Het kleinste deeltje in de natuurkunde. Zowat het complex: het mysterie van het kleinste deeltje in het heelal, of hoe een neutrino te vangen

Ongelooflijke feiten

Mensen hebben de neiging om aandacht te schenken aan grote objecten die onze aandacht meteen trekken.

Integendeel, kleine dingen kunnen onopgemerkt blijven, hoewel dit ze niet minder belangrijk maakt.

Sommige kunnen we met het blote oog zien, andere alleen met een microscoop, en er zijn er die alleen theoretisch kunnen worden voorgesteld.

Hier is een verzameling van de kleinste dingen ter wereld, variërend van klein speelgoed, miniatuurdieren en mensen tot een hypothetisch subatomair deeltje.

Het kleinste pistool ter wereld

De kleinste revolver ter wereld ZwitsersMiniGun ziet er niet meer uit sleutel. Maar schijn bedriegt en een pistool met een lengte van slechts 5,5 cm en een gewicht van net geen 20 gram kan schieten met een snelheid van 122 m per seconde. Dit is genoeg om van dichtbij te doden.

De kleinste bodybuilder ter wereld

Volgens het Guinness Book of Records Aditya "Romeo" Dev(Aditya "Romeo" Dev) uit India was de kleinste bodybuilder ter wereld. Met een lengte van slechts 84 cm en een gewicht van 9 kg kon hij 1,5 kg dumbbells optillen en besteedde hij veel tijd aan het perfectioneren van zijn lichaam. Helaas stierf hij in september 2012 als gevolg van een gescheurd hersenaneurysma.

De kleinste hagedis ter wereld

Kharaguaanse bol ( Sphaerodactylus ariasae) is het kleinste reptiel ter wereld. De lengte is slechts 16-18 mm en het gewicht is 0,2 gram. Het leeft in het Jaragua National Park in de Dominicaanse Republiek.

De kleinste auto ter wereld

De Peel 50 met een gewicht van 59 kg is de kleinste productieauto ter wereld. In het begin van de jaren zestig werden ongeveer 50 van deze auto's geproduceerd, en nu zijn er nog maar een paar modellen over. De auto heeft twee wielen voor en één achter en haalt een snelheid van 16 km per uur.

Het kleinste paard ter wereld

Het kleinste paard ter wereld genaamd Einstein werd geboren in 2010 in Barnstead, New Hampshire, VK. Bij de geboorte woog ze minder dan een pasgeboren baby (2,7 kg). Haar lengte was 35 cm.Einstein heeft geen last van dwerggroei, maar behoort tot het ras van de pinto paarden.

Het kleinste land ter wereld

Het Vaticaan is het kleinste land ter wereld. Dit is een kleine staat met een oppervlakte van slechts 0,44 vierkante meter. km en een bevolking van 836 mensen die geen permanente inwoners zijn. Een klein landje omringt de Sint-Pietersbasiliek - het spirituele centrum van de rooms-katholieken. Het Vaticaan zelf wordt omringd door Rome, Italië.

De kleinste school ter wereld

De Kalou School in Iran is door UNESCO erkend als de kleinste school ter wereld. In het dorp waar de school staat, wonen slechts 7 gezinnen, met vier kinderen: twee jongens en twee meisjes, die naar school gaan.

De kleinste waterkoker ter wereld

De kleinste theepot ter wereld is gemaakt door een beroemde keramiekmeester Wu Ruishen(Wu Ruishen) en weegt slechts 1,4 gram.

De kleinste mobiele telefoon ter wereld

De Modu-telefoon zou de kleinste zijn mobiele telefoon in de wereld volgens het Guinness Book of Records. Met een dikte van 76 millimeter weegt hij slechts 39 gram. De afmetingen zijn 72 mm x 37 mm x 7,8 mm. Ondanks zijn kleine formaat kun je bellen, sms'en, mp3's afspelen en foto's maken.

De kleinste gevangenis ter wereld

De Sark-gevangenis op de Kanaaleilanden werd gebouwd in 1856 en biedt plaats aan één cel voor twee gevangenen.

De kleinste aap ter wereld

Dwerg zijdeaapjes die in tropische regenwouden leven Zuid-Amerika, worden beschouwd als de kleinste apen ter wereld. Het gewicht van een volwassen aap is 110-140 gram en de lengte bereikt 15 cm.Hoewel ze vrij scherpe tanden en klauwen hebben, zijn ze relatief volgzaam en populair als exotische huisdieren.

Het kleinste postkantoor ter wereld

De kleinste postdienst WSPS (World's Smallest Postal Service) in San Francisco, VS zet uw brieven om in miniatuur, zodat de ontvanger ze met een vergrootglas moet lezen.

De kleinste kikker ter wereld

soort kikker Paedophryne amauensis met een lengte van 7,7 millimeter leeft hij alleen in Papoea-Nieuw-Guinea en is het de kleinste kikker en kleinste gewervelde ter wereld.

Het kleinste huis ter wereld

Meest klein huis in de wereld van een Amerikaans bedrijf Tumbleweed architect Jay Shafer is kleiner dan de toiletten van sommige mensen. Hoewel dit huis slechts 9 m² groot is. meter ziet er klein uit, hij bevat alles wat je nodig hebt: werkplek, slaapkamer, badkamer met douche en toilet.

De kleinste hond ter wereld

Qua lengte is de kleinste hond ter wereld volgens het Guinness Book of Records een hond. Boe boe- Chihuahua met een hoogte van 10,16 cm en een gewicht van 900 gram. Ze woont in Kentucky, VS.

Bovendien claimt de titel van de kleinste hond ter wereld Macy- een terriër uit Polen is slechts 7 cm hoog en 12 cm lang.

Het kleinste park ter wereld

Mill Ends Park in de stad Portland, Oregon, VS - dit is het kleinste park ter wereld met een diameter van slechts 60 cm Op een kleine cirkel op de kruising van wegen bevindt zich een vlinderzwembad, een klein reuzenrad en miniatuurbeelden.

De kleinste vis ter wereld

soorten vis Paedocypris progenetica uit de karperfamilie, gevonden in veenmoerassen, wordt slechts 7,9 millimeter lang.

De kleinste persoon ter wereld

72-jarige Nepalezen Chandra Bahadur Dangi(Chandra Bahadur Dangi), met een hoogte van 54,6 cm, werd erkend als de kortste man en man ter wereld.

De kleinste vrouw ter wereld

De kortste vrouw ter wereld is Yoti Amge(Jyoti Amge) uit India. Op haar 18e verjaardag werd het meisje, met een lengte van 62,8 cm, de kleinste vrouw ter wereld.

Het kleinste politiebureau

Deze kleine telefooncel in Carabella, Florida, VS wordt beschouwd als het kleinste werkende politiebureau.

De kleinste baby ter wereld

In 2004 Rumaisa Rahman(Rumaisa Rahman) werd het kleinste pasgeboren kind. Ze werd geboren met 25 weken en woog slechts 244 gram, en haar lengte was 24 cm. Haar tweelingzus Hiba woog bijna twee keer zoveel - 566 gram met een lengte van 30 cm. Hun moeder leed aan een ernstige vorm van pre-eclampsie, wat kan leiden tot het krijgen van kleinere kinderen.

De kleinste sculpturen ter wereld

Britse beeldhouwer Ullard Wigan(Willard Wigan), die aan dyslexie leed, excelleerde academisch niet en vond troost in het maken van miniatuurkunstwerken die niet zichtbaar zijn voor het blote oog. Zijn sculpturen worden in het oog van een naald geplaatst en bereiken een grootte van 0,05 mm. Zijn recente werk, dat alleen "het achtste wereldwonder" wordt genoemd, is niet groter dan een menselijke bloedcel.

De kleinste teddybeer ter wereld

Teddy Bear Mini Pooh gemaakt door een Duitse beeldhouwer Bettina Kaminsky(Bettina Kaminski) is de kleinste handgenaaide teddybeer met beweegbare poten, van slechts 5 mm.

De kleinste bacterie

Het kleinste virus

Hoewel er onder wetenschappers nog steeds discussie is over wat als "levend" wordt beschouwd en wat niet, classificeren de meeste biologen virussen niet als een levend organisme, omdat ze zich niet kunnen voortplanten en niet in staat zijn buiten de cel om te wisselen. Een virus kan echter kleiner zijn dan elk levend organisme, inclusief bacteriën. Het kleinste enkelstrengs DNA-virus is het varkenschirocovirus ( Varkens circovirus). De diameter van de schaal is slechts 17 nanometer.

De kleinste objecten die met het blote oog zichtbaar zijn

De grootte van het kleinste object dat met het blote oog zichtbaar is, is 1 millimeter. Dit betekent dat bij noodzakelijke voorwaarden je kunt de gewone amoebe, de schoenciliaat en zelfs het menselijke ei zien.

Het kleinste deeltje in het heelal

In de afgelopen eeuw heeft de wetenschap een enorme stap gezet in het begrijpen van de uitgestrektheid van het universum en zijn microscopisch kleine bouwmaterialen. Als het echter gaat om het kleinste waarneembare deeltje in het universum, zijn er enkele problemen.

Ooit werd het atoom als het kleinste deeltje beschouwd. Toen ontdekten wetenschappers het proton, het neutron en het elektron. Nu weten we dat door deeltjes tegen elkaar te duwen (zoals in de Large Hadron Collider bijvoorbeeld), ze kunnen worden opgebroken in nog meer deeltjes, zoals quarks, leptonen en zelfs antimaterie. Het probleem zit hem alleen in het bepalen wat minder is.

Maar op kwantumniveau wordt grootte irrelevant, omdat de natuurwetten die we gewend zijn niet van toepassing zijn. Dus sommige deeltjes hebben geen massa, andere hebben een negatieve massa. De oplossing voor deze vraag is hetzelfde als delen door nul, dat wil zeggen onmogelijk.

Het kleinste hypothetische object in het universum

Gezien wat hierboven werd gezegd dat het concept van grootte niet van toepassing is op kwantumniveau, kunnen we ons wenden tot de bekende snaartheorie in de natuurkunde.

Hoewel dit een nogal controversiële theorie is, suggereert het dat subatomaire deeltjes zijn samengesteld uit: trillende snaren, die op elkaar inwerken om dingen als massa en energie te creëren. En hoewel zulke snaren geen fysieke parameters hebben, leidt de menselijke neiging om alles te rechtvaardigen ons tot de conclusie dat dit de kleinste objecten in het heelal zijn.

Het antwoord op de voortdurende vraag: wat is het kleinste deeltje in het universum dat met de mensheid is geëvolueerd.

Ooit dachten mensen dat zandkorrels de bouwstenen waren van wat we om ons heen zien. Toen werd het atoom ontdekt en het werd als ondeelbaar beschouwd totdat het werd gesplitst om de protonen, neutronen en elektronen binnenin te onthullen. Het bleken ook niet de kleinste deeltjes in het heelal te zijn, want wetenschappers ontdekten dat protonen en neutronen elk uit drie quarks bestaan.

Tot nu toe hebben wetenschappers geen enkel bewijs kunnen zien dat er iets in quarks zit en dat de meest fundamentele laag materie of het kleinste deeltje in het universum is bereikt.

En zelfs als quarks en elektronen ondeelbaar zijn, weten wetenschappers niet of ze de kleinste stukjes materie zijn die er zijn of dat het universum objecten bevat die nog kleiner zijn.

De kleinste deeltjes in het heelal

Ze zijn er in verschillende smaken en maten, sommige hebben een verbazingwekkende binding, andere verdampen elkaar in wezen, velen van hen hebben fantastische namen: baryonen en mesonen, quarks, neutronen en protonen, nucleonen, hyperonen, mesonen, baryonen, nucleonen, fotonen, enz. .d.

Het Higgs-deeltje is een deeltje dat zo belangrijk is voor de wetenschap dat het het "God-deeltje" wordt genoemd. Er wordt aangenomen dat het de massa van alle anderen bepaalt. Het element werd voor het eerst getheoretiseerd in 1964 toen wetenschappers zich afvroegen waarom sommige deeltjes massiever zijn dan andere.

Het Higgs-deeltje wordt geassocieerd met het zogenaamde Higgs-veld waarvan wordt aangenomen dat het het universum vult. Twee elementen (het Higgs-veldkwantum en het Higgs-deeltje) zijn verantwoordelijk voor het geven van massa aan anderen. Vernoemd naar de Schotse wetenschapper Peter Higgs. Op 14 maart 2013 werd officieel de bevestiging van het bestaan ​​van het Higgsdeeltje bekendgemaakt.

Veel wetenschappers beweren dat het Higgs-mechanisme het ontbrekende stukje van de puzzel heeft opgelost om het bestaande "standaardmodel" van de fysica dat bekende deeltjes beschrijft te voltooien.

Het Higgs-deeltje bepaalde fundamenteel de massa van alles wat in het universum bestaat.

Quarks

Quarks (vertaald als gek) bouw blokken protonen en neutronen. Ze zijn nooit alleen, ze bestaan ​​alleen in groepen. Blijkbaar neemt de kracht die quarks samenbindt toe met de afstand, dus hoe verder weg, hoe moeilijker het zal zijn om ze te scheiden. Daarom bestaan ​​vrije quarks nooit in de natuur.

Quarks fundamentele deeltjes zijn structuurloos, gestippeld ongeveer 10-16 cm groot.

Protonen en neutronen bestaan ​​bijvoorbeeld uit drie quarks, waarbij protonen twee identieke quarks hebben, terwijl neutronen twee verschillende hebben.

Supersymmetrie

Het is bekend dat de fundamentele 'stenen' van materie - fermionen - quarks en leptonen zijn, en dat de hoeders van de kracht van bosonen fotonen zijn, gluonen. De theorie van supersymmetrie zegt dat fermionen en bosonen in elkaar kunnen veranderen.

De voorspellende theorie zegt dat er voor elk ons ​​bekend deeltje een zusterdeeltje is dat we nog niet hebben ontdekt. Voor een elektron is het bijvoorbeeld een selekron, voor een quark is het een squark, voor een foton is het een fotino en voor een higgs is het een higgsino.

Waarom zien we deze supersymmetrie nu niet in het heelal? Wetenschappers geloven dat ze veel zwaarder zijn dan hun conventionele neven, en hoe zwaarder ze zijn, hoe korter hun levensduur. In feite beginnen ze af te breken zodra ze zich voordoen. Het creëren van supersymmetrie vereist nogal wat energie, die pas kort na de oerknal bestond en mogelijk zou kunnen ontstaan ​​in grote versnellers zoals de Large Hadron Collider.

Over de reden waarom de symmetrie ontstond, speculeren natuurkundigen dat de symmetrie mogelijk is verbroken in een verborgen sector van het universum die we niet kunnen zien of aanraken, maar alleen door zwaartekracht kunnen voelen.

Neutrino

Neutrino's zijn lichte subatomaire deeltjes die overal fluiten met de snelheid van het licht. In feite stromen er op elk moment biljoenen neutrino's door je lichaam, hoewel ze zelden in wisselwerking staan ​​met normale materie.

Sommige komen van de zon, andere komen van kosmische stralen interactie met de atmosfeer van de aarde en astronomische bronnen zoals exploderende sterren in de Melkweg en andere verre sterrenstelsels.

antimaterie

Er wordt aangenomen dat alle normale deeltjes antimaterie hebben met dezelfde massa maar tegengestelde lading. Wanneer materie en elkaar ontmoeten, vernietigen ze elkaar. Het antimateriedeeltje van een proton is bijvoorbeeld een antiproton, terwijl de antimateriepartner van een elektron een positron wordt genoemd. Antimaterie is een van de duurste stoffen ter wereld die mensen hebben kunnen identificeren.

gravitonen

Op het gebied van de kwantummechanica worden alle fundamentele krachten door deeltjes overgedragen. Licht bestaat bijvoorbeeld uit massaloze deeltjes, fotonen genaamd, die elektromagnetische kracht dragen. Evenzo is het graviton een theoretisch deeltje dat de zwaartekracht draagt. Wetenschappers moeten nog gravitonen ontdekken, die moeilijk te vinden zijn omdat ze zo zwak met materie omgaan.

Draden van energie

In experimenten fungeren kleine deeltjes zoals quarks en elektronen als afzonderlijke punten van materie zonder ruimtelijke verdeling. Maar puntobjecten bemoeilijken de wetten van de fysica. Omdat het onmogelijk is om oneindig dicht bij het punt te naderen, omdat de werkende krachten oneindig groot kunnen worden.

Een idee genaamd supersnaartheorie kan dit probleem oplossen. De theorie stelt dat alle deeltjes, in plaats van puntvormig te zijn, eigenlijk kleine filamenten van energie zijn. Dat wil zeggen, alle objecten van onze wereld bestaan ​​uit trillende draden en membranen van energie. Niets kan oneindig dicht bij de draad zijn, omdat het ene deel altijd iets dichterbij zal zijn dan het andere. Deze "maas in de wet" lijkt enkele van de problemen van oneindigheid op te lossen, waardoor het idee aantrekkelijk wordt voor natuurkundigen. Wetenschappers hebben echter nog steeds geen experimenteel bewijs dat de snaartheorie correct is.

Een andere manier om het puntprobleem op te lossen is te zeggen dat de ruimte zelf niet continu en vloeiend is, maar in feite bestaat uit discrete pixels of korrels, soms de spatiotemporele structuur genoemd. In dit geval kunnen twee deeltjes elkaar niet oneindig naderen, omdat ze altijd gescheiden moeten worden. minimale maat ruimte korrels.

zwart gat punt

Een andere kanshebber voor de titel van het kleinste deeltje in het heelal is een singulariteit (een enkel punt) in het centrum van een zwart gat. Zwarte gaten ontstaan ​​wanneer materie in voldoende mate condenseert kleine ruimte, die wordt opgevangen door de zwaartekracht, waardoor materie naar binnen wordt getrokken en uiteindelijk condenseert tot een enkel punt van oneindige dichtheid. Althans volgens de huidige wetten van de fysica.

Maar de meeste experts beschouwen zwarte gaten niet als echt oneindig dicht. Ze geloven dat deze oneindigheid het resultaat is van een intern conflict tussen twee huidige theorieën - de algemene relativiteitstheorie en de kwantummechanica. Ze suggereren dat wanneer de theorie van kwantumzwaartekracht kan worden geformuleerd, de ware aard van zwarte gaten zal worden onthuld.

Plank lengte

Draden van energie en zelfs het kleinste deeltje in het universum kunnen zo groot zijn als een "planklengte".

De lengte van de balk is 1,6 x 10 -35 meter (het getal 16 ervoor is 34 nullen en een komma) - een onbegrijpelijk kleine schaal die wordt geassocieerd met verschillende aspecten natuurkunde.

De Planck-lengte is de "natuurlijke eenheid" voor het meten van lengte, die werd voorgesteld door de Duitse natuurkundige Max Planck.

De Planck-lengte is te klein voor welk instrument dan ook om te meten, maar verder wordt aangenomen dat het de theoretische limiet vertegenwoordigt van de kortst meetbare lengte. Volgens het onzekerheidsprincipe zou geen enkel instrument ooit in staat moeten zijn om minder dan dit te meten, omdat het universum in dit bereik probabilistisch en onzeker is.

Deze schaal wordt ook beschouwd als de scheidslijn tussen de algemene relativiteitstheorie en de kwantummechanica.

De Planck-lengte komt overeen met de afstand waar het zwaartekrachtsveld zo sterk is dat het zwarte gaten kan gaan maken uit de energie van het veld.

Blijkbaar is het kleinste deeltje in het heelal nu ongeveer zo groot als een planklengte: 1,6 10 −35 meter

conclusies

Van de schoolbank was bekend dat het kleinste deeltje in het heelal, het elektron, een negatieve lading heeft en een zeer kleine massa gelijk aan 9,109 x 10 - 31 kg, en de klassieke straal van het elektron is 2,82 x 10 -15 m .

Natuurkundigen werken echter al met de kleinste deeltjes in het heelal, de Planck-grootte, die ongeveer 1,6 x 10 −35 meter is.

Op de vraag Wat is het kleinste deeltje in het heelal? Quark, Neutrino, Higgs Boson of Planck Zwart Gat? gegeven door de auteur Kaukasisch het beste antwoord is dat fundamentele deeltjes allemaal grootte nul hebben (straal is nul). Bij gewicht. Er zijn deeltjes zonder massa (foton, gluon, graviton). Van de massieve hebben neutrino's de kleinste massa (minder dan 0,28 eV / s ^ 2, meer precies, ze zijn nog niet gemeten). Frequentie, tijd - zijn geen kenmerken van deeltjes. Je kunt praten over de tijd van het leven, maar dit is een ander gesprek.

Antwoord van steek[goeroe]
Mosk Zerobubus.

Antwoord van Mikhail Levin[goeroe]
in feite is er praktisch geen concept van "grootte" in de microwereld. Welnu, voor de kern kan men nog steeds praten over een analoog van de grootte, bijvoorbeeld door de kans dat elektronen er vanuit de straal in komen, maar niet voor kleinere.

Antwoord van dopen[goeroe]
"grootte" van een elementair deeltje - een kenmerk van een deeltje, dat de ruimtelijke verdeling van zijn massa of elektrische lading weerspiegelt; meestal praten ze over de zogenaamde. wortel-gemiddelde-kwadraatstraal van de elektrische ladingsverdeling (die tegelijkertijd de massaverdeling kenmerkt)
Meterbosonen en leptonen, binnen de nauwkeurigheid van de uitgevoerde metingen, onthullen geen eindige "maten". Dit betekent dat hun "maten"< 10^-16 см
In tegenstelling tot echte elementaire deeltjes zijn de "dimensies" van hadronen eindig. Hun karakteristieke wortel-gemiddelde-kwadraatstraal wordt bepaald door de straal van opsluiting (of opsluiting van quarks) en is in de orde van grootte gelijk aan 10-13 cm.In dit geval varieert het natuurlijk van hadron tot hadron.

Antwoord van Kirill Odding[goeroe]
Een van de grote natuurkundigen zei (niet Niels Bohr voor een uur?) "Als het je lukt om kwantummechanica in visuele termen uit te leggen, ga dan je Nobelprijs halen."

Antwoord van SerШkod Sergey Polikanov[goeroe]
Wat is het kleinste elementaire deeltje in het heelal?
Elementaire deeltjes die een zwaartekrachteffect creëren.
Zelfs minder?
Elementaire deeltjes die deeltjes in beweging brengen die een zwaartekrachteffect creëren
maar ze doen er ook aan mee.
Er zijn nog kleinere elementaire deeltjes.
Hun parameters passen niet eens in de berekeningen, omdat de structuren en hun fysieke parameters onbekend zijn.

Antwoord van Misha Nikitin[actief]
QUARK

Antwoord van Matipati Kipirofinovich[actief]
HET ZWARTE GAT VAN PLANKO

Antwoord van Bro qwerty[Nieuweling]
Quarks zijn de kleinste deeltjes ter wereld. Voor het universum is er geen concept van grootte, het is grenzeloos. Als je een machine uitvindt om een ​​persoon te verkleinen, dan is het mogelijk om oneindig veel minder, minder, minder te verminderen ... Ja, Quark is het kleinste "deeltje" Maar er is iets dat kleiner is dan een deeltje. Ruimte. Niet. Het heeft. maat.

Antwoord van Anton Kurochka[actief]
Proton Neutron 1*10^-15 1 femtometer
Quark-U Quark-D Electron 1*10^-18 1 attometer
Quark-S 4*10^-19 400 zeptometers
Quark-C 1*10^-19 100 zeptometers
Quark-B 3*10^-20 30 zeptometers
Hoge energie neutrino 1.5*10^-20 15 zeptometers
Preon 1*10^-21 1 zeptometer
Quark-T 1*10^-22 100 yoctometer
MeV Neutrino 2*10^-23 20 yoctometer
Neutrino 1*10^-24 1 yoctometer - (zooooo kleine maat!!!) -
Plonk-deeltje 1.6*10^-35 0.000 000 000 016 yoctometer
Quantum schuim Quantum string 1*10^-35 0.000 000 000 01 yoctometer
Dit is een tabel met deeltjesgroottes. En hier kun je zien dat het kleinste deeltje het Planck-deeltje is, maar omdat het te klein is, is het Neutrino het kleinste deeltje. Maar voor het heelal is alleen de Planck-lengte kleiner

In de natuurkunde zijn elementaire deeltjes fysieke objecten op de schaal van de kern van een atoom, die niet in samenstellende delen kunnen worden verdeeld. Tegenwoordig zijn wetenschappers er echter nog steeds in geslaagd om een ​​aantal van hen te splitsen. De structuur en eigenschappen van deze kleinste objecten worden bestudeerd door elementaire deeltjesfysica.

O kleinste deeltjes, waaruit alle materie bestaat, was in de oudheid bekend. De grondleggers van het zogenaamde "atomisme" worden echter als de filosoof beschouwd Het oude Griekenland Leucippus en zijn bekendere leerling, Democritus. Aangenomen wordt dat laatstgenoemde de term "atoom" heeft geïntroduceerd. Van het oude Griekse "atomos" wordt vertaald als "ondeelbaar", wat de opvattingen van oude filosofen definieert.

Later werd bekend dat het atoom nog steeds kan worden verdeeld in twee fysieke objecten - de kern en het elektron. Dit laatste werd vervolgens het eerste elementaire deeltje, toen de Engelsman Joseph Thomson in 1897 een experiment met kathodestralen uitvoerde en ontdekte dat het een stroom identieke deeltjes met dezelfde massa en lading is.

Parallel aan het werk van Thomson voert Henri Becquerel, die zich bezighoudt met de studie van röntgenstraling, experimenten uit met uranium en ontdekt de nieuwe soort straling. In 1898 bestudeert een Frans natuurkundig echtpaar, Marie en Pierre Curie, verschillende radioactieve stoffen en vindt dezelfde radioactieve straling. Later zal worden vastgesteld dat het bestaat uit alfa (2 protonen en 2 neutronen) en bètadeeltjes (elektronen), en krijgen Becquerel en Curie de Nobelprijs. Marie Sklodowska-Curie deed haar onderzoek met elementen als uranium, radium en polonium en nam geen veiligheidsmaatregelen, zelfs geen handschoenen. Als gevolg hiervan werd ze in 1934 ingehaald door leukemie. Ter nagedachtenis aan de prestaties van de grote wetenschapper, werd het element dat door het Curie-paar werd ontdekt, polonium, vernoemd naar Mary's thuisland - Polonia, uit het Latijn - Polen.

Foto van het 5e Solvay-congres, 1927. Probeer alle wetenschappers uit dit artikel op deze foto te vinden.

Vanaf 1905 wijdde Albert Einstein zijn publicaties aan de imperfectie van de golftheorie van licht, waarvan de postulaten afweken van de resultaten van experimenten. Wat vervolgens de uitstekende fysicus op het idee bracht van een "lichtkwantum" - een portie licht. Later, in 1926, werd het door de Amerikaanse fysiochemicus Gilbert N. Lewis genoemd als "foton", vertaald uit het Griekse "phos" ("licht").

In 1913 merkte Ernest Rutherford, een Britse natuurkundige, op basis van de resultaten van experimenten die toen al waren uitgevoerd, op dat de massa's van de kernen van vele chemische elementen veelvouden van de massa van de waterstofkern. Daarom suggereerde hij dat de waterstofkern een onderdeel is van de kernen van andere elementen. In zijn experiment bestraalde Rutherford een stikstofatoom met alfadeeltjes, die als resultaat een bepaald deeltje uitzond, door Ernest een "proton" genoemd, van andere Griekse "proto's" (eerst, hoofd). Later werd experimenteel bevestigd dat het proton de kern van waterstof is.

Het proton is duidelijk niet de enige onderdeel kernen van chemische elementen. Dit idee wordt geleid door het feit dat twee protonen in de kern elkaar zouden afstoten, en het atoom zou onmiddellijk vervallen. Daarom bracht Rutherford een hypothese naar voren over de aanwezigheid van een ander deeltje, dat een massa heeft die gelijk is aan de massa van een proton, maar ongeladen is. Sommige experimenten van wetenschappers over de interactie van radioactieve en lichtere elementen leidden hen tot de ontdekking van een andere nieuwe straling. In 1932 stelde James Chadwick vast dat het uit dezelfde neutrale deeltjes bestond die hij neutronen noemde.

Zo werden de meest bekende deeltjes ontdekt: foton, elektron, proton en neutron.

Verder werd de ontdekking van nieuwe subnucleaire objecten een steeds frequentere gebeurtenis en op dit moment zijn er ongeveer 350 deeltjes bekend, die als "elementair" worden beschouwd. Degenen onder hen die zich nog niet hebben kunnen splitsen, worden als structuurloos beschouwd en worden "fundamenteel" genoemd.

Wat is spin?

Alvorens tot verdere innovaties op het gebied van fysica over te gaan, is het noodzakelijk om de kenmerken van alle deeltjes te bepalen. De meest bekende omvat naast massa en elektrische lading ook spin. Deze waarde wordt ook wel "intrinsiek impulsmoment" genoemd en is op geen enkele manier gerelateerd aan de verplaatsing van het subnucleaire object als geheel. Wetenschappers hebben deeltjes met spins 0, ½, 1, 3/2 en 2 kunnen detecteren. Beschouw het volgende voorbeeld om, zij het vereenvoudigd, spin te visualiseren als een eigenschap van een object.

Laat het object een spin gelijk aan 1 hebben. Dan zal zo'n object, wanneer het 360 graden is gedraaid, terugkeren naar zijn oorspronkelijke positie. Op een vliegtuig kan dit object een potlood zijn, dat na een draai van 360 graden in zijn oorspronkelijke positie zal zijn. In het geval van nul spin, zal het object er bij elke rotatie van het object altijd hetzelfde uitzien, bijvoorbeeld een eenkleurige bal.

Voor spin ½ heb je een voorwerp nodig dat zijn uiterlijk behoudt als het 180 graden wordt gedraaid. Het kan hetzelfde potlood zijn, alleen aan beide zijden symmetrisch geslepen. Voor een spin van 2 moet de vorm behouden blijven via een rotatie van 720 graden, terwijl voor 3/2 540 nodig is.

Deze eigenschap is van groot belang voor de elementaire deeltjesfysica.

Standaardmodel van deeltjes en interacties

Een indrukwekkende reeks micro-objecten hebben die deel uitmaken van de wereld, besloten wetenschappers om ze te structureren, dus werd een bekende theoretische constructie gevormd, het "standaardmodel". Ze beschrijft drie interacties en 61 deeltjes met behulp van 17 fundamentele, waarvan ze sommige al lang voor haar ontdekking voorspelde.

De drie interacties zijn:

• Elektromagnetisch. Het komt voor tussen elektrisch geladen deeltjes. In een eenvoudig geval, bekend van school, trekken tegengesteld geladen objecten aan en stoten objecten met dezelfde naam af. Dit gebeurt via de zogenaamde drager van elektromagnetische interactie - een foton.
• Sterk, anders - nucleaire interactie. Zoals de naam al aangeeft, strekt zijn actie zich uit tot objecten in de orde van de atoomkern, het is verantwoordelijk voor de aantrekking van protonen, neutronen en andere deeltjes, ook bestaande uit quarks. De sterke kracht wordt gedragen door gluonen.
• Zwak. Werkt op afstanden die duizend kleiner zijn dan de grootte van de kern. Deze interactie omvat leptonen en quarks, evenals hun antideeltjes. Bovendien kunnen ze bij zwakke interactie in elkaar overgaan. De dragers zijn de bosonen W+, W− en Z0.

Dus het standaardmodel werd als volgt gevormd. Het bevat zes quarks die alle hadronen vormen (deeltjes die onderhevig zijn aan sterke interactie):

• Bovenste (u);
• Betoverd (c);
• waar (t);
• lager (d);
• vreemd(en);
• Aanbiddelijk (b).

Het is te zien dat natuurkundigen geen bijnamen hebben. De andere 6 deeltjes zijn leptonen. Dit zijn fundamentele deeltjes met spin ½ die niet deelnemen aan de sterke interactie.

• Elektron;
• Elektronische neutrino;
• Muon;
• Muon-neutrino;
• Tau-lepton;
• Tau-neutrino.

En de derde groep van het standaardmodel zijn de ijkbosonen, die een spin gelijk aan 1 hebben en worden weergegeven als dragers van interacties:

• Gluon is sterk;
• Foton - elektromagnetisch;
• Z-boson is zwak;
• W-boson is zwak.

Ze omvatten ook het recent ontdekte deeltje met spin 0, dat, om het simpel te zeggen, alle andere subnucleaire objecten een traagheidsmassa geeft.

Daardoor ziet onze wereld er volgens het Standaardmodel als volgt uit: alle materie bestaat uit 6 quarks die hadronen en 6 leptonen vormen; al deze deeltjes kunnen deelnemen aan drie interacties, waarvan de dragers ijkbosonen zijn.

Nadelen van het standaardmodel

Maar zelfs vóór de ontdekking van het Higgs-deeltje, het laatste deeltje dat door het standaardmodel werd voorspeld, waren wetenschappers eraan voorbij gegaan. Een treffend voorbeeld hiervan is de zgn. "zwaartekrachtinteractie", die tegenwoordig vergelijkbaar is met anderen. Vermoedelijk is zijn drager een deeltje met spin 2, dat geen massa heeft en dat natuurkundigen nog niet hebben kunnen detecteren - het "graviton".

Bovendien beschrijft het standaardmodel 61 deeltjes, en vandaag zijn er meer dan 350 deeltjes bekend bij de mensheid. Dit betekent dat het werk van theoretisch fysici nog niet voorbij is.

Deeltjesclassificatie

Om het zichzelf gemakkelijker te maken, hebben natuurkundigen alle deeltjes gegroepeerd op basis van hun structuur en andere kenmerken. De classificatie is gebaseerd op de volgende kenmerken:

• Levenslang.
  1. Stal. Onder hen zijn proton en antiproton, elektron en positron, foton en ook graviton. Het bestaan ​​van stabiele deeltjes is niet beperkt door de tijd, zolang ze zich in een vrije staat bevinden, d.w.z. ga nergens mee om.
  2. instabiel. Alle andere deeltjes vervallen na verloop van tijd in hun samenstellende delen, daarom worden ze instabiel genoemd. Een muon leeft bijvoorbeeld slechts 2,2 microseconden en een proton leeft 2,9 10*29 jaar, waarna het kan vervallen tot een positron en een neutraal pion.
• Gewicht.
  1. Massaloze elementaire deeltjes, waarvan er maar drie zijn: foton, gluon en graviton.
  2. Massieve deeltjes zijn al het andere.
• Spin waarde.
  1. Hele draai, incl. nul, hebben deeltjes die bosonen worden genoemd.
  2. Deeltjes met halfgetal spin zijn fermionen.
• Deelname aan interacties.
  1. Hadronen (structurele deeltjes) zijn subnucleaire objecten die deelnemen aan alle vier soorten interacties. Eerder werd al gezegd dat ze uit quarks bestaan. Hadronen zijn onderverdeeld in twee subtypes: mesonen (integer spin, zijn bosonen) en baryonen (half-integer spin - fermionen).
  2. Fundamenteel (structuurloze deeltjes). Deze omvatten leptonen, quarks en ijkbosonen (lees eerder - "Standaardmodel ..").

Na kennis te hebben genomen van de classificatie van alle deeltjes, is het bijvoorbeeld mogelijk om sommige ervan nauwkeurig te bepalen. Het neutron is dus een fermion, een hadron, of liever een baryon, en een nucleon, dat wil zeggen, het heeft een half-geheel getal spin, bestaat uit quarks en neemt deel aan 4 interacties. Nucleon is de algemene naam voor protonen en neutronen.

• Interessant is dat de tegenstanders van het atomisme van Democritus, die het bestaan ​​van atomen voorspelden, stelden dat elke substantie in de wereld deelbaar is tot in het oneindige. Tot op zekere hoogte kunnen ze gelijk blijken te hebben, aangezien wetenschappers er al in zijn geslaagd het atoom te verdelen in een kern en een elektron, de kern in een proton en een neutron, en deze op hun beurt in quarks.
• Democritus ging ervan uit dat atomen een duidelijke geometrische vorm, en daarom de "scherpe" atomen van vuur - brandende, ruwe atomen vaste stoffen worden stevig bij elkaar gehouden door hun uitsteeksels, en gladde wateratomen glijden weg tijdens interactie, anders stromen ze.
• Joseph Thomson maakte zijn eigen model van het atoom, dat hij zich voorstelde als een positief geladen lichaam, waarin elektronen als het ware "vastzitten". Zijn model heette "pudding met rozijnen" (Plum pudding-model).
• Quarks dankten hun naam aan de Amerikaanse natuurkundige Murray Gell-Mann. De wetenschapper wilde een woord gebruiken dat lijkt op het geluid van een kwakende eend (kwork). Maar in de roman Finnegans Wake van James Joyce kwam ik het woord 'quark' tegen in de regel 'Three quarks for Mr. Mark!', waarvan de betekenis niet precies is gedefinieerd en het is mogelijk dat Joyce het alleen voor rijm heeft gebruikt. Murray besloot de deeltjes met dit woord te noemen, omdat er op dat moment slechts drie quarks bekend waren.
• Hoewel fotonen, lichtdeeltjes, massaloos zijn, lijken ze in de buurt van een zwart gat hun baan te veranderen en er door aangetrokken te worden met behulp van zwaartekrachtinteractie. In feite buigt een superzwaar lichaam de ruimte-tijd, waardoor alle deeltjes, ook die zonder massa, hun baan veranderen naar een zwart gat (zie).
• De Large Hadron Collider is 'hadron', juist omdat hij botst met twee gerichte bundels hadronen, deeltjes met afmetingen in de orde van de kern van een atoom, die deelnemen aan alle interacties.

Deze wereld is vreemd: sommige liefdes streven ernaar iets monumentaals en gigantisch te creëren om beroemd te worden over de hele wereld en de geschiedenis in te gaan, terwijl anderen minimalistische kopieën maken van gewone dingen en de wereld er niet minder mee verbazen. Deze recensie bevat de kleinste items die er ter wereld bestaan ​​en zijn tegelijkertijd niet minder functioneel dan hun tegenhangers op ware grootte.

1. SwissMiniGun-pistool

De SwissMiniGun is niet groter dan een gewone sleutel, maar kan kleine kogels afvuren die met snelheden van meer dan 430 km/u uit de loop schieten. Dat is meer dan genoeg om een ​​man van dichtbij te doden.

2. Autoschil 50

Met een gewicht van slechts 69 kg is de Peel 50 de kleinste auto die ooit is goedgekeurd voor gebruik op de weg. Deze driewielige "pepelats" konden een snelheid bereiken van 16 km/u.

3. Kalou-school

UNESCO erkende de Iraanse Kalou-school als de kleinste ter wereld. Het heeft slechts 3 studenten en voormalig soldaat Abdul-Mohammed Sherani, die nu leraar is.

4. Theepot met een gewicht van 1,4 gram

Het is gemaakt door keramiekmeester Wu Ruishen. Hoewel deze theepot slechts 1,4 gram weegt en op het topje van je vinger past, kun je er thee in zetten.

5. Sark-gevangenis

De Sark-gevangenis werd in 1856 op de Kanaaleilanden gebouwd. Er was plaats voor slechts 2 gevangenen, die bovendien in zeer krappe omstandigheden verkeerden.

6. Tumbleweed

Dit huis heette "Perakati-field" (Tumbleweed). Het werd gebouwd door Jay Schafer uit San Francisco. Hoewel het huis kleiner is dan de kasten van sommige mensen (de oppervlakte is slechts 9 vierkante meters), het heeft een werkplek, een slaapkamer en een badkamer met douche en toilet.

7. Mills End-park

Mills End Park in Portland is het kleinste park ter wereld. De diameter is slechts ... 60 centimeter. Tegelijkertijd heeft het park een zwembad voor vlinders, een miniatuur reuzenrad en kleine standbeelden.

8. Edward Niño Hernandez

De groei van Edward Niño Hernandez uit Colombia is slechts 68 centimeter. Het Guinness Book of Records erkende hem als de kleinste persoon ter wereld.

9. Politiebureau in een telefooncel

In feite is het niet meer dan een telefooncel. Maar het was eigenlijk een functionerend politiebureau in Carabella, Florida.

10. Sculpturen van Willard Wigan

De Britse beeldhouwer Willard Wigan, die last had van dyslexie en slechte schoolprestaties, vond troost in het maken van miniatuurkunstwerken. Zijn sculpturen zijn nauwelijks zichtbaar voor het blote oog.

11. Bacterie Mycoplasma Genitalium

12. Varkenscircovirus

Hoewel er nog steeds een discussie is over wat als "levend" kan worden beschouwd en wat niet, classificeren de meeste biologen het virus niet als een levend organisme vanwege het feit dat het zich niet kan voortplanten of geen metabolisme heeft. Een virus kan echter veel kleiner zijn dan elk levend organisme, inclusief bacteriën. De kleinste is een enkelstrengs DNA-virus dat varkenscircovirus wordt genoemd. De grootte is slechts 17 nanometer.

13. Amoebe

De grootte van het kleinste object dat met het blote oog zichtbaar is, is ongeveer 1 millimeter. Dit betekent dat een persoon onder bepaalde omstandigheden een amoebe, een ciliaatschoen en zelfs een menselijk ei kan zien.

14. Quarks, leptonen en antimaterie...

In de afgelopen eeuw hebben wetenschappers bereikt: groot succes in het begrijpen van de uitgestrektheid van de ruimte en de microscopische "bouwstenen" waaruit het is samengesteld. Toen het erop aankwam om uit te zoeken wat het kleinste waarneembare deeltje in het universum is, liepen mensen tegen bepaalde problemen aan. Op een gegeven moment dachten ze dat het een atoom was. Toen ontdekten de wetenschappers het proton, het neutron en het elektron.

Maar daar bleef het niet bij. Tegenwoordig weet iedereen dat wanneer je deze deeltjes in elkaar duwt op plaatsen zoals de Large Hadron Collider, ze kunnen worden afgebroken tot nog kleinere deeltjes, zoals quarks, leptonen en zelfs antimaterie. Het probleem is dat het onmogelijk is om te bepalen wat de kleinste is, omdat de grootte op kwantumniveau irrelevant wordt en alle gebruikelijke natuurkundige regels niet van toepassing zijn (sommige deeltjes hebben geen massa en andere hebben zelfs een negatieve massa) .

15. Trillende snaren van subatomaire deeltjes

Gezien wat hierboven werd gezegd over het feit dat het concept van grootte er op kwantumniveau niet toe doet, kunnen we ons de snaartheorie herinneren. Dit is een enigszins controversiële theorie, die suggereert dat alle subatomaire deeltjes bestaan ​​uit trillende snaren die op elkaar inwerken om dingen als massa en energie te creëren. Dus, aangezien deze strings technisch gezien geen fysieke grootte hebben, kan worden gesteld dat ze in zekere zin de "kleinste" objecten in het universum zijn.