre partikel - preonen, som fortfarande ?r osynlig, ok?nd, men f?rmodad.

En v?rld av molekyler, atomer, elektroner, protoner, neutroner, fotoner, etc. kallad mikrov?rlden. Han ?r grunden makrokosmos- m?nniskans v?rld och storleken i proportion till den p? v?r planet och mega v?rld- v?rlden av stj?rnor, galaxer, universum och kosmos. Alla dessa v?rldar ?r sammankopplade och existerar inte utan den andra.

Vi har redan m?tt megav?rlden i rapporten om v?r f?rsta expedition. "Universums andetag. Resan f?rst" och vi har redan en id? om avl?gsna galaxer och universum. P? den farliga resan uppt?ckte vi v?rlden av m?rk materia och m?rk energi, utforskade djupet av svarta h?l, n?dde toppen av glittrande kvasarer och undvek p? ett mirakul?st s?tt Big Bang och inte mindre Big Crunch. Universum d?k upp framf?r oss i all sin sk?nhet och storhet. Under v?r resa ins?g vi att stj?rnor och galaxer inte d?k upp av sig sj?lva, utan m?ttes, under miljarder ?r, bildade av partiklar och atomer.

Det ?r partiklar och atomer som utg?r hela v?rlden omkring oss. Det ?r de, i sina otaliga och olika kombinationer, som kan dyka upp framf?r oss antingen i form av en vacker holl?ndsk ros, eller i form av en kraftig h?g av tibetanska stenar. Allt vi ser best?r av dessa mystiska representanter f?r det mystiska mikrov?rlden. Varf?r "mystiskt" och varf?r "mystiskt"? Eftersom m?nskligheten, tyv?rr, fortfarande vet v?ldigt lite om denna v?rld och om dess f?retr?dare.

Det ?r om?jligt att f?rest?lla sig den moderna vetenskapen om mikrokosmos utan att n?mna elektronen, protonen eller neutronen. I alla referensmaterial om fysik eller kemi hittar vi deras massa med nionde decimal, deras elektriska laddning, livsl?ngd och s? vidare. Till exempel, i enlighet med dessa referensb?cker, har en elektron en massa p? 9,10938291 (40) x 10 -31 kg, en elektrisk laddning - minus 1,602176565 (35) x 10 -19 C, en livstid - o?ndlighet eller minst 4,6 x 10 26 ?r gammal (Wikipedia).

Noggrannheten i att best?mma parametrarna f?r elektronen ?r imponerande, och stolthet ?ver civilisationens vetenskapliga prestationer fyller v?ra hj?rtan! Visserligen smyger sig samtidigt in en del tvivel, som med all lust inte helt kan drivas bort. Att best?mma massan av en elektron lika med en miljard - miljard - miljarddels kilogram, och till och med v?ga den till nionde decimalen, ?r, tror jag, inte en l?tt uppgift, precis som att m?ta en elektrons livsl?ngd vid 4.600.000.000.000.000.000.000.000.000 ?r .

Dessutom har ingen n?gonsin sett just denna elektron. De modernaste mikroskopen g?r det m?jligt att bara se ett elektronmoln runt en atoms k?rna, inom vilket, som forskare tror, en elektron r?r sig med stor hastighet (fig. 1). Vi vet ?nnu inte s?kert varken elektronens storlek, dess form eller hastigheten p? dess rotation. I verkligheten vet vi v?ldigt lite om elektronen, liksom om protonen och neutronen. Vi kan bara spekulera och gissa. Tyv?rr, f?r idag medan alla v?ra m?jligheter.

Ris. 1. Fotografi av elektronmoln taget av fysiker vid Kharkov Institute of Physics and Technology i september 2009

Men en elektron eller en proton ?r de minsta elementarpartiklarna som utg?r en atom av n?got ?mne. Och om v?ra tekniska s?tt att studera mikrov?rlden ?nnu inte till?ter oss att se partiklar och atomer, kanske vi kan b?rja med n?got handla om mer och mer k?nt? Till exempel fr?n en molekyl! Den best?r av atomer. En molekyl ?r ett st?rre och mer f?rst?eligt objekt, som med stor sannolikhet studeras djupare.

Tyv?rr m?ste jag g?ra dig besviken igen. Molekyler ?r f?rst?eliga f?r oss endast p? papper i form av abstrakta formler och ritningar av deras f?rmodade struktur. Vi kan fortfarande inte f? en tydlig bild av en molekyl med uttalade bindningar mellan atomer.

I augusti 2009, med hj?lp av tekniken f?r atomkraftsmikroskopi, lyckades europeiska forskare f?r f?rsta g?ngen f? en bild av strukturen hos en ganska stor molekyl av pentacen (C 22 H 14). Den mest moderna tekniken har gjort det m?jligt att se endast fem ringar som best?mmer strukturen f?r detta kolv?te, s?v?l som fl?ckar av enskilda kol- och v?teatomer (Fig. 2). Och det ?r allt vi kan g?ra just nu...

Ris. 2. Strukturell representation av pentacenmolekylen (?verst)

och hennes foto (nedan)

? ena sidan till?ter de erh?llna fotografierna oss att h?vda att den v?g som kemister valt, som beskriver sammans?ttningen och strukturen av molekyler, inte l?ngre ?r i tvivel, men ? andra sidan kan vi bara gissa att

Hur, trots allt, uppst?r kombinationen av atomer i en molekyl, och elementarpartiklar - i en atom? Varf?r ?r dessa atom- och molekylbindningar stabila? Hur bildas de, vilka krafter st?der dem? Hur ser en elektron, proton eller neutron ut? Vad ?r deras struktur? Vad ?r en atomk?rna? Hur samexisterar proton och neutron i samma utrymme och varf?r avvisar de en elektron fr?n det?

Det finns m?nga fr?gor av det h?r slaget. Svar ocks?. Det ?r sant att m?nga svar endast bygger p? antaganden som ger upphov till nya fr?gor.

Mina allra f?rsta f?rs?k att penetrera mikrov?rldens mysterier kom ?ver en ganska ytlig presentation av modern vetenskap av m?nga grundl?ggande kunskaper om strukturen hos mikrov?rldsobjekt, om principerna f?r deras funktion, om systemen f?r deras sammankopplingar och relationer. Det visade sig att m?nskligheten fortfarande inte klart f?rst?r hur k?rnan i en atom och dess ing?ende partiklar - elektroner, protoner och neutroner - ?r ordnade. Vi har bara generella id?er om vad som faktiskt h?nder i processen f?r klyvning av atomk?rnan, vilka h?ndelser som kan intr?ffa under det l?nga f?rloppet av denna process.

Studiet av k?rnreaktioner begr?nsades till att observera processerna och fastst?lla vissa orsak-och-verkan-samband, h?rledda experimentellt. Forskare har l?rt sig att bara best?mma beteende vissa partiklar under en eller annan p?verkan. Det ?r allt! Utan att f?rst? deras struktur, utan att avsl?ja interaktionsmekanismerna! Bara beteende! Baserat p? detta beteende best?mdes beroenden av vissa parametrar och, f?r st?rre betydelse, var dessa experimentella data kl?dda i matematiska formler p? flera niv?er. Det ?r hela teorin!

Tyv?rr r?ckte detta f?r att modigt s?tta ig?ng att bygga k?rnkraftverk, olika acceleratorer, kolliderare och skapa k?rnvapenbomber. Efter att ha f?tt prim?r kunskap om k?rnprocesser gick m?nskligheten omedelbart med i en aldrig tidigare sk?dad kappl?pning f?r innehav av kraftfull energi som var f?rem?l f?r den.

Med stormsteg har antalet l?nder med nukle?r kapacitet i tj?nst v?xt. K?rnvapenmissiler i enorma antal tittade hotfullt mot ov?nliga grannar. K?rnkraftverk b?rjade dyka upp som kontinuerligt genererade billig elektrisk energi. Enorma medel spenderades p? k?rnkraftsutveckling av fler och fler nya konstruktioner. Vetenskapen, som f?rs?kte titta in i atomk?rnan, byggde intensivt upp supermoderna partikelacceleratorer.

Emellertid n?dde inte materien strukturen av atomen och dess k?rna. Fascinationen f?r s?kandet efter fler och fler nya partiklar och jakten p? Nobelregalier f?rpassade till bakgrunden en djup studie av strukturen hos atomk?rnan och dess ing?ende partiklar.

Men ytlig kunskap om k?rntekniska processer visade sig omedelbart negativt under driften av k?rnreaktorer och provocerade fram uppkomsten av spontana k?rnkedjereaktioner i ett antal situationer.

Denna lista ger datum och platser f?r f?rekomsten av spontana k?rnreaktioner:

1945-08-21. USA, Los Alamos National Laboratory.

21 maj 1946. USA, Los Alamos National Laboratory.

1953-03-15. USSR, Chelyabinsk-65, Mayak Production Association.

1953-04-21. USSR, Chelyabinsk-65, Mayak Production Association.

1958-06-16. USA, Oak Ridge, Y-12 radiokemisk anl?ggning.

1958-10-15. Jugoslavien, B. Kidrich-institutet.

30 december 1958 USA, Los Alamos National Laboratory.

1963-03-01. Sovjetunionen, Tomsk-7, Siberian Chemical Combine.

1964-07-23. USA, Woodryver, radiokemisk anl?ggning.

30 december 1965 Belgien, Mol.

1968-05-03. Sovjetunionen, Chelyabinsk-70, VNIITF.

10 december 1968 USSR, Chelyabinsk-65, Mayak Production Association.

26 maj 1971 Sovjetunionen, Moskva, Institutet f?r atomenergi.

13 december 1978. Sovjetunionen, Tomsk-7, Siberian Chemical Combine.

1983-09-23. Argentina, reaktor RA-2.

15 maj 1997 Ryssland, Novosibirsk, anl?ggning av kemiska koncentrat.

1997-06-17. Ryssland, Sarov, VNIIEF.

30/09/1999 Japan, Tokaimura, Anl?ggning f?r produktion av k?rnbr?nsle.

Till denna lista m?ste l?ggas m?nga olyckor med luft- och undervattensb?rare av k?rnvapen, incidenter i k?rnbr?nslecykelf?retag, n?dsituationer vid k?rnkraftverk, n?dsituationer under testning av k?rn- och termonukle?ra bomber. Tragedin i Tjernobyl och Fukushima kommer f?r alltid att finnas kvar i v?rt minne. Bakom dessa katastrofer och n?dsituationer finns tusentals d?da m?nniskor. Och det f?r dig att t?nka v?ldigt allvarligt.

Bara tanken p? att fungera k?rnkraftverk som omedelbart kan f?rvandla hela v?rlden till en kontinuerlig radioaktiv zon ?r skr?mmande. Tyv?rr ?r dessa farh?gor v?lgrundade. F?rst av allt, det faktum att skaparna av k?rnreaktorer i sitt arbete anv?nde inte grundl?ggande kunskap, utan ett uttalande om vissa matematiska beroenden och beteende hos partiklar, p? grundval av vilka en farlig k?rnstruktur byggdes. F?r forskare, fram till nu, ?r k?rnreaktioner en sorts "svart l?da" som fungerar, under f?ruts?ttning att vissa ?tg?rder och krav uppfylls.

Men om n?got b?rjar h?nda i denna "l?da" och detta "n?got" inte beskrivs av instruktionerna och g?r ut?ver r?ckvidden f?r den kunskap som erh?llits, d? kan vi, f?rutom v?rt eget hj?ltemod och icke-intellektuella arbete, inte mots?tta oss n?gonting till det k?rnkraftselement som brutit ut. Massor av m?nniskor tvingas helt enkelt ?dmjukt att v?nta p? den ?verh?ngande faran, f?rbereda sig p? fruktansv?rda och obegripliga konsekvenser, flytta till ett s?kert avst?nd, enligt deras ?sikt. K?rnkraftsspecialister rycker i de flesta fall bara p? axlarna, ber och v?ntar p? hj?lp fr?n h?gre makter.

Japanska k?rnkraftsforskare, bev?pnade med den modernaste tekniken, kan fortfarande inte st?vja k?rnkraftverket i Fukushima, som l?nge har varit str?ml?st. De kan bara konstatera att den 18 oktober 2013 ?versteg str?lningsniv?n i grundvattnet normen med mer ?n 2 500 g?nger. Ett dygn senare ?kade halten av radioaktiva ?mnen i vattnet med n?stan 12 000 g?nger! Varf?r?! Japanska specialister kan ?nnu inte svara p? denna fr?ga eller stoppa dessa processer.

Risken att skapa en atombomb var p? n?got s?tt motiverad. Den sp?nda milit?rpolitiska situationen p? planeten kr?vde o?vertr?ffade ?tg?rder f?r f?rsvar och attack fr?n de motsatta l?nderna. Genom att underkasta sig situationen tog atomforskare risker och gr?vde inte ner sig i subtiliteterna i strukturen och funktionen hos element?ra partiklar och atomk?rnor.

Men i fredstid m?ste byggandet av k?rnkraftverk och kolliderar av alla slag p?b?rjas endast p? villkor, Vad vetenskapen har helt och h?llet r?knat ut strukturen f?r atomk?rnan, och elektronen, och neutronen och protonen, och deras relationer. Dessutom m?ste k?rnreaktioner vid k?rnkraftverk kontrolleras strikt. Men du kan verkligen och effektivt bara hantera det du vet grundligt. S?rskilt om det handlar om den mest kraftfulla energitypen idag, som inte alls ?r l?tt att st?vja. Detta h?nder naturligtvis inte. Inte bara under byggandet av k?rnkraftverk.

F?r n?rvarande finns det 6 olika kolliderare i Ryssland, Kina, USA och Europa - kraftfulla acceleratorer av m?tande partikelfl?den, som accelererar dem till h?g hastighet, vilket ger partiklarna h?g kinetisk energi, f?r att sedan trycka in dem i varandra. Syftet med kollisionen ?r att studera produkterna fr?n partikelkollisioner i hopp om att det under s?nderfallsprocessen ska vara m?jligt att se n?got nytt och fortfarande ok?nt.

Det ?r tydligt att forskare ?r mycket intresserade av att se vad som kommer att bli av allt detta. Hastigheten p? partikelkollisioner och finansieringsniv?n f?r vetenskaplig forskning ?kar, men kunskapen om strukturen p? det som kolliderar har varit densamma i m?nga, m?nga ?r. Det finns fortfarande inga underbyggda f?ruts?gelser om resultaten av de planerade studierna, och det kan det inte vara. Inte av en slump. Vi ?r v?l medvetna om att det ?r m?jligt att f?ruts?ga vetenskapligt endast under f?ruts?ttning av korrekt och verifierad kunskap om ?tminstone detaljerna i den f?rutsagda processen. Modern vetenskap har ?nnu inte s?dan kunskap om elementarpartiklar. I det h?r fallet kan man anta att huvudprincipen f?r befintliga forskningsmetoder ?r positionen: "L?t oss f?rs?ka g?ra det - l?t oss se vad som h?nder." Tyv?rr.

D?rf?r ?r det ganska naturligt att i dag diskuteras fr?gor som r?r faran med p?g?ende experiment allt oftare. Det handlar inte ens om m?jligheten att mikroskopiska svarta h?l dyker upp under experiment, som, v?xande, kan sluka v?r planet. Jag tror inte riktigt p? en s?dan m?jlighet, ?tminstone p? nuvarande niv? och stadium av min intellektuella utveckling.

Men det finns en allvarligare och mer verklig fara. Till exempel, vid Large Hadron Collider, kolliderar str?mmar av protoner eller blyjoner i olika konfigurationer. Det verkar, vilken typ av hot kan komma fr?n en mikroskopisk partikel, och till och med under jorden, i en tunnel, inkapslad i kraftfullt metall- och betongskydd? En partikel som v?ger 1 672 621 777 (74) x 10 -27 kg och en solid flertonstunnel p? mer ?n 26 kilometer i tjockleken av tung jord ?r klart oj?mf?rliga kategorier.

Hotet finns dock. N?r man utf?r experiment ?r det ganska troligt att det kommer att ske en okontrollerad fris?ttning av en enorm m?ngd energi, som inte bara kommer att uppst? som ett resultat av ett brott i intranukle?ra krafter, utan ocks? som ett resultat av energin som finns inuti protoner eller bly joner. En k?rnexplosion av en modern ballistisk missil, baserad p? frig?randet av en atoms intranukle?ra energi, kommer inte att verka mer fruktansv?rd ?n en ny?rskn?ckare j?mf?rt med den mest kraftfulla energin som kan frig?ras under f?rst?relsen av elementarpartiklar. Vi kan pl?tsligt sl?ppa den fantastiska anden ur flaskan. Men inte den d?r sn?lla godmodiga och j?vla m?staren som bara lyder och lyder, utan ett okontrollerbart, allsm?ktigt och h?nsynsl?st monster som inte k?nner n?d och n?d. Och det kommer inte att bli fantastiskt, utan ganska verkligt.

Men det v?rsta ?r att, precis som i en k?rnvapenbomb, kan en kedjereaktion b?rja i en kolliderare, som frig?r fler och fler delar av energi och f?rst?r alla andra elementarpartiklar. Samtidigt spelar det ingen roll alls vad de kommer att best? av - metallkonstruktioner i tunneln, betongv?ggar eller stenar. Energi kommer att frig?ras ?verallt och slita is?r allt som inte bara ?r kopplat till v?r civilisation utan med hela planeten. P? ett ?gonblick kan bara ynkliga oformliga strimlor finnas kvar fr?n v?r s?ta bl? sk?nhet som flyger ?ver universums stora och vidstr?ckta vidder.

Detta ?r naturligtvis ett fruktansv?rt, men ganska verkligt scenario, och m?nga europ?er i dag f?rst?r detta mycket v?l och mots?tter sig aktivt farliga of?ruts?gbara experiment som kr?ver planetens och civilisationens s?kerhet. Varje g?ng blir dessa tal mer och mer organiserade och ?kar den interna oron ?ver den aktuella situationen.

Jag ?r inte emot experiment, f?r jag f?rst?r mycket v?l att v?gen till ny kunskap alltid ?r sv?r och sv?r. Utan experiment ?r det n?stan om?jligt att ?vervinna det. Jag ?r dock djupt ?vertygad om att varje experiment endast b?r utf?ras om det ?r s?kert f?r m?nniskor och omv?rlden. Idag har vi ingen s?dan s?kerhet. Nej, f?r det finns ingen kunskap om de partiklar som vi redan experimenterar med idag.

Situationen visade sig vara mycket mer alarmerande ?n jag hade f?rest?llt mig tidigare. Allvarligt orolig kastade jag mig huvudstupa in i kunskapsv?rlden om mikrov?rlden. Jag erk?nner att detta inte gav mig mycket n?je, eftersom det i mikrov?rldens utvecklade teorier var sv?rt att f?nga ett tydligt f?rh?llande mellan naturfenomen och de slutsatser som vissa forskare baserade sig p?, med hj?lp av kvantfysikens, kvantmekanikens teoretiska positioner. och teorin om elementarpartiklar som forskningsapparat.

F?rest?ll dig min f?rv?ning n?r jag pl?tsligt uppt?ckte att kunskap om mikrokosmos mer bygger p? antaganden som inte har tydliga logiska motiveringar. Efter att ha m?ttade matematiska modeller med vissa konventioner i form av Plancks konstant med en konstant som ?verstiger trettio nollor efter decimalkomma, olika f?rbud och postulat, beskriver dock teoretiker tillr?ckligt detaljerat och noggrant a om praktiska situationer som svarar p? fr?gan: "Vad h?nder om ...?". Men huvudfr?gan: "Varf?r h?nder detta?" f?rblev tyv?rr obesvarad.

Det verkade f?r mig att det ?r en mycket sv?rare sak att k?nna till det gr?nsl?sa universum och dess s? avl?gsna galaxer, spridda ?ver ett fantastiskt stort avst?nd ?n att hitta kunskapens v?g till det som i sj?lva verket "ligger under v?ra f?tter". Utifr?n grunden f?r min gymnasieutbildning och h?gre utbildning trodde jag uppriktigt att v?r civilisation inte l?ngre har n?gra fr?gor om atomens struktur och dess k?rna, eller om elementarpartiklar och deras struktur, eller om krafterna som h?ller elektronen i omloppsbana. och uppr?tth?lla en stabil koppling av protoner och neutroner i en atoms k?rna.

Fram till denna punkt hade jag inte beh?vt studera grunderna i kvantfysik, men jag var s?ker och naivt antog att denna nya fysik ?r det som verkligen kommer att leda oss ut ur m?rkret av missf?rst?nd av mikrov?rlden.

Men till min djupa f?rtret hade jag fel. Modern kvantfysik, atomk?rnans och elementarpartiklarnas fysik, och faktiskt hela mikrokosmos fysik, ?r enligt min mening inte bara i ett bedr?vligt tillst?nd. De har fastnat i en intellektuell ?terv?ndsgr?nd under l?ng tid, som inte kan till?ta dem att utvecklas och f?rb?ttras, och r?r sig l?ngs v?gen f?r insikt om atomen och elementarpartiklarna.

Forskare i mikrokosmos, stelbent begr?nsade av den etablerade st?ndaktigheten i ?sikterna fr?n de stora teoretikerna p? 1800- och 1900-talen, har inte v?gat ?terv?nda till sina r?tter p? mer ?n hundra ?r och ?ter b?rja den sv?ra v?gen f?r forskning i djupet av v?r omv?rld. Min kritiska syn p? den aktuella situationen kring studiet av mikrov?rlden ?r l?ngt ifr?n den enda. M?nga progressiva forskare och teoretiker har upprepade g?nger uttryckt sin syn p? de problem som uppst?r i samband med att man f?rst?r grunderna f?r teorin om atomk?rnan och elementarpartiklar, kvantfysik och kvantmekanik.

En analys av modern teoretisk kvantfysik g?r det m?jligt f?r oss att dra en ganska best?md slutsats att k?rnan i teorin ligger i den matematiska representationen av vissa medelv?rden av partiklar och atomer, baserat p? indikatorerna f?r viss mekanistisk statistik. Det viktigaste i teorin ?r inte studiet av elementarpartiklar, deras struktur, deras samband och interaktioner under manifestationen av vissa naturfenomen, utan f?renklade sannolikhetsm?ssiga matematiska modeller baserade p? de beroenden som erh?lls under experimenten.

Tyv?rr sattes h?r, liksom i utvecklingen av relativitetsteorin, de h?rledda matematiska beroenden i f?rsta hand, vilket ?verskuggade fenomenens natur, deras sammankoppling och orsaker till f?rekomsten.

Studiet av strukturen hos elementarpartiklar var begr?nsat till antagandet om n?rvaron av tre hypotetiska kvarkar i protoner och neutroner, vars varianter, n?r detta teoretiska antagande utvecklades, ?ndrades fr?n tv?, sedan tre, fyra, sex, tolv. Vetenskapen anpassade sig helt enkelt till resultaten av experiment, tvingad att uppfinna nya element, vars existens ?nnu inte har bevisats. H?r kan vi ocks? h?ra om preoner och gravitoner som ?nnu inte har hittats. Man kan vara s?ker p? att antalet hypotetiska partiklar kommer att forts?tta att v?xa, eftersom vetenskapen om mikrov?rlden g?r djupare och djupare in i en ?terv?ndsgr?nd.

Bristen p? f?rst?else f?r de fysikaliska processer som sker inuti elementarpartiklar och atomk?rnor, mekanismen f?r interaktion mellan system och element i mikrokosmos f?rde hypotetiska element - b?rare av interaktion - som gauge och vektorbosoner, gluoner, virtuella fotoner, till arena f?r modern vetenskap. Det var de som toppade listan ?ver enheter som ?r ansvariga f?r processerna f?r interaktion mellan vissa partiklar och andra. Och det spelar ingen roll att inte ens deras indirekta tecken har hittats. Det ?r viktigt att de p? n?got s?tt kan h?llas ansvariga f?r det faktum att k?rnan i en atom inte faller is?r i sina komponenter, att m?nen inte faller till jorden, att elektronerna fortfarande roterar i sin bana och planetens magnetiska f?ltet skyddar oss fortfarande fr?n kosmiskt inflytande.

Av allt detta blev det sorgligt, f?r ju mer jag f?rdjupade mig i teorin om mikrokosmos, desto mer v?xte min f?rst?else f?r ?terv?ndsgr?ndens utveckling av den viktigaste komponenten i teorin om v?rldens struktur. Positionen f?r dagens vetenskap om mikrokosmos ?r inte tillf?llig, utan naturlig. Faktum ?r att grunden f?r kvantfysiken lades av Nobelpristagarna Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Erwin Schr?dinger, Wolfgang Pauli och Paul Dirac i slutet av artonhundratalet och b?rjan av 1900-talet. Fysiker vid den tiden hade bara resultaten av n?gra initiala experiment som syftade till att studera atomer och elementarpartiklar. Det m?ste dock erk?nnas att ?ven dessa studier utf?rdes p? ofullkomlig utrustning motsvarande den tiden, och experimentdatabasen b?rjade bara fyllas.

D?rf?r ?r det inte f?rv?nande att klassisk fysik inte alltid kunde svara p? de m?nga fr?gor som uppstod under studiet av mikrov?rlden. D?rf?r b?rjade man i b?rjan av 1900-talet i den vetenskapliga v?rlden att prata om fysikens kris och behovet av revolution?ra f?r?ndringar i systemet f?r mikrov?rldsforskning. Denna best?mmelse drev definitivt progressiva teoretiska vetenskapsm?n att s?ka efter nya v?gar och nya metoder f?r kognition av mikrov?rlden.

Problemet, vi m?ste hylla, l?g inte i den klassiska fysikens f?r?ldrade best?mmelser, utan i den underutvecklade tekniska basen, som vid den tiden, vilket ?r ganska f?rst?eligt, inte kunde ge de n?dv?ndiga forskningsresultaten och ge mat till djupare teoretiska utvecklingar. Luckan m?ste fyllas. Och den var fylld. En ny teori - kvantfysik, baserad i f?rsta hand p? probabilistiska matematiska begrepp. Det var inget fel med detta, f?rutom att de genom att g?ra det gl?mde filosofin och br?t sig loss fr?n den verkliga v?rlden.

Klassiska id?er om atomen, elektronen, protonen, neutronen etc. ersattes av deras probabilistiska modeller, som motsvarade en viss niv? av vetenskapens utveckling och till och med gjorde det m?jligt att l?sa mycket komplexa till?mpade ingenj?rsproblem. Fr?nvaron av den n?dv?ndiga tekniska basen och vissa framg?ngar i den teoretiska och experimentella representationen av element och system i mikrokosmos skapade f?ruts?ttningarna f?r en viss kylning av den vetenskapliga v?rlden mot en djup studie av strukturen hos elementarpartiklar, atomer och deras k?rnor . S?rskilt sedan krisen i mikrokosmos fysik tycktes ha sl?ckts, hade en revolution ?gt rum. Det vetenskapliga samfundet rusade entusiastiskt till studiet av kvantfysik, utan brydde sig om att f?rst? grunderna f?r element?ra och fundamentala partiklar.

Naturligtvis kunde en s?dan situation i den moderna vetenskapen om mikrov?rlden inte annat ?n excitera mig, och jag b?rjade omedelbart f?rbereda mig f?r en ny expedition, f?r en ny resa. Resa in i mikrokosmos. Vi har redan gjort en liknande resa. Det var den f?rsta resan till en v?rld av galaxer, stj?rnor och kvasarer, till v?rlden av m?rk materia och m?rk energi, till v?rlden d?r v?rt universum f?ds och lever ett fullt liv. I sin rapport "Universums andetag. Resan f?rst» Vi f?rs?kte f?rst? universums struktur och de processer som ?ger rum i det.

N?r jag ins?g att den andra resan inte heller skulle vara l?tt och skulle kr?va miljarder biljoner g?nger f?r att minska omfattningen av rymden d?r jag skulle beh?va studera v?rlden omkring mig, b?rjade jag f?rbereda mig f?r att inte bara tr?nga in i en atoms struktur. eller molekyl, men ocks? in i djupet av elektronen och protonen, neutronen och fotonen, och i volymer miljontals g?nger mindre ?n volymerna av dessa partiklar. Detta kr?vde specialutbildning, ny kunskap och avancerad utrustning.

Den kommande resan f?rutsatte en start redan fr?n b?rjan av skapandet av v?r v?rld, och det var denna b?rjan som var den farligaste och med det mest of?ruts?gbara resultatet. Men det berodde p? v?r expedition om vi skulle hitta en v?g ut ur den nuvarande situationen inom vetenskapen om mikrov?rlden eller om vi skulle forts?tta att balansera p? den moderna k?rnenergins skakiga repbro, varenda sekund avsl?ja civilisationens liv och existens p? planet till livsfara.

Saken ?r den att f?r att l?ra k?nna de f?rsta resultaten av v?r forskning var det n?dv?ndigt att komma till universums svarta h?l och, om man f?rsummar k?nslan av sj?lvbevarelsedrift, rusa in i det flammande helvetet i den universella tunneln. Endast d?r, under f?rh?llanden med ultrah?ga temperaturer och fantastiskt tryck, f?rsiktigt r?rande sig i de snabbt roterande str?mmarna av materialpartiklar, kunde vi se hur f?rintelsen av partiklar och antipartiklar ?ger rum och hur den stora och m?ktiga f?rfadern till alla ting - Eter, ?terf?ds f?r att f?rst? alla p?g?ende processer, inklusive bildandet av partiklar, atomer och molekyler.

Tro mig, det finns inte s? m?nga v?ghalsar p? jorden som kan best?mma sig f?r detta. Dessutom garanteras inte resultatet av n?gon och ingen ?r redo att ta ansvar f?r det framg?ngsrika resultatet av denna resa. Under civilisationens existens har ingen ens bes?kt galaxens svarta h?l, men h?r - UNIVERSUM! Allt h?r ?r vuxet, grandiost och kosmisk skala. Det finns inga sk?mt h?r. H?r kan de p? ett ?gonblick f?rvandla m?nniskokroppen till en mikroskopisk gl?dhet energipropp eller sprida den ?ver rymdens ?ndl?sa kalla vidder utan r?tt att ?teruppr?tta och ?terf?renas. Detta ?r universum! Enorm och majest?tisk, kall och gl?dhet, gr?nsl?s och mystisk...

D?rf?r, genom att bjuda in alla att g? med i v?r expedition, m?ste jag varna dig f?r att om n?gon tvivlar ?r det inte f?r sent att v?gra. Alla sk?l accepteras. Vi ?r fullt medvetna om hur stor faran ?r, men vi ?r redo att modigt m?ta den till varje pris! Vi f?rbereder oss f?r att dyka ner i universums djup.

Det ?r tydligt att det ?r l?ngt ifr?n en l?tt uppgift att skydda oss och h?lla oss vid liv, att kasta sig in i en het universell tunnel fylld med kraftiga explosioner och k?rnreaktioner, och v?r utrustning m?ste motsvara de f?rh?llanden som vi m?ste arbeta under. D?rf?r ?r det absolut n?dv?ndigt att f?rbereda den b?sta utrustningen och noggrant t?nka ?ver utrustningen f?r alla deltagare i denna farliga expedition.

F?rst och fr?mst, p? den andra resan kommer vi att ta det som till?t oss att ?vervinna en mycket sv?r v?g genom universums vidder n?r vi arbetade med en rapport om v?r expedition. "Universums andetag. Resan f?rst. Naturligtvis, detta v?rldens lagar. Utan deras ans?kan hade v?r f?rsta resa knappast slutat framg?ngsrikt. Det var lagarna som gjorde det m?jligt att hitta r?tt v?g bland h?garna av obegripliga fenomen och forskarnas tvivelaktiga slutsatser i sin f?rklaring.

Om du kommer ih?g, lagen om motsatsers balans, f?rutbest?mmer att i v?rlden varje manifestation av verkligheten, vilket system som helst har sin motsatta essens och ?r eller str?var efter att vara i balans med den, till?t oss att f?rst? och acceptera n?rvaron i v?rlden omkring oss, f?rutom vanlig energi, ?ven m?rk energi , och ?ven, f?rutom vanlig materia, m?rk materia. Lagen om motsatsbalansen gjorde det m?jligt att anta att v?rlden inte bara best?r av eter, utan ?ven etern best?r av sina tv? typer - positiva och negativa.

Lagen om universell sammankoppling, vilket inneb?r en stabil, upprepad koppling mellan alla objekt, processer och system i universum, oavsett deras skala, och hierarkins lag, genom att ordna niv?erna f?r alla system i universum fr?n det l?gsta till det h?gsta, gjorde det m?jligt att bygga en logisk "stege av varelser" fr?n etern, partiklarna, atomerna, ?mnen, stj?rnor och galaxer till universum. Och sedan hitta s?tt att omvandla ett otroligt stort antal galaxer, stj?rnor, planeter och andra materiella f?rem?l, f?rst till partiklar och sedan till str?mmar av het eter.

Vi fann bekr?ftelse p? dessa synpunkter i praktiken. utvecklingslagen, som best?mmer den evolution?ra r?relsen i alla sf?rer av v?rlden omkring oss. Genom analysen av verkan av dessa lagar kom vi till en beskrivning av formen och f?rst?elsen av universums struktur, vi l?rde oss galaxernas utveckling, s?g mekanismerna f?r bildandet av partiklar och atomer, stj?rnor och planeter. Det blev helt klart f?r oss hur det stora bildas av det lilla, och det lilla bildas av det stora.

Bara f?rst?else lagen om r?relsens kontinuitet, som tolkar den objektiva n?dv?ndigheten av processen med konstant r?relse i rymden f?r alla objekt och system utan undantag, till?t oss att bli medvetna om rotationen av universums k?rna och galaxer runt den universella tunneln.

Lagarna f?r v?rldens struktur var ett slags karta ?ver v?r resa, som hj?lpte oss att r?ra oss l?ngs rutten och ?vervinna dess sv?raste sektioner och hinder som vi st?tte p? p? v?gen till att f?rst? v?rlden. D?rf?r kommer lagarna f?r v?rldens struktur ocks? att vara den viktigaste egenskapen hos v?r utrustning p? denna resa in i universums djup.

Det andra viktiga villkoret f?r framg?ngen med penetration i universums djup kommer naturligtvis att vara experimentella resultat vetenskapsm?n, som de h?ll i mer ?n hundra ?r, och det hela lager av kunskap och information om fenomen mikrov?rlden ackumulerat av modern vetenskap. Under den f?rsta resan var vi ?vertygade om att m?nga naturfenomen kan tolkas p? olika s?tt och dra helt motsatta slutsatser.

Felaktiga slutsatser, med st?d av besv?rliga matematiska formler, leder som regel vetenskapen in i en ?terv?ndsgr?nd och ger inte den n?dv?ndiga utvecklingen. De l?gger grunden f?r ytterligare felaktigt t?nkande, som i sin tur bildar de teoretiska best?mmelserna f?r de utvecklade felaktiga teorierna. Det handlar inte om formler. Formler kan vara helt korrekta. Men forskarnas beslut om hur och p? vilken v?g de ska g? vidare kanske inte ?r helt korrekta.

Situationen kan j?mf?ras med ?nskan att ta sig fr?n Paris till flygplatsen Charles de Gaulle p? tv? v?gar. Den f?rsta ?r den kortaste, som inte kan spenderas mer ?n en halvtimme med bara en bil, och den andra ?r precis tv?rtom, runt om i v?rlden med bil, fartyg, specialutrustning, b?tar, hundspann genom Frankrike, Atlanten, Sydamerika, Antarktis, Stilla havet, Arktis och slutligen genom nord?stra Frankrike direkt till flygplatsen. B?da v?garna kommer att leda oss fr?n en punkt till samma plats. Men hur l?nge och med vilken anstr?ngning? Ja, och att vara exakt och n? destinationen under en l?ng och sv?r resa ?r v?ldigt, v?ldigt problematiskt. D?rf?r ?r inte bara r?relseprocessen viktig, utan ocks? valet av r?tt v?g.

P? v?r resa, precis som i den f?rsta expeditionen, kommer vi att f?rs?ka ta en lite annorlunda titt p? slutsatserna om mikrokosmos som redan har gjorts och accepterats av hela den vetenskapliga v?rlden. F?rst och fr?mst i f?rh?llande till den kunskap som erh?llits som ett resultat av att studera elementarpartiklar, k?rnreaktioner och existerande interaktioner. Det ?r mycket m?jligt att som ett resultat av v?r neds?nkning i universums djup, kommer elektronen att dyka upp framf?r oss inte som en strukturl?s partikel, utan som n?got mer komplext objekt i mikrov?rlden, och atomk?rnan kommer att avsl?ja sin m?ngfaldiga struktur, lever sitt ovanliga och aktiva liv.

L?t oss inte gl?mma att ta med oss logiken. Det till?t oss att hitta v?gen genom de sv?raste platserna p? v?r sista resa. Logik var en sorts kompass, som visar riktningen f?r den r?tta v?gen p? en resa genom universums vidder. Det ?r klart att vi inte ens nu klarar oss utan den.

Men en logik kommer uppenbarligen inte att r?cka. I denna expedition kan vi inte klara oss utan intuition. Intuition kommer att till?ta oss att hitta det vi inte ens kan gissa om ?nnu, och d?r ingen har letat efter n?got f?re oss. Det ?r intuitionen som ?r v?r underbara assistent, vars r?st vi noggrant kommer att lyssna p?. Intuition kommer att f? oss att r?ra oss, oavsett regn och kyla, sn? och frost, utan fast hopp och tydlig information, men det ?r hon som kommer att till?ta oss att uppn? v?rt m?l trots alla regler och riktlinjer som hela m?nskligheten har vant sig. till fr?n skolan.

Slutligen kan vi inte g? n?gonstans utan v?r otyglade fantasi. Fantasi- det h?r ?r det kunskapsverktyg vi beh?ver, som g?r att vi utan de modernaste mikroskopen kan se vad som ?r mycket mindre ?n de minsta partiklar som redan uppt?ckts eller bara antagits av forskare. Fantasi kommer att visa oss alla processer som ?ger rum i ett svart h?l och i en universell tunnel, tillhandah?lla mekanismer f?r uppkomsten av gravitationskrafter under bildandet av partiklar och atomer, guida oss genom gallerierna i atomk?rnan och g?ra det m?jligt att g?ra en fascinerande flygning p? en l?tt roterande elektron runt ett fast men klumpigt s?llskap av protoner och neutroner i atomk?rnan.

Tyv?rr, p? denna resa in i universums djup, kommer vi inte att kunna ta n?got annat - det finns v?ldigt lite utrymme och vi m?ste begr?nsa oss till och med de mest n?dv?ndiga sakerna. Men det kan inte stoppa oss! Vi f?rst?r syftet! Universums djup v?ntar p? oss!

Inom fysiken ?r elementarpartiklar fysiska objekt i skalan av k?rnan i en atom, som inte kan delas upp i best?ndsdelar. Men idag lyckades forskare fortfarande splittra n?gra av dem. Strukturen och egenskaperna hos dessa minsta f?rem?l studeras av elementarpartikelfysik.

De minsta partiklarna som utg?r all materia har varit k?nda sedan urminnes tider. Grundarna av den s? kallade "atomismen" anses dock vara filosofen i antikens Grekland Leucippus och hans mer k?nda elev, Demokrit. Det antas att den senare introducerade termen "atom". Fr?n den antika grekiska "atomos" ?vers?tts som "odelbar", vilket definierar ?sikter fr?n antika filosofer.

Senare blev det k?nt att atomen fortfarande kan delas upp i tv? fysiska objekt - k?rnan och elektronen. Den senare blev d?refter den f?rsta elementarpartikeln, n?r engelsmannen Joseph Thomson 1897 genomf?rde ett experiment med katodstr?lar och fann att de ?r en str?m av identiska partiklar med samma massa och laddning.

Parallellt med Thomsons arbete genomf?r Henri Becquerel, som ?r engagerad i studier av r?ntgenstr?lning, experiment med uran och uppt?cker en ny typ av str?lning. ?r 1898 studerade ett franskt fysikerpar, Marie och Pierre Curie, olika radioaktiva ?mnen och hittade samma radioaktiva str?lning. Senare kommer det att fastst?llas att den best?r av alfa (2 protoner och 2 neutroner) och beta partiklar (elektroner), och Becquerel och Curie kommer att f? Nobelpriset. Marie Sklodowska-Curie utf?rde sin forskning med element som uran, radium och polonium och vidtog inga s?kerhets?tg?rder, inklusive att inte ens anv?nda handskar. Som ett resultat blev hon 1934 omk?rd av leukemi. Till minne av den stora vetenskapsmannens prestationer uppkallades elementet som uppt?cktes av paret Curie, polonium, efter Marias hemland - Polonia, fr?n latin - Polen.

Foto fr?n den 5:e Solvay-kongressen, 1927. F?rs?k att hitta alla vetenskapsm?n fr?n den h?r artikeln p? det h?r fotot.

Fr?n och med 1905 ?gnade Albert Einstein sina publikationer ?t ofullkomligheten i v?gteorin om ljus, vars postulat avvek fr?n resultaten av experiment. Vilket sedan ledde den framst?ende fysikern till id?n om ett "ljuskvantum" - en portion ljus. Senare, 1926, namngavs den som "foton", ?versatt fr?n grekiskan "phos" ("ljus"), av den amerikanske fysiokemisten Gilbert N. Lewis.

?r 1913 noterade Ernest Rutherford, en brittisk fysiker, baserat p? resultaten av experiment som redan utf?rts vid den tiden, att massorna av k?rnorna i m?nga kemiska element ?r multiplar av massan av v?tek?rnan. D?rf?r f?reslog han att v?tek?rnan ?r en best?ndsdel av andra grund?mnens k?rnor. I sitt experiment bestr?lade Rutherford en kv?veatom med alfapartiklar, som som ett resultat avgav en viss partikel, namngiven av Ernest som en "proton", fr?n andra grekiska "protos" (f?rsta, huvudsakliga). Senare bekr?ftades det experimentellt att protonen ?r k?rnan av v?te.

Uppenbarligen ?r protonen inte den enda komponenten i k?rnorna av kemiska element. Denna id? leds av det faktum att tv? protoner i k?rnan skulle st?ta bort varandra, och atomen skulle omedelbart s?nderfalla. D?rf?r lade Rutherford fram en hypotes om n?rvaron av en annan partikel, som har en massa lika med massan av en proton, men ?r oladdad. Vissa experiment av forskare p? interaktionen mellan radioaktiva och l?ttare grund?mnen ledde dem till uppt?ckten av en annan ny str?lning. 1932 best?mde James Chadwick att den bestod av samma neutrala partiklar som han kallade neutroner.

S?ledes uppt?cktes de mest k?nda partiklarna: foton, elektron, proton och neutron.

Vidare blev uppt?ckten av nya subnukle?ra f?rem?l en allt vanligare h?ndelse, och f?r n?rvarande ?r cirka 350 partiklar k?nda, som anses vara "element?ra". De av dem som ?nnu inte har kunnat splittras anses strukturl?sa och kallas "fundamentala".

Vad ?r spin?

Innan du forts?tter med ytterligare innovationer inom fysikomr?det ?r det n?dv?ndigt att best?mma egenskaperna hos alla partiklar. Den mest k?nda, f?rutom massa och elektrisk laddning, inkluderar ?ven spinn. Detta v?rde kallas annars f?r "intrinsic angular momentum" och ?r inte p? n?got s?tt relaterat till f?rskjutningen av det subnukle?ra objektet som helhet. Forskare har kunnat uppt?cka partiklar med spinn 0, 1/2 , 1, 3/2 och 2. F?r att visualisera, om ?n f?renklat, spinn som en egenskap hos ett objekt, ?verv?g f?ljande exempel.

L?t f?rem?let ha ett snurr lika med 1. D? kommer ett s?dant f?rem?l, n?r det roteras 360 grader, att ?terg? till sin ursprungliga position. P? ett plan kan detta objekt vara en penna, som efter en 360-graders sv?ng kommer att vara i sin ursprungliga position. I fallet med noll snurr, med n?gon rotation av f?rem?let, kommer det alltid att se likadant ut, till exempel en enf?rgad boll.

F?r spin 1/2 beh?ver du ett f?rem?l som beh?ller sitt utseende n?r det vrids 180 grader. Det kan vara samma penna, bara symmetriskt slipad p? b?da sidor. Ett snurr p? 2 kr?ver att formen bibeh?lls genom en 720 graders rotation, medan 3/2 kr?ver 540.

Denna egenskap ?r av stor betydelse f?r elementarpartikelfysik.

Standardmodell av partiklar och interaktioner

Med en imponerande upps?ttning mikroobjekt som utg?r den omgivande v?rlden, best?mde sig forskare f?r att strukturera dem, s? en v?lk?nd teoretisk konstruktion som kallas "Standardmodellen" bildades. Hon beskriver tre interaktioner och 61 partiklar med hj?lp av 17 fundamentala, varav n?gra f?rutsp?dde hon l?ngt innan uppt?ckten.

De tre interaktionerna ?r:

• Elektromagnetisk. Det uppst?r mellan elektriskt laddade partiklar. I ett enkelt fall, k?nt fr?n skolan, attraherar motsatt laddade f?rem?l, och f?rem?l med samma namn st?ter bort. Detta sker genom den s? kallade b?raren av elektromagnetisk interaktion - en foton.
• Stark, annars - k?rnkraftsinteraktion. Som namnet antyder str?cker sig dess verkan till f?rem?l av atomk?rnan, den ?r ansvarig f?r attraktionen av protoner, neutroner och andra partiklar, som ocks? best?r av kvarkar. Den starka kraften b?rs av gluoner.
• Svag. Fungerar p? avst?nd tusen mindre ?n k?rnans storlek. Denna interaktion involverar leptoner och kvarkar, s?v?l som deras antipartiklar. Dessutom, i fallet med svag interaktion, kan de f?rvandlas till varandra. B?rarna ?r bosonerna W+, W- och Z0.

S? standardmodellen bildades enligt f?ljande. Den inneh?ller sex kvarkar som utg?r alla hadroner (partiklar som ?r f?rem?l f?r stark interaktion):

• ?vre (u);
• F?rtrollad (c);
• sant(t);
• l?gre (d);
• konstiga(n);
• Bed?rande (b).

Det kan ses att fysiker inte har epitet. De andra 6 partiklarna ?r leptoner. Dessa ?r fundamentala partiklar med spin 1/2 som inte deltar i den starka interaktionen.

• Elektron;
• Elektronisk neutrino;
• Muon;
• muon neutrino;
• Tau lepton;
• Tau neutrino.

Och den tredje gruppen i standardmodellen ?r m?tarbosonerna, som har ett spinn lika med 1 och representeras som b?rare av interaktioner:

• Gluon ?r starkt;
• Foton - elektromagnetisk;
• Z-boson ?r svag;
• W-boson ?r svag.

De inkluderar ocks? den nyligen uppt?ckta partikeln med spin 0, som, f?r att uttrycka det enkelt, f?rser alla andra subnukle?ra objekt med tr?ghetsmassa.

Som ett resultat, enligt Standardmodellen, ser v?r v?rld ut s? h?r: all materia best?r av 6 kvarkar som bildar hadroner och 6 leptoner; alla dessa partiklar kan delta i tre interaktioner, vars b?rare ?r gauge bosoner.

Nackdelar med standardmodellen

Men redan innan uppt?ckten av Higgs-bosonen, den sista partikeln som f?rutsp?ddes av standardmodellen, hade forskare g?tt bortom den. Ett sl?ende exempel p? detta ?r den sk. "gravitationsinteraktion", som idag ?r i niv? med andra. F?rmodligen ?r dess b?rare en partikel med spin 2, som inte har n?gon massa, och som fysiker ?nnu inte har kunnat uppt?cka - "gravitonen".

Dessutom beskriver standardmodellen 61 partiklar, och idag ?r mer ?n 350 partiklar k?nda f?r m?nskligheten. Det betyder att de teoretiska fysikernas arbete inte ?r ?ver.

Partikelklassificering

F?r att g?ra livet l?ttare f?r sig sj?lva har fysiker grupperat alla partiklar efter deras struktur och andra egenskaper. Klassificeringen baseras p? f?ljande egenskaper:

• Livstid.
  1. Stabil. Bland dem finns proton och antiproton, elektron och positron, foton och ?ven graviton. F?rekomsten av stabila partiklar ?r inte begr?nsad av tiden, s? l?nge de ?r i ett fritt tillst?nd, d.v.s. interagera inte med n?gonting.
  2. Instabil. Alla andra partiklar s?nderfaller efter en tid till sina best?ndsdelar, d?rf?r kallas de instabila. Till exempel lever en myon bara 2,2 mikrosekunder, och en proton lever 2,9 10*29 ?r, varefter den kan s?nderfalla till en positron och en neutral pion.
• Vikt.
  1. Massl?sa elementarpartiklar, av vilka det bara finns tre: foton, gluon och graviton.
  2. Massiva partiklar ?r allt annat.
• Spinv?rde.
  1. Hel snurr, inkl. noll, har partiklar som kallas bosoner.
  2. Partiklar med halvheltalsspinn ?r fermioner.
• Deltagande i interaktioner.
  1. Hadroner (strukturella partiklar) ?r subnukle?ra f?rem?l som deltar i alla fyra typer av interaktioner. Det n?mndes tidigare att de best?r av kvarkar. Hadroner ?r indelade i tv? undertyper: mesoner (heltalsspin, ?r bosoner) och baryoner (halvheltalsspin - fermioner).
  2. Grundl?ggande (strukturl?sa partiklar). Dessa inkluderar leptoner, kvarkar och gaugebosoner (l?s tidigare - "Standardmodell ...").

Efter att ha blivit bekant med klassificeringen av alla partiklar ?r det till exempel m?jligt att exakt best?mma n?gra av dem. S? neutronen ?r en fermion, en hadron, eller snarare en baryon, och en nukleon, det vill s?ga den har ett halvt heltalsspinn, best?r av kvarkar och deltar i 4 interaktioner. Nukleon ?r det vanliga namnet f?r protoner och neutroner.

• Intressant nog h?vdade motst?ndarna till Demokritos atomism, som f?rutsp?dde existensen av atomer, att vilket ?mne som helst i v?rlden ?r delbart till o?ndlighet. Till viss del kan de visa sig ha r?tt, eftersom forskare redan har lyckats dela atomen i en k?rna och en elektron, k?rnan i en proton och en neutron, och dessa i sin tur till kvarkar.
• Democritus antog att atomer har en tydlig geometrisk form, och d?rf?r brinner de "skarpa" atomerna av eld, de grova atomerna av fasta ?mnen h?lls stadigt samman av sina utspr?ng och de sl?ta vattenatomerna glider under interaktion, annars flyter de.
• Joseph Thomson gjorde sin egen modell av atomen, som han f?rest?llde sig som en positivt laddad kropp, i vilken elektroner s? att s?ga "fastnat". Hans modell kallades "pudding med russin" (Plum pudding modell).
• Quarks fick sitt namn fr?n den amerikanske fysikern Murray Gell-Mann. Forskaren ville anv?nda ett ord som liknade ljudet av en anka som kvackar (kwork). Men i James Joyces roman Finnegans Wake st?tte jag p? ordet "quark" i raden "Three quarks for Mr. Mark!", vars inneb?rd inte ?r exakt definierad och det ?r m?jligt att Joyce anv?nde det bara f?r rim. Murray best?mde sig f?r att namnge partiklarna med detta ord, eftersom vid den tiden endast tre kvarkar var k?nda.
• ?ven om fotoner, ljuspartiklar, ?r massl?sa, n?ra ett svart h?l, verkar de ?ndra sin bana och attraheras till den med hj?lp av gravitationsinteraktion. Faktum ?r att en supermassiv kropp b?jer rum-tid, vilket g?r att alla partiklar, inklusive de utan massa, ?ndrar sin bana mot ett svart h?l (se).
• Large Hadron Collider ?r "hadron" just f?r att den kolliderar med tv? riktade str?lar av hadroner, partiklar med dimensioner i storleksordningen av en atoms k?rna, som deltar i alla interaktioner.

De finns i alla former och storlekar, vissa kommer i destruktiva duetter som slutar med att f?rst?ra varandra, och vissa har otroliga namn som "neutralino". H?r ?r en lista ?ver de minsta partiklarna som f?rv?nar ?ven fysikerna sj?lva.

Guds partikel

Higgs-bosonen ?r en partikel som ?r s? viktig f?r vetenskapen att den har f?tt smeknamnet "Gudspartikeln". Det ?r hon, som forskare tror, som ger massa till alla andra partiklar. Det talades om det f?rsta g?ngen 1964, n?r fysiker undrade varf?r vissa av partiklarna har mer massa ?n andra. Higgs-bosonen f?rknippas med Higgsf?ltet, ett slags galler som fyller universum. F?ltet och bosonen anses ansvariga f?r att ge andra partiklar massa. M?nga forskare tror att det ?r Higgs-mekanismen som inneh?ller de saknade pusselbitarna f?r att helt f?rst? Standardmodellen, som beskriver alla k?nda partiklar, men sambandet mellan dem har ?nnu inte bevisats.

Quarks

Quarks ?r f?rtjusande namngivna enheter av protoner och neutroner som aldrig ?r ensamma och som alltid bara finns i grupper. Tydligen ?kar kraften som binder kvarkar med ?kande avst?nd, det vill s?ga ju mer n?gon f?rs?ker trycka bort en av kvarkar fr?n gruppen, desto mer kommer den att attraheras tillbaka. S?ledes existerar fria kvarkar helt enkelt inte i naturen. Det finns sex sorters kvarkar totalt, och till exempel ?r protoner och neutroner uppbyggda av flera kvarkar. Det finns tre av dem i protonen - tv? av samma typ och en av den andra, och i neutronen - bara tv?, b?da av olika typ.

Superpartners

Dessa partiklar tillh?r teorin om supersymmetri, som s?ger att f?r varje partikel som m?nniskan k?nner till finns det en annan liknande partikel som ?nnu inte har uppt?ckts. Till exempel ?r superm?nstret f?r en elektron en selektron, superpartnern f?r en kvark ?r en squark och superpartnern f?r en foton ?r en foton. Varf?r observeras inte dessa superpartiklar i universum nu? Forskare tror att de ?r mycket tyngre ?n sina motsvarigheter, och ju st?rre vikt minskar livsl?ngden. Dessa partiklar b?rjar brytas ner s? snart de f?ds. Att skapa en partikel kr?ver en enorm m?ngd energi, som den som produceras av Big Bang. Kanske kommer forskare att hitta ett s?tt att reproducera superpartiklar, till exempel i Large Hadron Collider. N?r det g?ller superpartnernas st?rre storlek och vikt tror forskarna att symmetrin har brutits i en dold sektor av universum som inte kan ses eller hittas.

Neutrino

Dessa ?r l?tta subatom?ra partiklar som r?r sig med en hastighet n?ra ljusets hastighet. Faktum ?r att biljoner neutriner r?r sig genom din kropp vid varje given tidpunkt, men de interagerar n?stan aldrig med vanlig materia. Vissa neutriner kommer fr?n solen, andra kommer fr?n kosmiska str?lar som interagerar med atmosf?ren.

antimateria

Alla vanliga partiklar har en antimateriapartner, identiska partiklar med motsatt laddning. N?r materia och antimateria m?ter varandra tar de ut varandra. F?r en proton ?r en s?dan partikel en antiproton, men f?r en elektron ?r den en positron.

Gravitoner

Inom kvantmekaniken utf?rs alla grundl?ggande krafter av partiklar. Till exempel best?r ljus av nollmassapartiklar som kallas fotoner som b?r elektromagnetisk kraft. P? liknande s?tt ?r gravitoner de teoretiska partiklar som b?r tyngdkraften. Forskare f?rs?ker fortfarande hitta gravitoner, men det ?r mycket sv?rt att g?ra detta, eftersom dessa partiklar interagerar mycket svagt med materia. Men forskare ger inte upp att f?rs?ka, eftersom de hoppas att de fortfarande kommer att kunna f?nga gravitoner f?r att studera dem mer i detalj - detta kan vara ett verkligt genombrott inom kvantmekaniken, eftersom m?nga s?dana partiklar redan har studerats, men gravitonen f?rblir uteslutande teoretisk. Som du kan se kan fysik vara mycket mer intressant och sp?nnande ?n du kan f?rest?lla dig. Hela v?rlden ?r fylld av olika partiklar, som var och en ?r ett enormt f?lt f?r forskning och studier, s?v?l som en enorm kunskapsbas om allt som omger en person. Och man beh?ver bara t?nka p? hur m?nga partiklar som redan har uppt?ckts - och hur m?nga m?nniskor som ?nnu inte har uppt?ckt.

Till fr?gan Vilken ?r den minsta partikeln i universum? Quark, Neutrino, Higgs Boson eller Planck Black Hole? ges av f?rfattaren kaukasiska det b?sta svaret ?r Fundamentala partiklar har alla storlek noll (radien ?r noll). Efter vikt. Det finns partiklar med noll massa (foton, gluon, graviton). Av de massiva har neutriner den minsta massan (mindre ?n 0,28 eV / s ^ 2, mer exakt, de har ?nnu inte m?tts). Frekvens, tid - ?r inte egenskaper hos partiklar. Man kan prata om livets tider, men det h?r ?r ett annat samtal.

Svar fr?n sy[guru]
Mosk Zerobubus.

Svar fr?n Mikhail Levin[guru]
i sj?lva verket finns det praktiskt taget inget begrepp om "storlek" i mikrov?rlden. Tja, f?r k?rnan kan man fortfarande prata om n?gon analog av storleken, till exempel genom sannolikheten f?r att elektroner kommer in i den fr?n str?len, men inte f?r mindre.

Svar fr?n att d?pa[guru]
"storlek" p? en elementarpartikel - en egenskap hos en partikel, som ?terspeglar den rumsliga f?rdelningen av dess massa eller elektriska laddning; oftast pratar man om sk. rot-medelkvadratradien f?r den elektriska laddningsf?rdelningen (som samtidigt karakt?riserar massf?rdelningen)
M?tbosoner och leptoner, inom de utf?rda m?tningarnas noggrannhet, avsl?jar inte ?ndliga "storlekar". Det betyder att deras "storlekar"< 10^-16 см
I motsats till sanna elementarpartiklar, ?r hadron "dimensioner" ?ndliga. Deras karakteristiska rot-medelkvadratradie best?ms av inst?ngningsradien (eller kvarkars inneslutning) och ?r lika stor i storleksordningen 10-13 cm.I detta fall varierar det naturligtvis fr?n hadron till hadron.

Svar fr?n Kirill Odding[guru]
En av de stora fysikerna sa (inte Niels Bohr p? en timme?) "Om du lyckas f?rklara kvantmekaniken i visuella termer, g? och h?mta ditt Nobelpris."

Svar fr?n SerШkod Sergey Polikanov[guru]
Vilken ?r den minsta elementarpartikeln i universum?
Elementarpartiklar skapar en gravitationseffekt.
?nnu mindre?
Elementarpartiklar som s?tter i r?relse de som skapar en gravitationseffekt
men de deltar ocks? i det.
Det finns ?nnu mindre elementarpartiklar.
Deras parametrar passar inte ens in i ber?kningarna, eftersom strukturerna och deras fysiska parametrar ?r ok?nda.

Svar fr?n Misha Nikitin[aktiva]
QUARK

Svar fr?n Matipati kipirofinovitj[aktiva]
PLANKOS SVARTA H?L

Svar fr?n Broder qwerty[nyb?rjare]
Kvarkar ?r de minsta partiklarna i v?rlden. F?r universum finns det inget begrepp om storlek, det ?r obegr?nsat. Om du uppfinner en maskin f?r att reducera en person, s? kommer det att vara m?jligt att minska o?ndligt mycket mindre, mindre, mindre ... Ja, Quark ?r den minsta "Partikeln" Men det finns n?got mindre ?n en partikel. Plats. Inte. Det har. storlek.

Svar fr?n Anton Kurochka[aktiva]
Proton Neutron 1*10^-15 1 femtometer
Quark-U Quark-D Elektron 1*10^-18 1 attometer
Quark-S 4*10^-19 400 zeptometrar
Quark-C 1*10^-19 100 zeptometrar
Quark-B 3*10^-20 30 zeptometrar
H?genergi neutrino 1,5*10^-20 15 zeptometrar
Preon 1*10^-21 1 zeptometer
Quark-T 1*10^-22 100 yoktometer
MeV Neutrino 2*10^-23 20 yoktometer
Neutrino 1*10^-24 1 yoktometer -(mycket liten storlek!!!) -
Plonkpartikel 1,6*10^-35 0,000 000 000 016 yoktometer
Kvantskum Quantum str?ng 1*10^-35 0,000 000 000 01 yoktometer
Detta ?r en tabell ?ver partikelstorlekar. Och h?r kan man se att den minsta partikeln ?r Planck-partikeln, men eftersom den ?r f?r liten ?r Neutrinon den minsta partikeln. Men f?r universum ?r bara Planckl?ngden mindre

V?rlden och vetenskapen st?r aldrig stilla. P? senare tid, i fysikl?rob?cker, skrev de med tillf?rsikt att elektronen ?r den minsta partikeln. Sedan blev mesoner de minsta partiklarna, sedan bosoner. Och nu har vetenskapen uppt?ckt en ny den minsta partikeln i universum?r ett Planck svart h?l. Det ?r sant att det ?r ?ppet ?n s? l?nge bara i teorin. Denna partikel tillh?r kategorin svarta h?l eftersom dess gravitationsradie ?r st?rre ?n eller lika med v?gl?ngden. Av alla befintliga svarta h?l ?r Planckian det minsta.

Den f?r korta livsl?ngden f?r dessa partiklar kan inte g?ra deras praktiska uppt?ckt m?jlig. ?tminstone f?r stunden. Och de bildas, som man brukar tro, som ett resultat av k?rnreaktioner. Men det ?r inte bara Planck svarta h?ls livstid som hindrar dem fr?n att uppt?ckas. Nu ?r detta tyv?rr inte m?jligt ur teknisk synvinkel. F?r att syntetisera Planck svarta h?l beh?vs en energiaccelerator p? mer ?n tusen elektronvolt.

Video:

Trots en s?dan hypotetisk existens av denna minsta partikel i universum ?r dess praktiska uppt?ckt i framtiden fullt m?jlig. Trots allt, f?r inte s? l?nge sedan kunde den legendariska Higgs-bosonen inte heller uppt?ckas. Det var f?r att uppt?cka det som en installation skapades som bara den lataste inv?naren p? jorden inte hade h?rt talas om - Large Hadron Collider. Forskarnas f?rtroende f?r framg?ngen med dessa studier bidrog till att uppn? ett sensationellt resultat. Higgs-bosonen ?r f?r n?rvarande den minsta partikeln av dem vars existens har praktiskt taget bevisats. Dess uppt?ckt ?r mycket viktig f?r vetenskapen, den till?t alla partiklar att f?rv?rva massa. Och om partiklar inte hade massa, kunde inte universum existera. Inte en enda substans kunde bildas i den.

Trots den praktiskt bevisade existensen av denna partikel, Higgs-bosonen, har praktiska till?mpningar f?r den ?nnu inte uppfunnits. ?n s? l?nge ?r detta bara teoretisk kunskap. Men allt ?r m?jligt i framtiden. Inte alla uppt?ckter inom fysikomr?det hade omedelbart praktisk till?mpning. Ingen vet vad som h?nder om hundra ?r. N?r allt kommer omkring, som tidigare n?mnts, st?r v?rlden och vetenskapen aldrig stilla.