Hvad er den mindste partikel, vi kender?

kvarker er de mindste enheder, vi har stødt på i Vores videnskabelige bestræbelser gennem sandkornet. Faktisk kvarker såvel som elektroner.

da fysikere først kolliderede elektroner med protoner, observerede de, at elektroner sprang af tre små hårde kerner inde i protonen., Kernerne blev derefter kaldt kvarker, og det viste sig at være endnu mindre partikler, der udgør protonen. Kvarker er de mindste partikler, vi er stødt på i Vores videnskabelige bestræbelser. Opdagelse af kvarker betød, at protoner og neutroner ikke længere var grundlæggende.

For mere grundig forståelse lad os skrælle et stykke stof fra hinanden og opdage dets bestanddele ved at fjerne hvert lag en efter en.

fra et fugleperspektiv ser sagen stiv ud, og dens egenskaber er let målbare., Men selv en 6-årig kan udlede, at de ihærdige søjler i hans omhyggeligt konstruerede sandslot er summen af milliarder mikroskopiske sandkorn. Det næste spørgsmål er … hvad udgør sandkornet?

liste over virkelig små partikler

atomet

skræl et andet lag, og du finder en pænt organiseret struktur af atomer. Begrebet atomer blev først foreslået af grækerne, som troede på, at objekter kunne være ubestemt opdelt i halvdele, indtil du var tilbage med en enkelt udelelig plet af materie., Denne ufattelig lille enhed kunne ikke opdeles yderligere og blev derfor kaldt et “atom”, afledt af det græske ord a-tomos. En for “nej” og tomos for “cuttable” eller splittable.

Overraskende, at den teori, som ikke klarer sig godt. De fleste af teksterne skrevet om elementære bestanddele blev tabt og hentet efter flere århundreder. Det tog næsten to årtusinder, før atomet blev anerkendt som et reelt grundlæggende fysisk objekt.,

spekulationerne blev endelig bekræftet i 1800-tallet, da kemiker John Dalton udførte en række geniale eksperimenter på gasser. Den gennemsnitlige diameter af et atom målt omkring 50 nano-centimeter-en milliontedel af et sandkorn. Atomet var da den mindste ting, man kendte.

Subatomare partikler

naturligvis, at det kun var indtil 1897, når Sir J. J. Thomson gravet dybere og opdaget noget endnu mere grundlæggende — elektron!, Dette var virkelig en revolutionerende opdagelse, og pionererne inden for elektroniske teknologier kan ikke takke ham nok for det. En elektrons “gennemsnitlige” diameter viste sig at være 0.0000000000001 centimeter eller 2000 milliarder gange mindre end et sandkorn.

Siden objekter, der er elektrisk neutrale, Thomson udtænkt, at den negative ladning af elektroner, der skal annulleres af en lille klump af positiv ladning, hvor elektronerne er indlejret. Dette var den altid berømte “raisin-in-pudding”-model.,

Denne idé blev rettelig afvist i 1911, da Rutherford bombarderet et tyndt stykke guld folie med alpha-stråler og opdagede, at atomer var for det meste tomme, men indeholdt en koncentreret positive ladning. Han kaldte dette center atomets kerne og kaldte den positivt ladede partikel en proton. Den” gennemsnitlige ” diameter af en proton blev målt til at være tre gange mindre end en elektron, men med hensyn til masse er den 1837 gange tungere!,

han antog også, at elektronerne drejede sig om kernen, analog med planetens solsystemmodel. Imidlertid, omfanget af afstande mellem den centrale enhed og dem, der blev overholdt i de to modeller, udviste en astronomisk forskel.

Men fejringen gjorde ikke vare for længe. Snart opdagede kemikere isotoper-elementer, der kemisk ikke kan skelnes, men adskiller sig i deres atommasser., Det så ud til, at et par isotoper indeholdt det samme antal protoner, men udviste stadig en forskel i deres samlede masser.

Rutherford tegnede sig for dette ved at antyde tilstedeværelsen af en ny grundlæggende partikel, lidt tungere end en proton, men elektrisk neutral. Hans spekulation blev en realitet, da James Chad .ick i 1932 opdagede denne lakoniske partikel — neutronen. Neutroner og protoner viste sig at have samme størrelse og masse — omtrent 2000 gange massen af en elektron.

kan vi skrælle sagen fra hinanden yderligere?, Jeg mener, er ikke 0.00000000000001 centimeter lille nok?! Godt….. ikke helt.

Kvarken

søgen efter at finde partikler endnu mere elementære end elektroner, protoner og neutroner førte os til at bygge smukke partikelacceleratorer.

De acceleratorer smadre subatomare partikler til enorme hastigheder, der får dem til at ryste i deres bestanddele., Det ligner at studere de indre mekanismer i et fjernsyn ved at kaste det fra toppen af en 20-etagers bygning og undersøge dets ødelagte komponenter.

da fysikere først begyndte at kollidere elektroner med protoner, observerede de, at elektroner sprang af tre små hårde kerner inde i protonen. Kernerne viste sig at være endnu mindre partikler, der udgør protonen. Disse elementære partikler kaldes kvarker, og opdagelsen af kvarker betød, at protoner og neutroner ikke længere var grundlæggende., Vi har allerede skrevet en mere detaljeret og medrivende artikel dedikeret specifikt til Egenskaber og opførsel af kvarker. Du kan finde den her.

men kan vi grave dybere?

Nej, det kan vi ikke.

De elementære partikler

Kvarker er de mindste enheder, som vi er stødt på i vores videnskabelige bestræbelse gennem de sand korn. Faktisk kvarker og elektroner, men vent, hvorfor en elektron?,

nå, i modsætning til sine jævnaldrende, forbliver elektronen fast ved at være en virkelig grundlæggende partikel. Det har modstået at blive yderligere opdelt i mere elementære stykker. Men hvis elektroner og kvarker er grundlæggende, og kvarker bor i protoner, hvordan er dens radius tre gange større end en protons?!

den radius, vi tilskriver en subatomisk partikel, stammer fra visse antagelser., For eksempel, når en elektrons masseenergipotentiale antages at være fuldt indeholdt, viser dets radius sig at være større end en protons. En bedre tilgang til beregning af elektronens radius er blevet anerkendt som at udnytte proton/elektron masseforhold.

ved hjælp af disse forhold finder vi, at en elektrons radius er omkring ti gange mindre, end vi tidligere troede, at den var; en milliarddel af en milliarddel af en centimeter eller 0.000000000000001 cm.,

Dette er grunden til, at jeg har brugt ordet “gennemsnit” til at beskrive de fysiske egenskaber af disse partikler. Radius er en dimensionel konstruktion og har intet at gøre med den faktiske radius.

på samme måde har vi heller ikke haft held med kvarker. De nægter at blive isoleret, og selvom de er, varer de ikke for længe. Nogle lever så lidt som en milliarddel af en milliarddel af en milliarddel af et sekund!, At adskille et par kræver så meget energi, at det ender med at blive brugt til at danne to kvarker, der binder til de originale to!

vær ikke rystet over mængden af energi her. Tænk over det sådan her… du prøver bogstaveligt talt at rive virkeligheden fra hinanden.

hvorfor vores opfattelse af “størrelse” er forkert?

det mentale billede af en subatomisk partikel, som vi fremkalder, mens vi stiller disse spørgsmål, er bare forkert!, Ordet “partikel” fremkalder ofte et lille stål-eller billardkuglebillede, der er allestedsnærværende i fysikbøger. Men deres struktur og adfærd ved sådanne små dimensioner ligner ikke vores daglige oplevelse på nogen måde overhovedet.

inden for kvantemekanik er definitionen af form ikke ligetil. Deres fysiske egenskaber kan ikke måles nøjagtigt, og deres eksistens i en bestemt region kan kun defineres ved sandsynligheder.,

alligevel har forskere formået at gennemføre nogle skarpe undersøgelser for at tilnærme størrelsen på en kvark. Det seneste jeg kunne finde tilnærmede det til at være en milliarddel af en milliarddel af en centimeter, som er i samme liga som en elektron.

på dette tidspunkt bliver det bydende nødvendigt at indse, at standardmodellen, kronjuvelen i partikelfysik, ikke beskriver subatomære partikler med hensyn til deres størrelse eller masse, men snarere deres energier., Protonen eller neutronen har ikke en fast form eller volumen — dens volumen er udtænkt fra det rum, hvor dens bestanddele er begrænset.

kvarker, elektroner eller andre subatomære partikler er kun koncentrerede energier; de har ingen særlig rækkefølge, mens grundlæggende partikler, såsom kvarker og elektroner, anses for at være punktlignende. De har ingen dimension og betragtes bogstaveligt talt som en enkelt dimensionsløs prik i rummet. At tænke på dem som punkter er bare en nyttig forenkling, da der ikke er bevis for det modsatte.,

Den model inden for rammerne af disse overvejelser har med succes taget (indtil nu) alt, hvad der var kendt med forbløffende nøjagtighed. Det er kendt for at være den mest nøjagtige teori på ethvert felt. Selvfølgelig er denne antagelse, som enhver inden for videnskab, ikke bange for at blive sammenkrøllet og afskediget, når en ny gør plads. Forskere er ikke forsigtige med at vende tilbage til tegnebrættet igen, forudsat at der er bevis. I dette tilfælde opdagelsen af en partikel indeni.