5 Subatomiset Hiukkaset

{h1}

Subatomiset hiukkaset ovat atomien rakennuspalikoita, mutta ne edelleen ohjaavat tutkijoita. Opi noin 5 hämmentävää subatomista partikkelia.

Batmanilla ja hiukkasfysiikoilla on paljon yhteistä.

Toki ne saattavat poiketa koukkuja ja mustia vinyylipäällysteitä koskevissa asioissa, mutta kapteeni ristiretki ja CERN (Euroopan ydinenergiatutkimusjärjestö) päätyvät viimeisimpään huipputekniikan gadgetryyn ja vastustavat poikkeuksellisen outoa rogues-galleriaa.

Vaikka Batman ryntää anarkististen klovenkien ja mutatoituneiden ekoterroristien kanssa, CERNin tiedemiehet pyrkivät tunnistamaan ja tarttumaan sellaisiin merkittäviin vastustajiin kuin Higgsin bosoni.

Muistan Higgsin. Tämä teoreettinen (tämän kirjallisen) hiukkanen on keskeinen fysiikan standardimalli. Vakiomalli ehdottaa, että sähkö, magnetismi, valo ja tietyt radioaktiiviset tyypit ovat kaikki manifestaatioita, joita kutsutaan nimellä electroweak voima. Ja sähkövoiman voiman yhdistää sähkömagneettiset ja heikot voimat, kaksi luonnon neljästä perusvoimasta sekä voimakas voima ja painovoima. Yhä kanssani? Hyvä.

Kuitenkin malli toimii vain, jos ympärillämme olevat hiukkaset olivat nolla massa välittömästi ison bangin jälkeen. Teoreettisesti Higgsin partikkeli päästää Higgsin kenttä, kosmoksen laajuinen energiakenttä, joka antaa kaiken massan suhteen - joten jos standardimalli on pätevä, niin Higgsin täytyy olla olemassa. Meidän on vain otettava se ensin.

Toisin sanoen joku ryösti pankkia ja, katso, sen täytyy olla Jokeri, koska - aina kirjailijan - hän jätti käyntikortin takana hänen kasvoillaan. Samaan aikaan ns. "Jumalihiukkanen" elää lyhytaikaisen olemassaolon nopeutetun hiukkasen törmäyksen jälkeen - ja sitten jättää subatomisen hajoamisen allekirjoituksen.

Joker voi olla Batmanin kuuluisin vihollinen, mutta hän on tuskin kummallinen. Samaa voidaan sanoa Higgsin bosonista, joten tulemme tutustumaan muihin subatomisiin Super-roistoihin.

5. Graviton Enigma

Jotain E. Nigmasta, Riddleristä.

Jotain E. Nigmasta, Riddleristä.

Riddle minulle tämä, Batman: Kuinka gravitaatio toimii?

Katso, se ei ole aihe Batman haluaa keskustella kaikesta niin paljon. Leicesterin yliopiston fyysikkojen mukaan painovoimalla olisi kummallinen tappiot vetää Batman kuolemaansa aina, kun kostettu valvoo yrittänyt käyttää sitä fyysisesti epäkäytännöllistä päätä. Joten hän pyrkii jättämään koko gravitaatiomallin yksin ja vaeltamaan Edward Nigman jälkeen.

Fysikaalisille kysymyksille on kuitenkin paljon enemmän - kyllä ​​- painoa. Toki meillä on ihmisarvoinen käsivoimaista käsitystä vakavuuden vaikutuksista. Tiedämme, kuinka sen voimatekijät taivaalliseen mekaniikkaan ja kosmisten ruumiiden muodostumiseen. Silti meillä ei ole selkeää vastausta painovoiman arvoitukseen.

Yksi mahdollinen vastaus johtaa meidät oikeuteen toiseen epämiellyttävään partikkeliin subatomisessa rogues-galleriassa: gravitonin. Jos se todellisuudessa on olemassa, tämä hypoteettinen partikkeli välittää painovoiman, mikä saa esineet houkuttelemaan toisiaan. Niin, ja sen olemassaolo mahdollistaisi myös yleisen suhteellisuuden yhdistämisen kvanttimekaniikan kanssa. Gravity, näet, usein toimii apina avaimena monissa monimuotoisissa teorioissa.

Joten, graviton on eräänlainen iso juttu - ellei sitä ole olemassa.

4. Tachyonin villi maailma

Julie Newmar, pohjimmainen Catwoman

Julie Newmar, pohjimmainen Catwoman

Nopeasti. Seksikäs. Vaikea kiinni.

Batmanilla on hänen Catwomansa, ja hiukkasfysiikan on vastustettava turmeltumatonta ja mahdollista virheellistä olemassaoloa tachyons. Yksi on seksuaalinen varastaja, joka on pukeutunut nahkaan ja toinen on subatominen hiukkanen, joka kulkee nopeammin kuin valon nopeus.

Tiedän, mitä ihmettelette: Kuinka takakainen voi kulkea nopeammin kuin valon nopeus, jos valon nopeus on todellakin "yleinen nopeusrajoitus"? Se on kuin sanoa "ei ankat voi pukeutua housuihin", ja sitten kamera kostutetaan mallardin päällään friggin "vakosamettia. Meillä on yleisiä lakeja syystä, ihmisistä.

Se pahenee entisestään: jos erityinen suhteellisuusperiaate pitää totta, tachyons eivät vain rikkoisi yleistä nopeusrajaa, vaan rikkovat myös itse syy-yhteyttä. Tässä universumissa ainakin syy on aina ennen vaikutusta. Ilman tätä lain voimaantuloa maailmankaikkeuden kudos katkeaa.

Jos takachoni on olemassa, se johtuu todennäköisesti tämän porsaanreiästä: Vaikka suhteellisuus estää aineen kiihdyttämisen valon nopeuteen (koska se vaatisi ääretöntä energiaa), se ei koske hiukkasia, jotka kulkevat aina valoa nopeammin. Tachyonien osalta vähimmäisnopeus on valon nopeus, ja se vaatisi ääretöntä energiaa vain hidastamaan niitä subluminaalisiin nopeuksiin.

Tachyons: He ovat täydellisiä nopeita demonit, ja he voivat todellakin olla olemassa.

3. Majorana Fermion, Fiend with Two Faces

Two-Face ja Riddler, puolue kolmesta

Two-Face ja Riddler, puolue kolmesta

Voiko jotain olla sen vastakohta?

Niin, Batman tietää asiasta kaksi.

Muistatte tarinan: sankarillinen asianajaja Harvey Dent kärsii kauhea palovammoja 50 prosentilla kehostaan, ja hänen mielensä napsahtaa. Paha, rikollinen henkilö nousee pinnalle, ja hänestä tulee kaksipuolinen, coin-pakkomielteinen meriihe ja naurettava maku puoli-puolessa vaatteessa.

Partikkelien fyysijoilla on myös paradoksaalinen kaksi kasvot heidän rogues-galleriassaan: Majorana fermion, hiukkanen, joka toimii omana antipartikkelinsä.

Päivitetään. Vakiomallin mukaan hiukkaset ja lähes hiukkaset kuuluvat kahteen luokkaan: fermionit ja bosonit. Fermion-leiri sisältää mm. Kvarkeja ja leptoneja, kuten elektronit. Me kutsumme näitä Dirac fermionit. Täältä löytyy negatiivisesti varautuneita elektroneja, jotka neliöidään pois antiparticle-vastapuolten kanssa positroneja, joka pakkaa positiivisen maksun. Kun nämä hiukkaset joutuvat kosketuksiin toistensa kanssa, ne tuhoavat toisiaan.

Juuri tällainen kaksois-kaksisuuntainen arvo olisi arvokas. Kolikolla on kaksi puolta, ja se on joko yksi tai toinen, pää tai hännät. Liukaan hänet kaksinpäinen kolikko tai jotain ja se ajaa hänet seinälle.

BOSON-leiri sisältää fotoneja, jotka muodostavat valoa; nämä loistavat hiukkaset ovat omia antipartikkeleitaan tuottaen täysin neutraalin latauksen. Todella odotat tällaista asiaa bosonista.

Mutta onko sellainen asia mahdollista fermion leirissä? 1930-luvulla fyysikot ennustivat sen olevan, mutta kukaan ei koskaan nähnyt ns Majorana fermion. Vuonna 2012 hollantilaisten hiukkasfysiikan ryhmä epäsuorasti havaitsi nämä pienet kaksi kasvot laboratoriokokeessa, mutta tämä ei kuitenkaan ole virallista vahvistusta siitä, että ne ovat olemassa.

Kun saamme kokeellisia todisteita, kuitenkin jännittäviä asioita voi esiintyä. Majorana fermionilla olisi ainutlaatuinen kyky "muistaa" aiemmat tehtävät viitaten toisiinsa, mikä tekee niistä erittäin hyödyllisiä quantum-laskennan alalla. Yksi teoria jopa toteaa, että kaikki maailmankaikkeuden pimeä aine todella koostuu Majorana fermionista.

Pimeä aine tietokoneet. Ajattele sitä hetkeksi.

2. Axions, Henchmen ja mustat aukot

Mikä hieno pari!

Mikä hieno pari!

Batmanilla on taipumus olla melko tumma aika naisten kanssa. Jos hän ei ole väistämässä tappoja kissojen Poison Ivy, niin se on jonkinlainen draama kanssa Catwoman. Katso, joko naida häntä tai heittää hänet vankilaan jo.

Ja sitten on Harley Quinn, henkirikollinen kääpiö, jolla on ikuinen (ja epäterveellinen) rakkaus Batmanin kaaren vihollisuudelle Jokeri. Varmasti, paljon hyökkääjiä on heidän ripustinsa ja apulissejaan, mutta hän on erilainen kuin todellinen avustaja.

Subatomisessa maailmassa fyysikot pitävät silmällä edelleen hypoteettista partikkelia, joka tunnetaan nimellä axion. Aksiaali on erityisen huomattu, koska sen olemassaolo aiheuttaisi suuren kuilun hiukkasfysiikan standardimallissa. Se on myös mahdollista pimeä aine komponentti.

Mutta palataan Batmanin vertailuihin. Jos akselit ovat Harley Quinn, kuka sitten on Jokeri? Miksi kukaan muu kuin musta aukko. Se on oikein, tutkijat teorisoivat, että vaikka mustat aukot imevät kaikesta fotoneista tähtiin, aksionit ovat immuuneja niiden tuhoisaa voimaa kohtaan. Sen sijaan, että putoavat murskaavaan singulaarisuuteen, aksionit kiertelivät romahdettua tähtiä valtavasta bosonipilvestä.

Vieläkin kauheammin tämä pilvi tulee lopulta melko massiiviseksi huolimatta sen aksioiden erittäin alhaisesta massasta. Jos pilvi vihdoin romahtaa mustan aukon, tuloksena bosenova olisi rock-aikakauden erittäin kangas [lähde: O'Neill]. Keskustele epäsuhtaisesta suhteesta.

1. kameleonttihiukkaset

Clayface: näyttelijä, muotoilija ja rikollinen

Clayface: näyttelijä, muotoilija ja rikollinen

Jopa kaikkien hullujen puvustojen kanssa on vaikea seurata Gotham Cityn ylivoimatoimintaa - varsinkin kun sinulla on muotokuvake, kuten Clayface. Hän voi olla kenenkään muotoinen: pankinpitäjä, Bruce Wayne, sinä mainitset sen. Hän sovittaa fyysisen ulkonäönsä sopivaksi hänen ympäristöönsä, mikä tekee hänestä melko harhaanjohtavan vastustajan.

Hiukkasfysaalilla on oma Clayface muodossaan kameleonihiukkasia. Tähän mennessä me voimme vain spekuloida näistä erikoisista bosoneista, jotka voivat tai eivät välttämättä edistä maailmankaikkeuden laajentumista. Tutkijat ennustivat ensimmäisen kerran vuonna 2003 olevansa mahdollinen selitys kaikelle salaperäisestä pimeästä energiasta, joka muodostaa 70 prosenttia maailmankaikkeudestamme [lähde: Johnston]. Kuten kamppailulajeja, kameleonttihiukkaset säätävät ominaisuuksiaan sopeutumaan paikalliseen ympäristöönsä. Esimerkiksi, jos kameleonttihiekka jää tänne maan päällä, jossa materiaalin tiheys on korkea, sillä olisi myös suuri massa, mutta sen aineen vuorovaikutus olisi hyvin heikko ja lyhyen kantaman.

Mutta se on täällä maan päällä. Tilan tyhjyydestä kameleontipartikkeleilla olisi pieni massa ja reagoivat voimakkaasti aineen kanssa suurilla etäisyyksillä. Teoriassa nämä spekulatiiviset hiukkaset voisivat työntää maailmankaikkeutta erilleen siinä, mitä me kutsumme kosmisen inflaation.

Ei ole yllättävää, että kameleonipartikkelit olisi melko vaikea havaita täällä maan päällä. Meidän pitäisi mennä syvään, tyhjään tilaan ilmoittaaksemme läsnäolonsa.

Silti fyysikkoilla on useita huipputeknisiä havaintojärjestelyjä hihaansa, ja etsintä jatkuu hämärän kameleontin kohdalla.

Ja niin Dark Knight palaa jälleen maanalaiseen Bat Caveensa ja fyysikotkin häviävät hallitsemaan maanalaisia ​​hiukkasten törmäyksiä.

Sulkeminen Higgsissä, kuusi vuotta myöhemmin

Sulkeminen Higgsissä, kuusi vuotta myöhemmin

Fyysikot ovat havainneet Higgsin bosonin suosikki hajoamiskanavan. Lue lisää Higgsin bosonista osoitteessa WordsSideKick.com.


Tekijän huomautus: 5 Baffling Subatomic Particles

Kuten selitin Stuff to Blow Your Mind -episodissa "Once Once Was a Boson Named Higgs", minulla on tapana ajatella hiukkasfysiikkaa suklaapäällysteisenä urinaalisena kakuna. Se ei ole kommentti kentän merkityksestä tai kyseessä olevien henkilöiden mahtavuudesta, vaan pikemminkin minun käsityksestä sen saavutettavuudesta yleisen yleisön aiheena. Bite kakkuun vain vähän, ja kaikki on suklaata ja herkullista. Bite vain hieman liian syvällä, ja asiat saavat vähemmän yummy.

Joten yritin pitää tämän artikkelin mahdollisimman läpinäkyväksi keskustelemalla eräistä outoja subatomisten hiukkasten hämmästyttävistä ominaisuuksista - sekä todellisista että spekulatiivisista. Se on glitzy kansikuva paljon syvemmälle, koska taustalla oleva tiede on valtava.Loppujen lopuksi hiukkasfysiikan ala pyrkii purkamaan olemassaolon kalta - hajottamaan aineen perusperiaatteeseensa ja laajentamaan ymmärrystä siitä, mitä tämä maailmankaikkeus on kyse.


Video Täydentää: Five.




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com