Hva Er Den Minste Partikkel Vi Vet?

Kvarker er de minste enhetene vi har kommet over i vårt vitenskapelige streben gjennom sandkorn. Faktisk, kvarker, samt elektroner.

Når fysikere første kolliderte elektroner med protoner, observerte de at elektroner prellet av tre små vanskelig kjerner inne i proton., Kjernene ble kalt kvarker og det ble funnet å være enda mindre partikler som utgjør proton. Kvarker er den minste partiklene vi har kommet over i vårt vitenskapelige arbeidet. Oppdagelsen av kvarker betydde at protoner og nøytroner ikke var grunnleggende lenger.

For mer grundig forståelse la oss skrell hverandre en del av saken og oppdage dens bestanddeler ved å fjerne hvert lag én etter én.

Fra et fugleperspektiv, uansett ser stivt og sine egenskaper lett målbare., Men selv en 6-åring kan utlede at det seig pilarene i hans nøye konstruert sandcastle er summen av milliarder av mikroskopiske sand korn. Det neste spørsmålet er… hva som utgjør sandkorn?

Liste av veldig små partikler

Atom

Skrell annet lag, og du vil finne et pent organisert struktur av atomer. Konseptet av atomer ble først foreslått av Grekerne, som mente at objekter kan være på ubestemt tid delt inn i omganger til du var igjen med én, udelelig flekk av saken., Dette ufattelig liten enhet kan ikke deles opp ytterligere, og ble derfor kalt en «atom», avledet fra det greske ordet A-tomos. En for «nei» og tomos for «cuttable» eller splittable.

Overraskende, teorien ikke klare seg bra. De fleste av tekstene er skrevet om elementære bestanddeler var tapt og hentes ut etter flere århundrer. Det tok nesten to tusen år for atomet å være var anerkjent som en ekte grunnleggende fysiske objekt.,

spekulasjoner ble endelig bekreftet på 1800-tallet når kjemikeren John Dalton gjennomført en rekke geniale eksperimenter på gasser. Den gjennomsnittlige diameteren til et atom målt rundt 50 nano-centimeter – en milliondel av et sandkorn. Atom da var den minste ting kjent for mennesket.

Subatomære partikler

selvfølgelig, det var bare frem til 1897, da Sir J. J. Thomson gravd dypere og oppdaget noe enda mer grunnleggende — elektron!, Dette var virkelig en revolusjonerende oppdagelse og pionerene av elektronisk teknologi kan ikke takke ham nok for det. Et elektron er «gjennomsnittlig» diameter viste seg å være 0.0000000000001 centimeter eller 2000 milliarder ganger mindre enn et sandkorn.

Siden gjenstander er elektrisk nøytral, Thomson tenkt at negativ ladning av elektroner må bli avbrutt av en liten klump av positiv ladning der elektronene er innebygd. Dette var den stadig populære «raisin-i-pudding» – modell.,

Denne ideen var rettmessig avvist i 1911, da Rutherford bombardert et tynt stykke gull folie med alfa-stråler og oppdaget at atomene var for det meste tomme, men inneholdt en konsentrert positive sentrale kostnad. Han kalte dette center atom er kjernen og heter positivt ladet partikkel et proton. Den «gjennomsnittlige» diameter av en proton ble målt til å være tre ganger mindre enn et elektron, men i form av masse, det er 1837 ganger tyngre!,

Han også en hypotese om at elektronene kretset rundt kjernen, analogt til solar system modell av planeter. Imidlertid er omfanget av avstander mellom den sentrale enhet og de overholdt det i de to modellene utstilt en astronomisk forskjell.

Men gleden varte ikke lenge. Snart kjemikere oppdaget isotoper — elementer som er kjemisk identisk, men forskjellige i sine atom-massene., Det virket som et par av isotoper inneholdt de samme antall protoner, men fortsatt utstilt en forskjell i deres samlede massene.

Rutherford sto for dette ved å antyde tilstedeværelsen av en ny fundamental partikkel, litt tyngre enn et proton, men elektrisk nøytral. Hans spekulasjoner ble en realitet da, i 1932, James Chadwick oppdaget denne laconic partikkel — det nøytron. Nøytroner og protoner viste seg å ha samme størrelse og masse — ca 2000 ganger massen til et elektron.

Kan vi skrelle saken fra hverandre lenger?, Jeg mener ikke 0.00000000000001 centimeter liten nok?! Vel….. ikke helt.

Quark

søken for å finne partikler enda mer grunnleggende enn elektroner, protoner og nøytroner ledet oss til å bygge vakre partikkel aktiviteter.

Den hurtigvalg knuse subatomære partikler i enorme hastigheter, noe som får dem til å knuse inn i sine bestanddeler., Det er lignende til å studere det indre av en tv ved å kaste det fra toppen av en 20-etasjers bygning og saumfarer sin ødelagte komponenter.

Når fysikere først begynte å kollidere elektroner med protoner, observerte de at elektroner prellet av tre små vanskelig kjerner inne i proton. Kjernene ble funnet å være enda mindre partikler som utgjør proton. Disse elementære partikler kalt Kvarker, og oppdagelsen av kvarker betydde at protoner og nøytroner ikke var grunnleggende lenger., Vi har allerede skrevet en mer detaljert og nagling artikkelen er dedikert spesielt til egenskaper og oppførsel av kvarker. Du kan finne det her.

Men kan vi grave noen dypere?

Nei, vi kan ikke.

elementære partikler

Kvarker er de minste enhetene vi har kommet over i vårt vitenskapelige streben gjennom sandkorn. Faktisk, kvarker og elektroner, men vent, hvorfor et elektron?,

Vel, i motsetning til sine jevnaldrende, elektron fortsatt steinhard å være en virkelig grunnleggende partikkel. Det har motstått videre brutt ned til mer elementær stykker. Imidlertid, hvis elektroner og kvarker er grunnleggende, og kvarker bor i protoner, hvordan er dens radius tre ganger større enn et proton?!

radius vi tillegger en subatomære partikkel oppstår fra visse forutsetninger., For eksempel, når masse-energi potensialet av et elektron er antatt å være fullt ut kontrollert, dens radius viser seg å være større enn på et proton. En bedre tilnærming til beregning av elektronets radius har blitt anerkjent som benytter proton/electron masse forholdstall.

ved Hjelp av disse prosenter, finner vi radius av et elektron til å bli på rundt ti ganger mindre enn vi tidligere trodde den skulle være; en milliarddel av en milliarddel av en centimeter eller 0.00000000000000001 cm.,

Dette er grunnen til at jeg har brukt ordet «gjennomsnitt» for å beskrive den fysiske egenskaper av disse partiklene. Radius er en dimensjonal konstruksjon, og har ingenting å gjøre med den faktiske radius.

på samme måte, vi har ikke hatt noe hell med kvarker heller. De nekter å være isolert, og selv om de er, de varer ikke for lenge. Noen live så lite som en milliarddel av en milliarddel av en milliarddel av et sekund!, Å skille et par krever så mye energi at det ender opp med å bli utnyttet for å danne to kvarker som binder seg til de opprinnelige to!

ikke bli forskrekket av mengden av energi her. Tenk på det som dette… du er bokstavelig talt prøver å rive fra hverandre selve kjernen av virkeligheten.

Hvorfor vår oppfatning av «størrelse» er galt?

Det mentale bildet av en subatomære partikkel som vi trylle mens å stille disse spørsmålene er rett og slett feil!, Ordet «partikkel» som ofte fremkaller en liten stål eller billiard ball bilde som er allestedsnærværende i fysikk lærebøker. Men, deres struktur og atferd på slike minimale dimensjoner som ikke ligner vår daglige erfaring på noen måte i det hele tatt.

I riket av quantum mechanics, definisjonen av formen ikke er grei. Deres fysiske egenskaper kan ikke være nøyaktig målt og deres eksistens i et bestemt område kan defineres bare ved sannsynligheter.,

Fortsatt har forskere klart å gjennomføre noen skarp studier for å anslå størrelsen av en quark. Det siste jeg kunne finne anslått det til å være en milliarddel av en milliarddel av en centimeter, noe som er i samme liga som et elektron.

På dette punktet, blir det viktig å innse at Standard-Modellen, kronjuvelen av partikkelfysikk, beskriver ikke subatomære partikler i form av sin størrelse eller masse, men heller deres energier., Proton eller nøytron ikke har en fast form eller volum — volum er utviklet fra den plass som er dens bestanddeler er begrenset.

Kvarker, elektroner eller andre subatomære partikler er bare konsentrert energi; de har ingen bestemt rekkefølge, mens fundamentale partikler, som kvarker og elektroner, er ansett for å være punkt-aktig. De har ingen dimensjon og er bokstavelig talt ansett som en enkelt dimensionless punkt i rommet. Tenker på dem som poeng er bare en nyttig forenkling, som det ikke er bevis for det motsatte.,

modellen i rammen av disse hensynene har registrert (til nå) alle som ble kjent med forbløffende nøyaktighet. Det er kjent for å være den mest nøyaktige teorien i alle felt. Selvfølgelig, denne antakelsen, som alle i vitenskap, er ikke redd for å bli krøllete opp og sparket når en ny måte gjør. Forskere er ikke skeptisk til å vende tilbake til tegnebrettet igjen, forutsatt at det er bevis. I dette tilfellet, oppdagelsen av en partikkel i.