Voice Marie Smith 953

Занимательная физика для блондинок

Есть темы, в которых девушки априори не должны ничего понимать. Это такие, грубой силой отвоеванные, автомобили, рыбалки, техника и еще много-много подобного. Но несмотря на это, вопреки стереотипам, находятся всесторонне развитые девушки, которые даже в эти темы смогли-таки погрузиться с мужской фундаментальностью. Как по мне, так нет ничего плохого в подобном делении интересов. Однако есть несколько познавательных тем, которые я бы не советовала приписывать к числу «сугубо мужских», и одной из таких является физика.

Сегодня я буду говорить про бозоны Хиггса, адронные коллайдеры, нейтрино и прочие заумные штуки, которые уже давно у всех на слуху, но настолько устрашающе звучат, что кажется, будто осмыслить эти глубокие темы нам будет просто не под силу. Я хочу развеять этот предрассудок и на понятном более широкому кругу людей языке рассказать, что и как в нашем мире устроено. Естественно, это лишь теории, которые предстоит еще доказывать и доказывать. Но мы ведь с вами неглупые? Давайте-ка разберемся, что там к чему 🙂

5890867551_62ee1281b0_b

Строение ядра атома

Здесь общее представление нам дает школьная программа. На случай, если вы упрямо не хотели понимать и запоминать эту информацию в детстве, а сейчас передумали — ловите шанс!

Всё, что есть вокруг нас, состоит из молекул. Молекулы, в свою очередь, состоят из атомов. Молекул на свете множество. Химики постоянно синтезируют миллионы веществ. И у каждого вещества есть своя особенная молекула. А вот атомов, из которых молекулы состоят, совсем немного. Помните периодическую систему? Там чуть больше сотни атомов, сотни элементов. А в природе встречается и того меньше.

Из этого небольшого числа атомов можно, путем комбинирования, создать очень много разных молекул. Атомы тоже неэлементарны: они состоят из ядра, которое находится в центре. Ядро, в свою очередь, тоже не элементарно: оно состоит из протонов и нейтронов. Здесь также работает принцип, который некоторые физики называют «принципом комбинирования».

Современная наука докопалась до самых глубин. Ученые долго пытались разобраться, как «заглядывать» внутрь мельчайших частиц, и выяснили, что лучше всего это получается, если их просто сталкивать друг с другом.

Инструменты,  используемые для этих целей, — это ускорители, которые разгоняют частицы и сталкивают их друг с другом (одним из подобных и самым большим является тот самый большой адронный коллайдер).

5891431118_bf51a1b4d2_b

Строение ядра атома

Но это еще не все! Протон тоже не элементарен! В нем также есть структура, и эта структура достаточно простая. Там расположены три маленьких объекта, которые называются кварками, и окружены они необычным явлением, его еще называют «глюонное облако». Глюоны — это частицы, которые заставляют кварки притягиваться. И вот здесь происходит очень интересная вещь, с которой человечество раньше вообще никогда не встречалось: те силы, которые притягивают кварки, вдруг перестают быть просто силами — они материализуются. Например, у них появляется материальная масса (смотрите какая магия 🙂 ). Но самое удивительное заключается в том, что вот на этом уровне принцип комбинирования уже не работает! Мы не можем просто добавить сюда дополнительные кварки — они не захотят туда добавляться! Если вы передвигаете кварки, то в результате этих перемещений глюонное облако пухнет, и масса его от этого становится больше! Вот и говорите потом, что из ничего ничего не возникает! 🙂

5890863871_2744285c14_b

Кварки и глюонные облака

Бозон Хиггса

Хиггсовский бозон — это совсем новый тип частиц. Но его тоже можно проиллюстрировать. Представьте, будто на столе в лужице воды плавают крошки пенопласта. Когда вы дуете на эту воду, то не просто видите, что сами частички куда-то поплыли, а иногда, особенно если сильно подуть на воду, можно увидеть разбегающиеся волны на поверхности воды. Так вот, волны — это колебания той среды, которая сдерживает частицы. Понимаете? И их наличие — есть важное доказательство того, что действительно среда какая-то есть. Так вот, бозон Хиггса — это как раз колебание хиггсовского поля. Для того, чтобы его увидеть, нужно столкнуть с большой скоростью и с большой энергией частицы.

0146d6d3c34e534e3ff8c59a69ed3b7a

Бозон Хиггса

 Адронный коллайдер

Коллайдер — это ускоритель частиц. В нем частицы набирают скорость и сталкиваются друг с другом. Большой адронный коллайдер — это самая большая экспериментальная установка в мире, т.к. длина его кольца-туннеля составляет 27 км.

2a99794d0072a7e0e5e0b80d4708c308

Территория большого адронного коллайдера.

Зачем он нужен? Представьте, будто всю Вселенную заполняет невидимое хиггсовское поле. Его не видно, потому что все частицы движутся сквозь него. И когда это происходит, они об него немножко (условно) цепляются. Это значит, что поле не дает частицам слишком быстро разгоняться. Поле им как-будто мешает. В результате в формулах это выглядит так, будто у них появилась масса.

Частицы цепляются за это хиггсовское поле по-разному: некоторые сильнее, некоторые слабее, некоторые частицы вообще не цепляются. Например, электромагнитные волны и свет не цепляются, поэтому они получаются без массы. Те частицы, которые цепляются очень сильно, становятся очень массивными.

ea84b256e275b399852b53f4956f4ece

Сам большой адронный коллайдер

Нейтрино

Пока вы читали эту статью, через ваше тело беспрепятственно пролетело больше 1014 нейтрино.

d702df7106b5bb7049a72ed20ed733ae

Обсерватория по изучению нейтрино Супер Камиоканде (Super-K) в Японии, расположенная в большой шахте на глубине в 1000 метров.

Нейтрино — элементарная фундаментальная частица. Можно сказать, что нейтрино было «изобретено» теоретически, что свойства этой «неуловимой» частицы были первоначально додуманы с целью оправдания ее «ненаблюдаемости». Такое положение господствовало в физике нейтрино в последние 25 лет.

Магия нейтрино заключается в том, что они могут беспрепятственно проникать, скажем, сквозь чугунную плиту, толщина которой в миллиарды раз превышает расстояние от Земли до Солнца! Внутри звезд нейтрино образуются в большом количестве при ядерных превращениях, в частности при их распаде.

ecd261f3ebead4d47ff6827c221465e6

До сих пор нам был доступен практически единственный тип излучения, попадающего на Землю из космического пространства, — электромагнитные волны (видимый свет, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи, короткие радиоволны). Представьте себе, что со временем физики и астрофизики, работая совместно, получат возможность регистрировать интенсивность и энергию нейтрино и антинейтрино, летящих от отдельных небесных объектов и из космического пространства. Тогда в руках исследователей появятся мощные дополнительные способы решения астрофизических проблем. Кстати, электромагнитные волны исходят только с поверхностного слоя небесных тел. Регистрация же нейтрино даст возможность «заглянуть» очень глубоко внутрь звезд. Ведь нейтрино легко пронизывают даже Солнце!

1cb65208814ae422076fd9f423a8a961

Иллюстрация того, что для нейтрино не существует препятствий.

Сегодня я максимально доступным языком постаралась вам объяснить наиболее значимые и интересные открытия последних десятилетий, которые в некотором роде кардинально изменили наше представление об основных процессах, происходящих в окружающем нас мире. С каждым днем мы становимся еще на шаг ближе к определению фундаментальных теорий мироздания. Согласитесь, ведь за этим крайне интересно следить? Если вам понравилась наша познавательная страничка, напишите об этом в комментариях, и тогда в следующий раз я постараюсь для вас осветить такие базовые теории, как «теория струн», «теория большого взрыва» и т.д.

Развивайтесь, обогащайтесь знаниями, интересуйтесь — и вы поймете насколько прекрасна жизнь! Всего вам самого лучшего, ваш Red Lips Journal!

Плюсануть
Поделиться
Отправить
Класснуть
Запинить