Az ókori emberek azt hitték, hogy négy „elemből” állunk – vízből, földből, tűzből és levegőből; amelyekről ma már tudjuk, hogy nem elemek. Jelenleg mintegy 118 elem van. Minden elem olyan atomokból áll, amelyekről korábban úgy gondolták, hogy oszthatatlanok. A huszadik század elején JJ Thompson és Rutherford felfedezéseit követően az atomok köztudottan magokból (protonokból és neutronokból) és elektronokból állnak. keringés körül. Az 1970-es évekre ismertté vált, hogy a protonok és a neutronok sem alapvetőek, hanem „up kvarkokból” és „down kvarkokból” állnak, így az „elektronok”, „fel kvarkok” és „le kvarkok” mindennek a három legalapvetőbb alkotórészei. ban,-ben világegyetem. A kvantumfizika úttörő fejlődésével megtanultuk, hogy a részecskék valójában származékok, a részecskéket jelentő mezők energiakötegei vagy -csomagjai nem alapvetőek. Ami alapvető, az a mező, amely mögöttük állnak. Ma már elmondhatjuk, hogy a kvantumterek mindennek az alapvető építőkövei világegyetem (beleértve az olyan fejlett biológiai rendszereket, mint mi). Mindannyian kvantummezőkből állunk. A részecskék tulajdonságai, mint például az elektromos töltés és a tömeg, arra vonatkozó kijelentések, hogy mezőik kölcsönhatásba lépnek más mezőkkel. Például az a tulajdonság, amelyet egy elektron elektromos töltésének nevezünk, egy kijelentés arról, hogy az elektronmező hogyan lép kölcsönhatásba az elektromágneses mezővel. És. tömegének tulajdonsága az a kijelentés, hogy hogyan lép kölcsönhatásba a Higgs-mezővel.
Ősidők óta kíváncsiak az emberek, hogy miből is állunk? Mi a világegyetem következőkből készült? Melyek a természet alapvető építőkövei? És mik azok az alapvető természeti törvények, amelyek mindent szabályoznak a világegyetem? Szabványos modell a tudomány elmélete, amely választ ad ezekre a kérdésekre. Azt mondják, hogy ez az elmúlt évszázadok során valaha felépített sikeres tudományelmélet, egyetlen elmélet, amely megmagyarázza a legtöbb dolgot a világban. világegyetem.
Az emberek korán tudták, hogy elemekből állunk. Minden elem viszont atomokból áll. Kezdetben úgy gondolták, hogy az atomok oszthatatlanok. 1897-ben azonban JJ Thompson elektronokat fedezett fel katódsugárcsövön keresztüli elektromos kisülés segítségével. Nem sokkal ezután, 1908-ban, utódja, Rutherford híres aranyfólia-kísérletével bebizonyította, hogy egy atomnak van egy apró pozitív töltésű magja a közepén, amely körül negatív töltésű elektronok keringenek. pályák. Ezt követően kiderült, hogy az atommagok protonokból és neutronokból állnak.
Az 1970-es években felfedezték, hogy a neutronok és a protonok nem oszthatatlanok, ezért nem alapvetőek, de mindegyik proton és neutron három kisebb, kvarknak nevezett részecskéből áll, amelyeknek két típusa van: „fel kvark” és „le kvark”. up quark” és „down quark” csupán különböző kvarkok. A protonok két „fel kvarkból” és egy „lefelé kvarkból” állnak, míg a neutron két „down kvarkból” és egy „fel kvarkból” áll. Így az „elektronok”, a „fel kvarkok” és a „le kvarkok” a három legalapvetőbb részecske, amelyek mindennek az építőkövei. világegyetem. A tudomány fejlődésével azonban ez a felfogás is megváltozott. A mezők alapvetőek, és nem részecskék.
A részecskék nem alapvetőek. Ami alapvető, az a terület, amely mögöttük állnak. Mindannyian kvantummezőkből állunk.
A tudomány jelenlegi felfogása szerint minden a világegyetem láthatatlan absztrakt entitásokból, úgynevezett „mezőkből” áll, amelyek a természet alapvető építőköveit képviselik. A mező olyan valami, ami szét van terítve világegyetem és a tér minden pontján egy adott értéket vesz fel, amely idővel változhat. Olyan, mint a folyadék hullámai, amelyek az egész testben ringatóznak világegyetem, például a mágneses és elektromos mezők szétszóródnak a világegyetem. Bár nem látunk elektromos vagy mágneses tereket, ezek valódiak és fizikaiak, amint azt az az erő is bizonyítja, amelyet két mágnes közelítésekor érzünk. A kvantummechanika szerint a mezőket folytonosnak tartják, ellentétben az energiával, amely mindig diszkrét csomókba van felosztva.
A kvantumtérelmélet a kvantummechanika és a mezők összekapcsolásának ötlete. Eszerint az elektronfolyadék (azaz e folyadék hullámainak hullámzása) kis energiakötegekbe kötődik. Ezeket az energiakötegeket elektronoknak nevezzük. Így az elektronok nem alapvetőek. Ugyanannak a mögöttes mezőnek a hullámai. Hasonlóképpen, a két kvarkmező hullámzása „fel kvarkokat” és „lefelé kvarkokat” eredményez. És ugyanez igaz az összes többi részecskére is világegyetem. A mezők mindennek hátterében állnak. Amit részecskéknek gondolunk, az valójában a mezők hullámai, amelyek kis energiakötegekbe vannak kötve. Alapvető alapvető építőköveink világegyetem ezek a folyadékszerű anyagok, amelyeket mezőknek nevezünk. A részecskék ezeknek a mezőknek csupán származékai. Tiszta vákuumban, amikor a részecskéket teljesen eltávolítják, még mindig léteznek mezők.
A természet három legalapvetőbb kvantummezője az „elektron”, a „fel kvark” és a „lefelé kvark”. Létezik egy negyedik, a neutrínó, de ezek nem alkotnak minket, hanem máshol fontos szerepet töltenek be világegyetem. A neutrínók mindenhol ott vannak, mindenen keresztül áramlanak mindenhol anélkül, hogy kölcsönhatásba lépnének.
https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fast-radio-burst-frb-20220610a-originated-from-a-novel-source/Anyagmezők: A négy alapvető kvantumtér és a hozzájuk tartozó részecskék (azaz „elektron”, „fel kvark”, „lefelé kvark” és „neutrínó”) alkotják a kőzet alapkőzetét. világegyetem. Ismeretlen okokból ez a négy alapvető részecske kétszer reprodukálja magát. Az elektronok reprodukálják a „müont” és „tau”-t (amelyek 200-szor, illetve 3000-szer nehezebbek, mint az elektronok); az up kvarkok „furcsa kvarkot” és „alsó kvarkot” eredményeznek; a down kvarkból a „charm quark” és a „top quark” jön létre; míg a neutrínókból „müonneutrínó” és „tau neutrínó” keletkezik.
Így 12 olyan mező van, amely részecskéket idéz elő, ezeket nevezzük anyagmezők.
Az alábbiakban a 12 anyagmező listája található, amelyek 12 részecskét alkotnak a világegyetem.
Erőmezők: A 12 anyagmező négy különböző erőn keresztül hat egymásra – gravitációs, elektromágnesesség, erős nukleáris erők (csak kis méretű atommagban működnek, protonokon és neutronokon belül tartják össze a kvarkokat) és gyenge nukleáris erők (csak kis léptékű atommagnál működnek, felelősek a radioaktív bomlásért és beindítják a magfúziót). Ezen erők mindegyike egy mezőhöz, az elektromágneses erőhöz kapcsolódik gluon mező, erős és gyenge nukleáris erőkkel kapcsolatos mezők azok W és Z bozonmező a gravitációhoz kapcsolódó mező pedig az téridő maga.
Az alábbiakban a négy erőhöz kapcsolódó négy erőtér listája található.
| elektromágneses erő | gluon mező |
| Erős és gyenge nukleáris erők | w & z bozonmező |
| gravitációs | téridő |
A világegyetem tele van ezzel a 16 mezővel (12 anyagmező plusz 4 mező, amelyek négy erőhöz kapcsolódnak). Ezek a mezők harmonikusan hatnak egymásra. Például amikor az elektronmező (az anyagmezők egyike) elkezd fel és le hullámozni (mert ott van egy elektron), az elindítja a többi mező egyikét, mondjuk az elektromágneses mezőt, amely viszont oszcillál és hullámzik is. Lesz olyan fény, amely egy kicsit oszcillál. Egy ponton kölcsönhatásba lép a kvark mezővel, ami viszont oszcillálni és hullámozni fog. A végső kép, amelyre végül rátalálunk, a harmonikus tánc ezek között a mezők között, egymásba fonódva.
Higgs mező
Az 1960-as években egy másik területet jósolt meg Peter Higgs. Az 1970-es évekre ez a témával kapcsolatos megértéseink szerves részévé vált világegyetem. Ám 2012-ig nem volt kísérleti bizonyíték (azaz ha a Higgs-mezőt hullámzóvá tesszük, akkor ehhez kapcsolódó részecskéket kell látnunk) egészen 10-ig, amikor az LHC CERN kutatói beszámoltak a felfedezésről. A részecske pontosan a modell által előre jelzett módon viselkedett. A Higgs-részecske élettartama nagyon rövid, körülbelül XNUMX-22 másodperc.
Ez volt az utolsó építőköve a világegyetem. Ez a felfedezés azért volt fontos, mert ez a mező felelős azért, amit tömegnek nevezünk világegyetem.
A részecskék tulajdonságai (például az elektromos töltés és a tömeg) arra vonatkozó kijelentések, hogy mezőik hogyan hatnak kölcsönhatásba más mezőkkel.
Ez a jelenlévő mezők kölcsönhatása világegyetem amelyek a különböző részecskék általunk tapasztalt tulajdonságait, például tömegét, töltését stb. Például az a tulajdonság, amelyet egy elektron elektromos töltésének nevezünk, egy kijelentés arról, hogy az elektronmező hogyan lép kölcsönhatásba az elektromágneses mezővel. Hasonlóképpen, tömegének tulajdonsága az a kijelentés, hogy hogyan lép kölcsönhatásba a Higgs-mezővel.
A Higgs-mező megértésére valóban szükség volt ahhoz, hogy megértsük a tömeg jelentését világegyetem. Higgs területének felfedezése egyben az 1970-es évek óta érvényben lévő Standard Modell megerősítése is volt.
A kvantumterek és a részecskefizika dinamikus tudományterületek. A Higgs-mező felfedezése óta számos olyan fejlesztés történt, amelyek hatással vannak a Standard modellre. Folytatódik a válaszkeresés a Standard modell korlátaira.
***
Források:
The Royal Institution 2017. Quantum Fields: The Real Building Blocks of the Universe – David Tonggal. Elérhető online a címen https://www.youtube.com/watch?v=zNVQfWC_evg
***
