Ինչի՞ց ենք մենք ի վերջո կազմված: Որո՞նք են Տիեզերքի հիմնական շինանյութերը:

Ancient people thought we are made up of four ‘elements’ – water, earth, fire and air; which we now know are not elements. Presently, there are some 118 elements. All elements are made up of atoms which were once thought to be indivisible. By early twentieth century following JJ Thompson’s and Rutherford’s discoveries, atoms were known to be constituted of nuclei (made of protons and neutrons) at the centre and electrons ուղեծիր around. By 1970s, it was known that protons and neutrons are not fundamental either but are made up of ‘up quarks’ and ‘down quarks’ thus making ‘electrons’, ‘up quarks’ and ‘down quarks’ the three most fundamental constituents of everything in the տիեզերք. Քվանտային ֆիզիկայի բեկումնային զարգացումներով մենք իմացանք, որ մասնիկներն իրականում ածանցյալներ են, իսկ էներգիայի փաթեթները կամ փաթեթները դաշտերում, որոնք ենթադրում են մասնիկներ, հիմնարար չեն: Հիմնականը նրանց հիմքում ընկած դաշտն է: Այժմ մենք կարող ենք ասել, որ քվանտային դաշտերը ամեն ինչի հիմնարար բլոկներն են տիեզերք (ներառյալ մեզ նման առաջադեմ կենսաբանական համակարգերը): Մենք բոլորս կազմված ենք քվանտային դաշտերից։ Մասնիկների հատկությունները, ինչպիսիք են էլեկտրական լիցքը և զանգվածը, հայտարարություններ են այն մասին, թե ինչպես են նրանց դաշտերը փոխազդում այլ դաշտերի հետ: Օրինակ, հատկությունը, որը մենք անվանում ենք էլեկտրոնի էլեկտրական լիցք, հայտարարություն է այն մասին, թե ինչպես է էլեկտրոնային դաշտը փոխազդում էլեկտրամագնիսական դաշտի հետ: Եվ. Նրա զանգվածի հատկությունն այն հայտարարությունն է, թե ինչպես է այն փոխազդում Հիգսի դաշտի հետ:  

Հին ժամանակներից մարդիկ մտածում էին, թե ինչից ենք մենք կազմված: Ինչ է տիեզերք կազմված? Որո՞նք են բնության հիմնական շինանյութերը: Եվ որո՞նք են բնության հիմնական օրենքները, որոնք կարգավորում են ամեն ինչ տիեզերք? Ստանդարտ մոդել գիտության տեսությունը, որը պատասխանում է այս հարցերին: Ասվում է, որ սա գիտության հաջողված տեսությունն է, որը երբևէ ստեղծվել է վերջին դարերի ընթացքում, մեկ տեսություն, որը բացատրում է աշխարհի բոլոր բաները: տիեզերք.  

People knew early that we are made up of elements. Each element, in turn, is made up of atoms. Initially, it was thought that atoms are indivisible. However, in 1897 JJ Thompson discovered electrons using electric discharge through cathode ray tube. Soon after, in 1908, his successor Rutherford proved through his famous gold foil experiment that an atom has a tiny positively charged nucleus at the centre around which negatively charged electrons circle in ուղեծրեր. Subsequently, it was found that nuclei are made up of protons and neutrons.  

1970-ականներին պարզվեց, որ նեյտրոններն ու պրոտոնները անբաժանելի չեն, հետևաբար հիմնարար չեն, բայց յուրաքանչյուր պրոտոն և նեյտրոն կազմված է երեք փոքր մասնիկներից, որոնք կոչվում են քվարկներ, որոնք երկու տեսակի են՝ «վերև քվարկներ» և «ներքև քվարկներ» (« վերև քվարկ» և «ներքև քվարկ» պարզապես տարբեր քվարկներ են «վերև» և «ներքև» տերմինները չեն ենթադրում որևէ կապ ուղղության կամ ժամանակի հետ: Պրոտոնները կազմված են երկու «վերև քվարկներից» և «ներքև քվարկից», մինչդեռ նեյտրոնը կազմված է երկու «ներքև քվարկներից» և «վերև քվարկից»: Այսպիսով, «էլեկտրոնները», «վերև քվարկները» և «ներքև քվարկները» երեք ամենահիմնական մասնիկներն են, որոնք հանդիսանում են աշխարհի ամեն ինչի կառուցման բլոկները։ տիեզերք. Այնուամենայնիվ, գիտության առաջընթացի հետ մեկտեղ, այս ըմբռնումը նույնպես փոփոխությունների է ենթարկվել: Պարզվում է, որ դաշտերը հիմնարար են և ոչ թե մասնիկներ:  

Մասնիկները հիմնարար չեն: Հիմնարարը դրանց հիմքում ընկած դաշտն է: Մենք բոլորս կազմված ենք քվանտային դաշտերից. 

Ըստ գիտության ներկայիս ըմբռնման, ամեն ինչ տիեզերք կազմված է անտեսանելի վերացական սուբյեկտներից, որոնք կոչվում են «դաշտեր», որոնք ներկայացնում են բնության հիմնարար կառուցվածքային բլոկները: Դաշտը տարածված մի բան է տիեզերք և որոշակի արժեք է վերցնում տարածության յուրաքանչյուր կետում, որը կարող է փոխվել ժամանակի հետ: Այն նման է հեղուկի ալիքների, որոնք ճոճվում են ամբողջ տարածքում տիեզերքՕրինակ, մագնիսական և էլեկտրական դաշտերը տարածված են ամբողջ տարածքում տիեզերք. Թեև մենք չենք կարող տեսնել էլեկտրական կամ մագնիսական դաշտերը, դրանք իրական և ֆիզիկական են, ինչի մասին վկայում է այն ուժը, որը մենք զգում ենք, երբ երկու մագնիսները մոտեցվում են: Համաձայն քվանտային մեխանիկայի, ենթադրվում է, որ դաշտերը շարունակական են, ի տարբերություն էներգիայի, որը միշտ հավաքված է որոշ դիսկրետ կտորների մեջ:

Դաշտի քվանտային տեսությունը քվանտային մեխանիկայի դաշտերի հետ համատեղելու գաղափարն է։ Ըստ այդմ՝ էլեկտրոնային հեղուկը (այսինքն՝ այս հեղուկի ալիքների ալիքները) կապվում են էներգիայի փոքրիկ կապոցների մեջ։ Էներգիայի այս կապոցներն այն են, ինչ մենք անվանում ենք էլեկտրոններ: Այսպիսով, էլեկտրոնները հիմնարար չեն: Նրանք նույն հիմքում ընկած դաշտի ալիքներն են: Նմանապես, երկու քվարկային դաշտերի ալիքները առաջացնում են «վերև քվարկներ» և «ներքև քվարկներ»: Եվ նույնը վերաբերում է բոլոր մյուս մասնիկներին տիեզերք. Դաշտերը ամեն ինչի հիմքում են: Այն, ինչ մենք պատկերացնում ենք որպես մասնիկներ, իրականում դաշտերի ալիքներ են, որոնք կապված են էներգիայի փոքրիկ կապոցների մեջ: Մեր հիմնական հիմնական շինանյութերը տիեզերք սրանք հեղուկանման նյութեր են, որոնք մենք անվանում ենք դաշտեր: Մասնիկները պարզապես այս դաշտերի ածանցյալներն են: Մաքուր վակուումում, երբ մասնիկները ամբողջությամբ դուրս են բերվում, դաշտերը դեռ կան։   

Բնության երեք ամենահիմնական քվանտային դաշտերն են՝ «էլեկտրոն», «վերև քվարկ» և «ներքև քվարկ»: Գոյություն ունի չորրորդը, որը կոչվում է նեյտրինո, սակայն դրանք մեզ չեն կազմում, այլ կարևոր դեր են խաղում այլուր: տիեզերք. Նեյտրինոներն ամենուր են, նրանք ամենուր հոսում են ամեն ինչի միջով՝ առանց փոխազդելու:

https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fast-radio-burst-frb-20220610a-originated-from-a-novel-source/Նյութի դաշտերՉորս հիմնական քվանտային դաշտերը և դրանց առնչվող մասնիկները (օրինակ՝ «էլեկտրոն», «վերև քվարկ», «ներքև քվարկ» և «նեյտրինո») կազմում են հիմնաքարը։ տիեզերք. Անհայտ պատճառներով այս չորս հիմնարար մասնիկները կրկնակի վերարտադրվում են: Էլեկտրոնները վերարտադրում են «մյուոն» և «տաու» (որոնք համապատասխանաբար 200 անգամ և 3000 անգամ ավելի ծանր են, քան էլեկտրոնները); վերև քվարկներից առաջանում են «տարօրինակ քվարկներ» և «ներքևի քվարկներ»; ներքև քվարկներից առաջանում են «հմայքի քվարկ» և «վերին քվարկ»; մինչդեռ նեյտրինոն առաջացնում է «մյուոն նեյտրինո» և «տաու նեյտրինո»:  

Այսպիսով, կան 12 դաշտեր, որոնք առաջացնում են մասնիկներ, մենք դրանք անվանում ենք նյութական դաշտեր.

Ստորև բերված է 12 նյութի դաշտերի ցանկը, որոնք կազմում են 12 մասնիկներ տիեզերք.  

Ուժային դաշտեր12 նյութի դաշտերը փոխազդում են միմյանց հետ չորս տարբեր ուժերի միջոցով. հանդիսավորություն, էլեկտրամագնիսիզմ, հզոր միջուկային ուժեր (գործում են միայն միջուկների փոքր մասշտաբով, քվարկները միասին պահում են պրոտոնների և նեյտրոնների ներսում) և թույլ միջուկային ուժեր (գործում է միայն միջուկի փոքր մասշտաբով, որը պատասխանատու է ռադիոակտիվ քայքայման համար և սկսում է միջուկային միաձուլումը): Այս ուժերից յուրաքանչյուրը կապված է դաշտի հետ, որի հետ կապված է էլեկտրամագնիսական ուժը գլյուոնային դաշտ, ուժեղ և թույլ միջուկային ուժերի հետ կապված դաշտերն են W և Z բոզոնային դաշտ իսկ ձգողականության հետ կապված դաշտն է տիեզերական ժամանակ ինքն իրեն.

Ստորև ներկայացված է չորս ուժային դաշտերի ցանկը, որոնք կապված են չորս ուժերի հետ:    

The տիեզերք լցված է այս 16 դաշտերով (12 նյութի դաշտ գումարած 4 դաշտ՝ կապված չորս ուժերի հետ): Այս դաշտերը փոխազդում են միասին ներդաշնակ ձևերով: Օրինակ, երբ էլեկտրոնային դաշտը (նյութերի դաշտերից մեկը) սկսում է ալիքվել վեր ու վար (քանի որ այնտեղ էլեկտրոն կա), որը մեկնարկում է մյուս դաշտերից մեկը, ասենք էլեկտրամագնիսական դաշտը, որն իր հերթին նույնպես տատանվում և ալիքվում են: Կլինի լույս, որը արձակվում է այնպես, որ մի փոքր տատանվի: Ինչ-որ պահի այն կսկսի փոխազդել քվարկային դաշտի հետ, որն իր հերթին տատանվելու և ալիքվելու է: Վերջնական պատկերը, որով մենք հայտնվում ենք, ներդաշնակ պարն է այս բոլոր դաշտերի միջև՝ իրար միահյուսված:  

Հիգսի դաշտ

1960-ականներին մեկ այլ ոլորտ կանխատեսել էր Փիթեր Հիգսը: 1970-ականներին սա դարձավ մեր ըմբռնման անբաժանելի մասը տիեզերք. Սակայն ոչ մի փորձարարական ապացույց չկար (նշանակում է, որ եթե մենք Հիգսի դաշտի ծածանքը դարձնենք, մենք պետք է տեսնենք դրա հետ կապված մասնիկը) մինչև 2012 թվականը, երբ LHC-ի CERN-ի հետազոտողները զեկուցեցին դրա հայտնաբերման մասին: Մասնիկն իրեն պահեց ճիշտ այնպես, ինչպես կանխատեսել էր մոդելը։ Հիգսի մասնիկը շատ կարճ կյանք ունի՝ մոտ 10^{- 22} վայրկյան:  

Սա վերջին շինանյութն էր տիեզերք. Այս բացահայտումը կարևոր էր, քանի որ այս ոլորտը պատասխանատու է այն բանի համար, ինչ մենք անվանում ենք զանգված տիեզերք.  

Մասնիկների հատկությունները (ինչպես էլեկտրական լիցքը և զանգվածը) հայտարարություններ են այն մասին, թե ինչպես են նրանց դաշտերը փոխազդում այլ դաշտերի հետ:  

Դա դաշտերում առկա դաշտերի փոխազդեցությունն է տիեզերք որոնք առաջացնում են այնպիսի հատկություններ, ինչպիսիք են զանգվածը, լիցքը և այլն մեր կողմից փորձված տարբեր մասնիկների: Օրինակ, հատկությունը, որը մենք անվանում ենք էլեկտրոնի էլեկտրական լիցք, հայտարարություն է այն մասին, թե ինչպես է էլեկտրոնային դաշտը փոխազդում էլեկտրամագնիսական դաշտի հետ: Նմանապես, նրա զանգվածի հատկությունն այն հայտարարությունն է, թե ինչպես է այն փոխազդում Հիգսի դաշտի հետ:

Հիգսի դաշտի ըմբռնումն իսկապես անհրաժեշտ էր, որպեսզի մենք հասկանայինք զանգվածի իմաստը դաշտում տիեզերք. Հիգսի դաշտի հայտնաբերումը նաև Ստանդարտ մոդելի հաստատումն էր, որը գործում էր 1970-ականներից:

Քվանտային դաշտերը և մասնիկների ֆիզիկան ուսումնասիրության դինամիկ ոլորտներ են: Հիգսի դաշտի հայտնաբերումից ի վեր մի քանի զարգացումներ են տեղի ունեցել, որոնք կապված են Ստանդարտ մոդելի հետ: Ստանդարտ մոդելի սահմանափակումների պատասխանների որոնումը շարունակվում է:

*** 

Աղբյուրները `  

Թագավորական ինստիտուտ 2017. Քվանտային դաշտեր. Տիեզերքի իրական շինարարական բլոկները – Դեյվիդ Թոնգի հետ: Հասանելի է առցանց՝ հասցեով https://www.youtube.com/watch?v=zNVQfWC_evg  

***