Qual è la più piccola particella esistente nell'universo. Le cose più piccole del mondo

Cosa sappiamo delle particelle più piccole di un atomo? E qual è la particella più piccola nell'Universo?

Il mondo attorno a noi... Chi di noi non ha ammirato la sua incantevole bellezza? Il suo cielo notturno senza fondo, cosparso di miliardi di scintillanti stelle misteriose e il calore della sua dolce luce solare. Campi e foreste color smeraldo, fiumi tempestosi e vaste distese di mare. Cime scintillanti di montagne maestose e rigogliosi prati alpini. La rugiada mattutina e il trillo dell'usignolo all'alba. Una rosa profumata e il mormorio silenzioso di un ruscello. Un tramonto infuocato e il dolce fruscio di un boschetto di betulle...

È possibile pensare a qualcosa di più bello del mondo che ci circonda?! Più potente e impressionante? E, allo stesso tempo, più fragile e tenera? Tutto questo è il mondo dove respiriamo, amiamo, gioiamo, esultiamo, soffriamo e siamo tristi... Tutto questo è il nostro mondo. Il mondo in cui viviamo, che sentiamo, che vediamo e che almeno in qualche modo comprendiamo.

Tuttavia, è molto più vario e complesso di quanto possa sembrare a prima vista. Sappiamo che i prati rigogliosi non sarebbero apparsi senza il fantastico tripudio di una danza rotonda infinita di fili d'erba verdi flessibili, alberi rigogliosi vestiti di una veste color smeraldo - senza moltissime foglie sui loro rami e spiagge dorate - senza numerosi chicchi scintillanti di sabbia che scricchiola sotto i piedi nudi sotto i raggi estivi del dolce sole. Il grande è sempre costituito dal piccolo. Piccolo - da ancora più piccolo. E probabilmente non c'è limite a questa sequenza.

Pertanto, fili d'erba e granelli di sabbia, a loro volta, sono costituiti da molecole formate da atomi. Gli atomi, come sappiamo, contengono particelle elementari: elettroni, protoni e neutroni. Ma non sono nemmeno considerati l’autorità finale. La scienza moderna afferma che protoni e neutroni, ad esempio, sono costituiti da ipotetici gruppi di energia: i quark. Si presume che esista una particella ancora più piccola: un preone, ancora invisibile, sconosciuto, ma presunto.

Il mondo delle molecole, degli atomi, degli elettroni, dei protoni, dei neutroni, dei fotoni, ecc. solitamente chiamato microcosmo. Lui è la base macrocosmo- il mondo umano e le quantità ad esso commisurate sul nostro pianeta e megamondo- il mondo delle stelle, delle galassie, dell'Universo e dello Spazio. Tutti questi mondi sono interconnessi e non esistono l'uno senza l'altro.

Abbiamo già conosciuto il megamondo nel rapporto sulla nostra prima spedizione “Il respiro dell’Universo. Primo Viaggio" e abbiamo già un'idea delle galassie lontane e dell'Universo. In quel pericoloso viaggio, abbiamo scoperto il mondo della materia oscura e dell’energia oscura, scandagliato le profondità dei buchi neri, raggiunto le vette dei quasar brillanti e siamo miracolosamente sfuggiti al Big Bang e nientemeno che al Big Crunch. L'universo è apparso davanti a noi in tutta la sua bellezza e grandezza. Durante il nostro viaggio, ci siamo resi conto che le stelle e le galassie non sono apparse da sole, ma si sono faticosamente formate, nel corso di miliardi di anni, da particelle e atomi.

Sono le particelle e gli atomi che compongono il mondo intero che ci circonda. Sono loro, nelle loro innumerevoli e diverse combinazioni, che possono apparire davanti a noi, sia sotto forma di una bella rosa olandese, sia sotto forma di un aspro mucchio di rocce tibetane. Tutto ciò che vediamo è costituito da questi misteriosi rappresentanti del misterioso micromondo. Perché “misterioso” e perché “misterioso”? Perché l'umanità, purtroppo, sa ancora molto, molto poco di questo mondo e dei suoi rappresentanti.

La scienza moderna sul microcosmo non può essere immaginata senza menzionare l'elettrone, il protone o il neutrone. In qualsiasi materiale di riferimento di fisica o chimica, troveremo la loro massa precisa al nono decimale, la loro carica elettrica, la durata di vita, ecc. Ad esempio, secondo questi libri di consultazione, un elettrone ha una massa di 9,10938291(40) x 10 -31 kg, una carica elettrica di meno 1,602176565(35) x 10 -19 C, una durata di vita infinita o almeno 4,6 x 10 26 anni (Wikipedia).

La precisione nel determinare i parametri dell'elettrone è impressionante e l'orgoglio per i risultati scientifici della civiltà riempie i nostri cuori! È vero, allo stesso tempo si insinuano alcuni dubbi dai quali, non importa quanto ci provi, non riesci a liberarti del tutto. Determinare la massa di un elettrone pari a un miliardo - miliardo - miliardesimo di chilogrammo, e anche pesarla alla nona cifra decimale, credo non sia affatto facile, come misurare la vita media di un elettrone a 4.600.000.000.000.000.000.000.000 000 anni.

Inoltre, nessuno ha mai visto proprio questo elettrone. I microscopi più moderni consentono di vedere solo la nuvola di elettroni attorno al nucleo di un atomo, all'interno della quale, come credono gli scienziati, l'elettrone si muove a velocità enorme (Fig. 1). Non conosciamo ancora esattamente la dimensione dell'elettrone, né la sua forma, né la velocità della sua rotazione. In realtà sappiamo molto poco dell’elettrone, così come del protone e del neutrone. Possiamo solo speculare e indovinare. Purtroppo oggi questo è tutto ciò che possiamo fare.

Riso. 1. Fotografia delle nuvole di elettroni scattata dai fisici dell'Istituto di fisica e tecnologia di Kharkov nel settembre 2009

Ma un elettrone o un protone sono le particelle elementari più piccole che compongono un atomo di qualsiasi sostanza. E se i nostri mezzi tecnici per studiare il micromondo non ci permettono ancora di vedere particelle e atomi, forse inizieremo con qualcos’altro O più grande e più conosciuto? Ad esempio, da una molecola! È costituito da atomi. Una molecola è un oggetto più grande e più comprensibile, che probabilmente dovrà essere studiato più a fondo.

Purtroppo devo deluderti ancora. Le molecole ci sono comprensibili solo su carta sotto forma di formule astratte e disegni della loro presunta struttura. Inoltre non possiamo ancora ottenere un'immagine chiara di una molecola con legami pronunciati tra gli atomi.

Nell'agosto 2009, utilizzando la tecnologia della microscopia a forza atomica, i ricercatori europei sono riusciti per la prima volta a visualizzare la struttura di una molecola di pentacene abbastanza grande (C 22 H 14). La tecnologia più moderna ha permesso di distinguere solo cinque anelli che determinano la struttura di questo idrocarburo, nonché macchie di singoli atomi di carbonio e idrogeno (Fig. 2). E questo è tutto ciò che possiamo fare per ora...

Riso. 2. Rappresentazione strutturale della molecola di pentacene (in alto)

e la sua foto (sotto)

Da un lato, le fotografie ottenute ci permettono di affermare che il percorso scelto dagli scienziati chimici, descrivendo la composizione e la struttura delle molecole, non è più soggetto a dubbi, ma, dall'altro, possiamo solo indovinare

Dopotutto, come avviene la connessione degli atomi in una molecola e delle particelle elementari in un atomo? Perché questi legami atomici e molecolari sono stabili? Come si formano, quali forze li sostengono? Che aspetto hanno un elettrone, un protone o un neutrone? Qual è la loro struttura? Cos'è un nucleo atomico? Come fanno a coesistere un protone e un neutrone nello stesso spazio e perché respingono da esso un elettrone?

Ci sono molte domande di questo tipo. Anche le risposte. È vero, molte risposte si basano solo su presupposti che danno origine a nuove domande.

I miei primi tentativi di penetrare i segreti del micromondo si sono scontrati con una presentazione piuttosto superficiale da parte della scienza moderna di molte conoscenze fondamentali sulla struttura degli oggetti del micromondo, sui principi del loro funzionamento, sui sistemi delle loro interconnessioni e relazioni. Si è scoperto che l'umanità non comprende ancora chiaramente come sono strutturati il ​​nucleo di un atomo e le sue particelle costituenti: elettroni, protoni e neutroni. Abbiamo solo un'idea generale di ciò che realmente accade durante la fissione del nucleo atomico, di quali eventi possono verificarsi durante il lungo corso di questo processo.

Lo studio delle reazioni nucleari si limitava all'osservazione dei processi e alla definizione di alcune relazioni di causa-effetto derivate sperimentalmente. I ricercatori hanno imparato a determinare solo comportamento di certe particelle sotto l'una o l'altra influenza. È tutto! Senza capirne la struttura, senza svelarne i meccanismi di interazione! Solo comportamento! Sulla base di questo comportamento, sono state determinate le dipendenze di alcuni parametri e, cosa più importante, questi dati sperimentali sono stati inseriti in formule matematiche multilivello. Questa è tutta la teoria!

Sfortunatamente, questo è bastato per iniziare coraggiosamente la costruzione di centrali nucleari, vari acceleratori, collisori e la creazione di bombe nucleari. Dopo aver ricevuto la conoscenza primaria dei processi nucleari, l'umanità è immediatamente entrata in una corsa senza precedenti per il possesso di una potente energia sotto il suo controllo.

Il numero di paesi dotati di potenziale nucleare è cresciuto a passi da gigante. I missili nucleari in gran numero lanciavano uno sguardo minaccioso verso i loro vicini ostili. Cominciarono ad apparire le centrali nucleari, che producevano continuamente energia elettrica a basso costo. Enormi quantità di denaro furono spese per lo sviluppo nucleare di sempre più nuovi progetti. La scienza, cercando di guardare all'interno del nucleo atomico, ha costruito intensamente acceleratori di particelle ultramoderni.

Tuttavia, la materia non ha raggiunto la struttura dell'atomo e il suo nucleo. La passione per la ricerca di sempre più nuove particelle e la ricerca delle insegne Nobel ha messo in secondo piano uno studio approfondito della struttura del nucleo atomico e delle particelle in esso incluse.

Ma la conoscenza superficiale dei processi nucleari si è immediatamente manifestata negativamente durante il funzionamento dei reattori nucleari e ha provocato il verificarsi di reazioni nucleari a catena spontanee in una serie di situazioni.

Questo elenco mostra le date e i luoghi delle reazioni nucleari spontanee:

21/08/1945. Stati Uniti, Laboratorio Nazionale di Los Alamos.

21/05/1946. Stati Uniti, Laboratorio Nazionale di Los Alamos.

15/03/1953. URSS, Chelyabinsk-65, PA "Mayak".

21/04/1953. URSS, Chelyabinsk-65, PA "Mayak".

16/06/1958. Stati Uniti, Oak Ridge, impianto radiochimico Y-12.

15/10/1958. Jugoslavia, Istituto B. Kidrich.

30/12/1958. Stati Uniti, Laboratorio Nazionale di Los Alamos.

03/01/1963. URSS, Tomsk-7, stabilimento chimico siberiano.

23/07/1964. USA, Woodreaver, impianto radiochimico.

30/12/1965. Belgio, Mol.

03/05/1968. URSS, Chelyabinsk-70, VNIITF.

10/12/1968. URSS, Chelyabinsk-65, PA "Mayak".

26/05/1971. URSS, Mosca, Istituto per l'Energia Atomica.

13/12/1978. URSS, Tomsk-7, stabilimento chimico siberiano.

23/09/1983. Argentina, reattore RA-2.

15/05/1997. Russia, Novosibirsk, stabilimento concentrati chimici.

17/06/1997. Russia, Sarov, VNIIEF.

30.09.1999. Giappone, Tokaimura, centrale nucleare.

A questo elenco è necessario aggiungere numerosi incidenti con vettori aerei e sottomarini di armi nucleari, incidenti nelle imprese del ciclo del combustibile nucleare, emergenze nelle centrali nucleari, emergenze durante i test di bombe nucleari e termonucleari. Le tragedie di Chernobyl e Fukushima rimarranno per sempre nella nostra memoria. Migliaia di persone sono morte in questi disastri ed emergenze. E questo ti fa riflettere molto seriamente.

Il solo pensiero di far funzionare centrali nucleari, che possono trasformare istantaneamente il mondo intero in una zona radioattiva continua, è terrificante. Purtroppo questi timori sono fondati. Prima di tutto, il fatto che i creatori di reattori nucleari lavorino non utilizzava conoscenze fondamentali, ma una dichiarazione di alcune dipendenze matematiche e comportamento delle particelle, sulla base delle quali fu costruita una pericolosa struttura nucleare. Per gli scienziati, le reazioni nucleari sono ancora una sorta di “scatola nera” che funziona, a condizione che vengano soddisfatte determinate azioni e requisiti.

Tuttavia, se qualcosa comincia ad accadere in questa “scatola” e questo “qualcosa” non è descritto nelle istruzioni e va oltre la portata della conoscenza acquisita, allora noi, a parte il nostro eroismo e il nostro lavoro non intellettuale, non possiamo opporci a nulla al disastro nucleare in corso. Masse di persone sono costrette ad attendere semplicemente con umiltà il pericolo imminente, prepararsi a conseguenze terribili e incomprensibili, spostandosi a distanza di sicurezza, secondo loro. Gli specialisti nucleari nella maggior parte dei casi si limitano ad alzare le spalle, pregando e aspettando l'aiuto di potenze superiori.

Gli scienziati nucleari giapponesi, armati della tecnologia più moderna, non riescono ancora a frenare la centrale nucleare di Fukushima da tempo diseccitata. Possono solo affermare che il 18 ottobre 2013 il livello di radiazione nelle acque sotterranee ha superato la norma di oltre 2.500 volte. Il giorno dopo, il livello delle sostanze radioattive nell'acqua è aumentato di quasi 12.000 volte! Perché?! Gli esperti giapponesi non possono ancora rispondere a questa domanda o fermare questi processi.

Il rischio di creare una bomba atomica era ancora in qualche modo giustificato. La tesa situazione politico-militare del pianeta richiedeva misure di difesa e attacco senza precedenti da parte dei paesi in guerra. Sottomettendosi alla situazione, i ricercatori nucleari hanno corso dei rischi senza approfondire le complessità della struttura e del funzionamento delle particelle elementari e dei nuclei atomici.

Tuttavia, in tempo di pace, dovette iniziare la costruzione di centrali nucleari e collisori di tutti i tipi solo a condizione, Che cosa La scienza ha completamente compreso la struttura del nucleo atomico, dell'elettrone, del neutrone, del protone e le loro relazioni. Inoltre, nelle centrali nucleari la reazione nucleare deve essere strettamente controllata. Ma puoi gestire davvero ed efficacemente solo ciò che conosci a fondo. Soprattutto se si tratta dell’energia oggi più potente e per nulla facile da frenare. Questo, ovviamente, non accade. Non solo durante la costruzione delle centrali nucleari.

Attualmente in Russia, Cina, Stati Uniti ed Europa esistono 6 diversi collisori: potenti acceleratori di flussi in controcorrente di particelle che le accelerano a velocità enormi, conferendo alle particelle un'elevata energia cinetica, per poi farle scontrare tra loro. Lo scopo della collisione è studiare i prodotti delle collisioni di particelle nella speranza che nel processo del loro decadimento sia possibile vedere qualcosa di nuovo e finora sconosciuto.

È chiaro che i ricercatori sono molto interessati a vedere cosa ne verrà fuori. La velocità delle collisioni delle particelle e il livello di allocazione della ricerca scientifica stanno crescendo, ma la conoscenza sulla struttura di ciò che si scontra è rimasta allo stesso livello per molti, molti anni. Non esistono ancora previsioni fondate sui risultati degli studi pianificati e non possono esserlo. Non a caso. Comprendiamo perfettamente che la previsione scientifica è possibile solo se abbiamo una conoscenza accurata e verificata almeno dei dettagli del processo previsto. La scienza moderna non ha ancora tale conoscenza sulle particelle elementari. In questo caso, possiamo supporre che il principio fondamentale dei metodi di ricerca esistenti sia la proposizione: “Proviamolo e vediamo cosa succede”. Purtroppo.

Pertanto, è del tutto naturale che oggi le questioni relative ai pericoli degli esperimenti vengano discusse sempre più spesso. Non si tratta nemmeno della possibilità che durante gli esperimenti si formino microscopici buchi neri che, crescendo, possano divorare il nostro pianeta. Non credo davvero in una simile possibilità, almeno al livello e allo stadio odierno del mio sviluppo intellettuale.

Ma c’è un pericolo più profondo e reale. Ad esempio, nel Large Hadron Collider, flussi di protoni o ioni di piombo si scontrano in varie configurazioni. Sembrerebbe, quale minaccia può provenire da una particella microscopica, e persino sotterranea, in un tunnel racchiuso in una potente protezione di metallo e cemento? Una particella del peso di 1.672.621.777(74) x 10 -27 kg e un tunnel solido, di molte tonnellate, lungo più di 26 chilometri nello spessore del terreno pesante sono categorie chiaramente incomparabili.

Tuttavia, la minaccia esiste. Quando si conducono esperimenti, è probabile che si verifichi un rilascio incontrollato di un'enorme quantità di energia, che apparirà non solo come risultato della rottura delle forze intranucleari, ma anche dell'energia situata all'interno dei protoni o degli ioni di piombo. L'esplosione nucleare di un moderno missile balistico, basata sul rilascio dell'energia intranucleare di un atomo, non sembrerà peggiore di un cracker di Capodanno rispetto alla potente energia che può essere rilasciata quando le particelle elementari vengono distrutte. In modo abbastanza inaspettato, possiamo far uscire il genio delle fate dalla bottiglia. Ma non quel mostro flessibile, di buon carattere e tuttofare che si limita ad ascoltare e obbedire, ma un mostro incontrollabile, onnipotente e spietato che non conosce pietà e pietà. E non sarà favoloso, ma abbastanza reale.

Ma la cosa peggiore è che, proprio come in una bomba nucleare, in un collisore può iniziare una reazione a catena, liberando sempre più porzioni di energia e distruggendo tutte le altre particelle elementari. Allo stesso tempo, non importa in cosa consisteranno: strutture di tunnel metallici, muri di cemento o rocce. L'energia verrà rilasciata ovunque, facendo a pezzi tutto ciò che è connesso non solo alla nostra civiltà, ma all'intero pianeta. In un istante, della nostra dolce bellezza blu potrebbero rimanere solo brandelli pietosi e informi, sparsi nelle grandi e vaste distese dell'Universo.

Questo è, ovviamente, uno scenario terribile, ma molto reale, e molti europei oggi lo capiscono molto bene e si oppongono attivamente a esperimenti pericolosi e imprevedibili, chiedendo di garantire la sicurezza del pianeta e della civiltà. Ogni volta questi discorsi sono sempre più organizzati e aumentano la preoccupazione interna per la situazione attuale.

Non sono contrario agli esperimenti, perché capisco perfettamente che il percorso verso la nuova conoscenza è sempre spinoso e difficile. È quasi impossibile superarlo senza sperimentazione. Sono però profondamente convinto che ogni esperimento debba essere condotto solo se sicuro per le persone e per l’ambiente. Oggi non abbiamo fiducia in tale sicurezza. No, perché non c'è conoscenza di quelle particelle con le quali stiamo già sperimentando oggi.

La situazione si è rivelata molto più allarmante di quanto avessi immaginato in precedenza. Seriamente preoccupato, mi sono tuffato a capofitto nel mondo della conoscenza del microcosmo. Lo ammetto, questo non mi ha fatto molto piacere, poiché nelle teorie sviluppate del micromondo era difficile cogliere una chiara relazione tra i fenomeni naturali e le conclusioni su cui si basavano alcuni scienziati, utilizzando i principi teorici della fisica quantistica, della meccanica quantistica e la teoria delle particelle elementari come apparato di ricerca.

Immaginate il mio stupore quando improvvisamente ho scoperto che la conoscenza del micromondo si basa più su presupposti che non hanno chiare giustificazioni logiche. Avendo saturato i modelli matematici con determinate convenzioni sotto forma della costante di Planck con una costante superiore a trenta zeri dopo la virgola, vari divieti e postulati, i teorici, tuttavia, hanno descritto in modo sufficientemente dettagliato e accurato UN Esistono situazioni pratiche che rispondono alla domanda: “Cosa accadrebbe se...?” Tuttavia, la domanda principale: “Perché sta succedendo questo?”, purtroppo, è rimasta senza risposta.

Mi è sembrato che comprendere l'Universo sconfinato e le sue galassie molto lontane, sparse su distanze fantasticamente vaste, sia molto più difficile che trovare un percorso di conoscenza verso ciò che, in effetti, "si trova sotto i nostri piedi". Sulla base della mia istruzione secondaria e superiore, credevo sinceramente che la nostra civiltà non abbia più domande sulla struttura dell'atomo e del suo nucleo, o sulle particelle elementari e la loro struttura, o sulle forze che tengono l'elettrone in orbita e mantenere la connessione stabile di protoni e neutroni nel nucleo di un atomo.

Fino a quel momento non avevo dovuto studiare le basi della fisica quantistica, ma ero fiducioso e ingenuamente presumevo che questa nuova fisica fosse ciò che ci avrebbe davvero portato fuori dall'oscurità dell'incomprensione del micromondo.

Ma, con mio profondo dispiacere, mi sbagliavo. La moderna fisica quantistica, la fisica del nucleo atomico e delle particelle elementari e l'intera fisica del micromondo, secondo me, non sono solo in uno stato deplorevole. Sono rimasti bloccati per molto tempo in un vicolo cieco intellettuale, che non può consentire loro di svilupparsi e migliorarsi, muovendosi lungo il percorso della conoscenza dell'atomo e delle particelle elementari.

I ricercatori del micromondo, strettamente limitati dalle opinioni incrollabili stabilite dei grandi teorici del XIX e XX secolo, non hanno osato per più di cento anni tornare alle loro radici e ricominciare il difficile percorso di ricerca nelle profondità del nostro mondo circostante. La mia visione critica della situazione attuale riguardo allo studio del micromondo non è l'unica. Molti ricercatori e teorici progressisti hanno ripetutamente espresso le loro opinioni sui problemi che sorgono nel corso della comprensione dei fondamenti della teoria del nucleo atomico e delle particelle elementari, della fisica quantistica e della meccanica quantistica.

Un'analisi della moderna fisica quantistica teorica ci consente di trarre una conclusione definitiva che l'essenza della teoria risiede nella rappresentazione matematica di determinati valori medi di particelle e atomi, sulla base di indicatori di alcune statistiche meccanicistiche. La cosa principale nella teoria non è lo studio delle particelle elementari, della loro struttura, delle loro connessioni e interazioni durante la manifestazione di determinati fenomeni naturali, ma modelli matematici probabilistici semplificati basati sulle dipendenze ottenute durante gli esperimenti.

Sfortunatamente, qui, così come durante lo sviluppo della teoria della relatività, sono state messe al primo posto le dipendenze matematiche derivate, che hanno messo in ombra la natura dei fenomeni, la loro interconnessione e le ragioni del loro verificarsi.

Lo studio della struttura delle particelle elementari si limitava all'ipotesi della presenza nei protoni e nei neutroni di tre ipotetici quark, le cui varietà, man mano che si sviluppava questa assunzione teorica, cambiavano da due, poi tre, quattro, sei, dodici... La scienza si è semplicemente adattata ai risultati degli esperimenti, costretta a inventare nuovi elementi la cui esistenza non è ancora stata dimostrata. Qui possiamo sentire parlare di preoni e gravitoni che non sono ancora stati trovati. Puoi star certo che il numero di ipotetiche particelle continuerà a crescere man mano che la scienza del micromondo si addentra sempre più in un vicolo cieco.

La mancanza di comprensione dei processi fisici che si verificano all'interno delle particelle elementari e dei nuclei atomici, del meccanismo di interazione dei sistemi e degli elementi del micromondo, ha portato nell'arena della scienza moderna elementi ipotetici - portatori di interazione - come bosoni di calibro e vettori, gluoni , fotoni virtuali. Sono loro in cima alla lista delle entità responsabili dei processi di interazione di alcune particelle con altre. E non importa che anche i loro segni indiretti non siano stati rilevati. È importante che essi possano almeno in qualche modo essere ritenuti responsabili del fatto che il nucleo di un atomo non si scompone nei suoi componenti, che la Luna non cade sulla Terra, che gli elettroni continuano a ruotare nella loro orbita e che il il campo magnetico del pianeta ci protegge ancora dalle influenze cosmiche.

Tutto ciò mi ha reso triste, perché più approfondivo le teorie del micromondo, più cresceva la mia comprensione dello sviluppo senza uscita della componente più importante della teoria della struttura del mondo. La posizione della scienza odierna riguardo al microcosmo non è casuale, ma naturale. Il fatto è che le basi della fisica quantistica furono gettate dai premi Nobel Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Wolfgang Pauli e Paul Dirac tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo. I fisici a quel tempo disponevano solo dei risultati di alcuni primi esperimenti volti allo studio degli atomi e delle particelle elementari. Bisogna però ammettere che questi studi furono condotti su attrezzature imperfette corrispondenti a quel tempo, e il database sperimentale cominciava appena ad essere riempito.

Pertanto, non sorprende che la fisica classica non possa sempre rispondere alle numerose domande sorte durante lo studio del micromondo. Pertanto, all’inizio del XX secolo, il mondo scientifico cominciò a parlare della crisi della fisica e della necessità di cambiamenti rivoluzionari nel sistema di ricerca sui micromondi. Questa situazione ha sicuramente spinto gli scienziati teorici progressisti a cercare nuovi modi e nuovi metodi per comprendere il micromondo.

Il problema, dobbiamo rendere omaggio, non stava nelle disposizioni obsolete della fisica classica, ma in una base tecnica insufficientemente sviluppata, che a quel tempo, comprensibilmente, non poteva fornire i risultati della ricerca necessari e fornire spunti per sviluppi teorici più profondi. Il divario doveva essere colmato. Ed era pieno. Una nuova teoria: la fisica quantistica, basata principalmente su concetti matematici probabilistici. Non c'era niente di sbagliato in questo, tranne che, allo stesso tempo, dimenticavano la filosofia e si staccavano dal mondo reale.

Idee classiche su atomo, elettrone, protone, neutrone, ecc. furono sostituiti dai loro modelli probabilistici, che corrispondevano a un certo livello di sviluppo scientifico e consentivano persino di risolvere problemi di ingegneria applicata molto complessi. La mancanza della base tecnica necessaria e alcuni successi nella rappresentazione teorica e sperimentale degli elementi e dei sistemi del micromondo hanno creato le condizioni per un certo raffreddamento del mondo scientifico verso uno studio approfondito della struttura delle particelle elementari, degli atomi e dei loro nuclei . Inoltre, la crisi della fisica del micromondo sembrava essersi estinta, era avvenuta una rivoluzione. La comunità scientifica si precipitò con entusiasmo allo studio della fisica quantistica, senza preoccuparsi di comprendere le basi delle particelle elementari e fondamentali.

Naturalmente, questo stato della scienza moderna sul micromondo non poteva fare a meno di entusiasmarmi, e ho subito iniziato a prepararmi per una nuova spedizione, per un nuovo viaggio. Per un viaggio nel micromondo. Abbiamo già fatto un viaggio simile. Questo è stato il primo viaggio nel mondo delle galassie, delle stelle e dei quasar, nel mondo della materia oscura e dell'energia oscura, nel mondo in cui il nostro Universo nasce e vive una vita piena. Nel suo rapporto “Il respiro dell’Universo. Primo viaggio“Abbiamo cercato di comprendere la struttura dell’Universo e i processi che avvengono in esso.

Rendendomi conto che anche il secondo viaggio non sarebbe stato facile e avrebbe richiesto miliardi di trilioni di volte per ridurre la scala dello spazio in cui avrei dovuto studiare il mondo intorno a me, ho iniziato a prepararmi a penetrare non solo nella struttura dell'atomo o molecola, ma anche nelle profondità dell’elettrone e del protone, del neutrone e del fotone, e in volumi milioni di volte più piccoli dei volumi di queste particelle. Ciò richiedeva una formazione speciale, nuove conoscenze e attrezzature avanzate.

Il viaggio imminente prevedeva l'inizio fin dall'inizio della creazione del nostro mondo, ed è stato questo inizio il più pericoloso e con il risultato più imprevedibile. Ma dipendeva dalla nostra spedizione se saremmo riusciti a trovare una via d’uscita dalla situazione attuale nella scienza del microcosmo o se saremmo rimasti in equilibrio sul traballante ponte di corda della moderna energia nucleare, mettendo ogni secondo a rischio la vita e l’esistenza della civiltà. pianeta in pericolo mortale.

Il fatto è che per conoscere i primi risultati della nostra ricerca, era necessario raggiungere il buco nero dell'Universo e, trascurando il senso di autoconservazione, precipitarsi nell'inferno ardente del tunnel universale. Solo lì, in condizioni di temperature ultra elevate e pressione fantastica, muovendoci con attenzione in flussi di particelle materiali in rapida rotazione, potremmo vedere come avviene l'annichilazione di particelle e antiparticelle e come rinasce il grande e potente antenato di tutte le cose - l'Etere. , comprendere tutti i processi che avvengono, inclusa la formazione di particelle, atomi e molecole.

Credimi, non sono molti i temerari sulla Terra che possono decidere di farlo. Inoltre, il risultato non è garantito da nessuno e nessuno è pronto ad assumersi la responsabilità del buon esito di questo viaggio. Durante l'esistenza della civiltà, nessuno ha nemmeno visitato il buco nero della galassia, ma qui - UNIVERSO! Tutto qui è adulto, grandioso e su scala cosmica. Non è uno scherzo qui. Qui, in un istante, possono trasformare il corpo umano in un microscopico coagulo di energia calda o disperderlo nelle infinite distese fredde dello spazio senza diritto di restaurazione e riunificazione. Questo è l'Universo! Enorme e maestoso, freddo e caldo, infinito e misterioso...

Pertanto, invitando tutti a unirsi alla nostra spedizione, devo avvertire che se qualcuno ha dei dubbi, non è troppo tardi per rifiutare. Si accetta qualsiasi motivazione. Siamo pienamente consapevoli dell’entità del pericolo, ma siamo pronti ad affrontarlo coraggiosamente a tutti i costi! Ci stiamo preparando a tuffarci nelle profondità dell'Universo.

È chiaro che proteggersi e rimanere in vita mentre ci si immerge in un rovente tunnel universale pieno di potenti esplosioni e reazioni nucleari è tutt'altro che facile, e le nostre attrezzature devono corrispondere alle condizioni in cui dovremo lavorare. Pertanto, è fondamentale preparare la migliore attrezzatura e considerare attentamente l'attrezzatura per tutti i partecipanti a questa pericolosa spedizione.

Innanzitutto, nel nostro secondo viaggio prenderemo ciò che ci ha permesso di superare un percorso molto difficile attraverso le distese dell'Universo mentre stavamo lavorando al resoconto della nostra spedizione “Il respiro dell’Universo. Il primo viaggio." Ovviamente è leggi del mondo. Senza il loro utilizzo difficilmente il nostro primo viaggio sarebbe potuto concludersi con successo. Sono state le leggi che hanno permesso di trovare la strada giusta tra l'accumulo di fenomeni incomprensibili e le dubbie conclusioni dei ricercatori per spiegarli.

Se ti ricordi, legge dell’equilibrio degli opposti, predeterminando che nel mondo ogni manifestazione della realtà, ogni sistema ha la sua essenza opposta ed è o si sforza di essere in equilibrio con essa, ci ha permesso di comprendere e accettare la presenza nel mondo che ci circonda, oltre all'energia ordinaria, anche di energia oscura energia e anche, oltre alla materia ordinaria, la materia oscura. La legge dell'equilibrio degli opposti ha permesso di supporre che il mondo non sia costituito solo da etere, ma che anche l'etere sia costituito da due tipi: positivo e negativo.

Legge dell'interconnessione universale, che implica una connessione stabile e ripetitiva tra tutti gli oggetti, processi e sistemi nell'Universo, indipendentemente dalla loro scala, e legge della gerarchia, ordinando i livelli di qualsiasi sistema nell'Universo dal più basso al più alto, ha permesso di costruire una logica "scala degli esseri" da etere, particelle, atomi, sostanze, stelle e galassie verso l'Universo. E, poi, trova il modo di trasformare un numero incredibilmente enorme di galassie, stelle, pianeti e altri oggetti materiali, prima in particelle e poi in flussi di etere caldo.

Abbiamo trovato conferma di queste opinioni in azione. legge dello sviluppo, che determina il movimento evolutivo in tutte le sfere del mondo che ci circonda. Attraverso l'analisi dell'azione di queste leggi, siamo giunti alla descrizione della forma e alla comprensione della struttura dell'Universo, abbiamo appreso l'evoluzione delle galassie e visto i meccanismi di formazione di particelle e atomi, stelle e pianeti. Ci è diventato completamente chiaro come il grande si forma dal piccolo e il piccolo dal grande.

Solo comprensione legge di continuità del moto, che interpreta la necessità oggettiva del processo di movimento costante nello spazio per tutti gli oggetti e sistemi senza eccezioni, ha permesso di realizzare la rotazione del nucleo dell'Universo e delle galassie attorno al tunnel universale.

Le leggi della struttura del mondo erano una sorta di mappa del nostro viaggio, che ci ha aiutato a muoverci lungo il percorso e a superare i tratti più difficili e gli ostacoli incontrati sulla via della comprensione del mondo. Pertanto, le leggi della struttura del mondo saranno l'attributo più importante della nostra attrezzatura in questo viaggio nelle profondità dell'Universo.

La seconda condizione importante per il successo della penetrazione nelle profondità dell'Universo sarà, ovviamente, risultati sperimentali scienziati hanno svolto per più di cento anni, e tutto il resto patrimonio di conoscenze e informazioni sui fenomeni micromondo accumulato dalla scienza moderna. Durante il nostro primo viaggio ci siamo convinti che molti fenomeni naturali possono essere interpretati in modi diversi e si possono trarre conclusioni completamente opposte.

Conclusioni errate, supportate da ingombranti formule matematiche, di regola, portano la scienza a un vicolo cieco e non forniscono lo sviluppo necessario. Gettano le basi per ulteriori pensieri errati, che, a loro volta, modellano le posizioni teoriche delle teorie errate che vengono sviluppate. Non è una questione di formule. Le formule possono essere assolutamente corrette. Ma le decisioni dei ricercatori su come e lungo quale percorso avanzare potrebbero non essere del tutto corrette.

La situazione può essere paragonata al desiderio di arrivare da Parigi all'aeroporto intitolato a Charles De Gaulle lungo due strade. Il primo è il più breve, che non può durare più di mezz'ora, utilizzando solo l'auto, e il secondo è esattamente l'opposto, il giro del mondo in auto, nave, attrezzature speciali, barche, slitte trainate da cani attraverso tutta la Francia, il Atlantico, Sud America, Antartide, Oceano Pacifico, Artico e infine attraverso il nord-est della Francia direttamente all'aeroporto. Entrambe le strade ci condurranno da un punto allo stesso posto. Ma in che tempo e con quale impegno? Sì, e mantenere la precisione e raggiungere la destinazione durante un viaggio lungo e difficile è molto problematico. Pertanto, non è importante solo il processo di movimento, ma anche la scelta della strada giusta.

Nel nostro viaggio, proprio come nella prima spedizione, cercheremo di dare uno sguardo leggermente diverso alle conclusioni sul micromondo che sono già state raggiunte e accettate dall'intero mondo scientifico. Innanzitutto in relazione alle conoscenze acquisite dallo studio delle particelle elementari, delle reazioni nucleari e delle interazioni esistenti. È del tutto possibile che, come risultato della nostra immersione nelle profondità dell'Universo, l'elettrone appaia davanti a noi non come una particella priva di struttura, ma come un oggetto più complesso del micromondo, e il nucleo dell'atomo rivelerà le sue diverse struttura, vivendo la propria vita insolita e attiva.

Non dimentichiamoci di portare con noi la logica. Ci ha permesso di ritrovare la strada nei luoghi più difficili del nostro ultimo viaggio. Logiche era una specie di bussola, che indicava la direzione della strada giusta quando si viaggiava attraverso le distese dell'Universo. È chiaro che anche adesso non possiamo farne a meno.

Tuttavia, la logica da sola chiaramente non sarà sufficiente. In questa spedizione non possiamo fare a meno dell'intuito. Intuizione ci permetterà di trovare qualcosa che ancora non possiamo nemmeno immaginare e dove nessuno ha cercato nulla prima di noi. È l'intuizione il nostro meraviglioso assistente, la cui voce ascolteremo attentamente. L'intuizione ci costringerà a muoverci, indipendentemente dalla pioggia e dal freddo, dalla neve e dal gelo, senza ferma speranza e informazioni chiare, ma è proprio questo che ci permetterà di raggiungere il nostro obiettivo contrariamente a tutte le regole e le linee guida a cui tutta l'umanità ha obbedito. abituarsi fin dalla scuola.

Infine, non possiamo andare da nessuna parte senza la nostra sfrenata immaginazione. Immaginazione- è questo lo strumento di conoscenza di cui abbiamo bisogno, che ci permetterà, senza i più moderni microscopi, di vedere ciò che è molto più piccolo delle particelle più piccole già scoperte o solo ipotizzate dai ricercatori. L'immaginazione ci mostrerà tutti i processi che avvengono in un buco nero e nel tunnel universale, ci fornirà i meccanismi per l'emergere delle forze gravitazionali durante la formazione delle particelle e degli atomi, ci guiderà attraverso le gallerie del nucleo atomico e ci darà la l'opportunità di compiere un affascinante volo su un leggero elettrone rotante attorno a una solida ma goffa compagnia di protoni e neutroni nel nucleo atomico.

Purtroppo non potremo portare altro in questo viaggio nelle profondità dell’Universo: lo spazio è pochissimo e dobbiamo limitarci anche alle cose più necessarie. Ma questo non può fermarci! Per noi l’obiettivo è chiaro! Le profondità dell'Universo ci aspettano!

Fatti incredibili

Le persone tendono a prestare attenzione agli oggetti di grandi dimensioni che attirano immediatamente la nostra attenzione.

Al contrario, le piccole cose possono passare inosservate, anche se questo non le rende meno importanti.

Alcuni di essi possiamo vederli ad occhio nudo, altri solo con l'aiuto di un microscopio, e ci sono quelli che possono essere immaginati solo teoricamente.

Ecco una raccolta delle cose più piccole del mondo, che vanno da minuscoli giocattoli, animali in miniatura e persone a un'ipotetica particella subatomica.

La pistola più piccola del mondo

Il revolver più piccolo del mondo SwissMiniGun non sembra più grande di una chiave di porta. Tuttavia l'apparenza inganna e la pistola, lunga solo 5,5 cm e pesa poco meno di 20 grammi, può sparare ad una velocità di 122 m al secondo. Questo è sufficiente per uccidere a distanza ravvicinata.

Il bodybuilder più piccolo del mondo

Secondo il Guinness dei primati Aditya "Romeo" Dev(Aditya “Romeo” Dev) dall'India era il bodybuilder più piccolo del mondo. Alto solo 84 cm e pesava 9 kg, riusciva a sollevare manubri da 1,5 kg e dedicava molto tempo a migliorare il suo corpo. Sfortunatamente, è morto nel settembre 2012 a causa della rottura di un aneurisma cerebrale.

La lucertola più piccola del mondo

Sfera Kharaguan ( Sphaerodactylus ariasae) è il rettile più piccolo del mondo. La sua lunghezza è di soli 16-18 mm e il suo peso è di 0,2 grammi. Vive nel Parco Nazionale Jaragua nella Repubblica Dominicana.

L'auto più piccola del mondo

Con 59 kg, la Peel 50 è l'auto di serie più piccola al mondo. All'inizio degli anni '60 furono prodotte circa 50 di queste auto e ora ne rimangono solo pochi modelli. L'auto ha due ruote davanti e una dietro e raggiunge una velocità di 16 km orari.

Il cavallo più piccolo del mondo

Il cavallo più piccolo del mondo nominato Einstein nato nel 2010 a Barnstead, New Hampshire, Regno Unito. Alla nascita pesava meno di un neonato (2,7 kg). La sua altezza era di 35 cm Einstein non soffre di nanismo, ma appartiene alla razza dei cavalli Pinto.

Il paese più piccolo del mondo

Il Vaticano è il paese più piccolo del mondo. Questo è un piccolo stato con una superficie di soli 0,44 metri quadrati. km e una popolazione di 836 persone che non sono residenti permanenti. Il piccolo paese circonda la Basilica di San Pietro, il centro spirituale dei cattolici romani. Il Vaticano stesso è circondato da Roma e dall'Italia.

La scuola più piccola del mondo

La scuola Kalou in Iran è stata riconosciuta dall'UNESCO come la scuola più piccola del mondo. Nel villaggio dove si trova la scuola vivono solo 7 famiglie, con quattro figli: due maschi e due femmine, che frequentano la scuola.

La teiera più piccola del mondo

La teiera più piccola del mondo è stata creata da un famoso ceramista Wu Ruishen(Wu Ruishen) e pesa solo 1,4 grammi.

Il cellulare più piccolo del mondo

Il telefono Modu è considerato il telefono cellulare più piccolo del mondo secondo il Guinness dei primati. Con uno spessore di 76 millimetri, pesa solo 39 grammi. Le sue dimensioni sono 72 mm x 37 mm x 7,8 mm. Nonostante le sue piccole dimensioni, puoi effettuare chiamate, inviare SMS, riprodurre MP3 e scattare foto.

La prigione più piccola del mondo

La prigione di Sark nelle Isole del Canale fu costruita nel 1856 e ospita una cella per due prigionieri.

La scimmia più piccola del mondo

Gli uistitì pigmei, che vivono nelle foreste pluviali tropicali del Sud America, sono considerati le scimmie più piccole del mondo. Una scimmia adulta pesa 110-140 grammi e raggiunge una lunghezza di 15 cm, sebbene abbia denti e artigli abbastanza affilati, è relativamente docile e popolare come animali domestici esotici.

L'ufficio postale più piccolo del mondo

Il più piccolo servizio postale, WSPS (World's Smallest Postal Service) di San Francisco, USA, traduce le tue lettere in formato miniaturizzato, quindi il destinatario dovrà leggerle con una lente d'ingrandimento.

La rana più piccola del mondo

specie di rane Paedophryne amauensis con una lunghezza di 7,7 millimetri, si trova solo in Papua Nuova Guinea ed è la rana più piccola e il vertebrato più piccolo del mondo.

La casa più piccola del mondo

La casa più piccola al mondo di un'azienda americana Tumbleweed dell'architetto Jay Shafer è più piccolo dei bagni di alcune persone. Anche se questa casa è di soli 9 metri quadrati. metri sembra minuscolo, si adatta a tutto ciò di cui hai bisogno: un posto di lavoro, una camera da letto, un bagno con doccia e WC.

Il cane più piccolo del mondo

In termini di altezza, il cane più piccolo del mondo secondo il Guinness dei primati è il cane Boo Boo– Chihuahua altezza 10,16 cm e peso 900 grammi. Vive nel Kentucky, negli Stati Uniti.

Inoltre, sostiene di essere il cane più piccolo del mondo. Maisie- un terrier dalla Polonia con un'altezza di soli 7 cm e una lunghezza di 12 cm.

Il parco più piccolo del mondo

Parco delle estremità del mulino nella città di Portland, Oregon, USA - questo è il parco più piccolo del mondo con un diametro di soli 60 cm In un piccolo cerchio situato all'incrocio delle strade c'è una piscina per farfalle, una piccola ruota panoramica e statue in miniatura.

Il pesce più piccolo del mondo

Specie ittiche Pedocypris progenetica della famiglia delle carpe, che si trova nelle torbiere, raggiunge solo 7,9 millimetri di lunghezza.

L'uomo più piccolo del mondo

Uomo nepalese di 72 anni Chandra Bahadur Dangi(Chandra Bahadur Dangi) con un'altezza di 54,6 cm è stato riconosciuto come la persona e l'uomo più basso del mondo.

La donna più piccola del mondo

La donna più bassa del mondo lo è Yoti Amge(Jyoti Amge) dall'India. Nel giorno del suo 18esimo compleanno, la ragazza, con un'altezza di 62,8 cm, è diventata la donna più piccola del mondo.

La più piccola stazione di polizia

Questa piccola cabina telefonica a Carabella, Florida, USA è considerata la più piccola stazione di polizia funzionante.

Il bambino più piccolo del mondo

Nel 2004 Rumaisa Rahman(Rumaisa Rahman) è diventato il neonato più piccolo. Era nata a 25 settimane e pesava solo 244 grammi ed era alta 24 cm. Sua sorella gemella Hiba pesava quasi il doppio - 566 grammi ed era alta 30 cm. La loro madre soffriva di grave preeclampsia, che può portare al parto ai bambini più piccoli.

Le sculture più piccole del mondo

Scultore britannico Ullard Wigan(Willard Wigan), che soffriva di dislessia, non eccelleva a livello accademico e trovava conforto nella creazione di opere d'arte in miniatura invisibili a occhio nudo. Le sue sculture vengono poste nella cruna di un ago, raggiungendo dimensioni di 0,05 mm. Le sue opere recenti, definite niente meno che “l’ottava meraviglia del mondo”, non superano le dimensioni di una cellula del sangue umano.

L'orsacchiotto più piccolo del mondo

Mini Orsetto Pooh creato da uno scultore tedesco Bettina Kaminski(Bettina Kaminski) è diventato il più piccolo orsetto di peluche cucito a mano con le gambe mobili di soli 5 mm.

Il batterio più piccolo

Il virus più piccolo

Sebbene tra gli scienziati sia ancora in corso un dibattito su cosa sia considerato “vivente” e cosa no, la maggior parte dei biologi non classifica i virus come organismi viventi perché non possono riprodursi e non sono in grado di scambiarsi al di fuori della cellula. Tuttavia, un virus può essere più piccolo di qualsiasi organismo vivente, compresi i batteri. Il più piccolo virus a DNA a filamento singolo è il cirocovirus suino ( Circovirus suino). Il diametro del suo guscio è di soli 17 nanometri.

Gli oggetti più piccoli visibili ad occhio nudo

L'oggetto più piccolo visibile ad occhio nudo ha una dimensione di 1 millimetro. Ciò significa che, nelle giuste condizioni, puoi vedere un'ameba comune, un ciliato di pantofola e persino un ovulo umano.

La particella più piccola dell'Universo

Nel corso dell’ultimo secolo, la scienza ha fatto enormi passi avanti verso la comprensione della vastità dell’Universo e dei suoi microscopici materiali da costruzione. Tuttavia, quando si tratta della più piccola particella osservabile nell’Universo, sorgono alcune difficoltà.

Un tempo la particella più piccola era considerata un atomo. Poi gli scienziati hanno scoperto il protone, il neutrone e l'elettrone. Ora sappiamo che facendo scontrare insieme le particelle (come nel Large Hadron Collider), queste possono essere scomposte in ancora più particelle, come quark, leptoni e perfino antimateria. Il problema è solo determinare cosa è di meno.

Ma a livello quantistico, la dimensione diventa irrilevante, poiché le leggi della fisica a cui siamo abituati non si applicano. Quindi alcune particelle non hanno massa, altre hanno massa negativa. La soluzione a questa domanda è la stessa della divisione per zero, cioè è impossibile.

Il più piccolo oggetto ipotetico nell'Universo

Considerando quanto detto sopra, cioè che il concetto di dimensione non è applicabile a livello quantistico, possiamo ricorrere alla ben nota teoria delle stringhe in fisica.

Sebbene questa sia una teoria piuttosto controversa, suggerisce che le particelle subatomiche siano composte corde vibranti, che interagiscono per creare cose come massa ed energia. E sebbene tali stringhe non abbiano parametri fisici, la tendenza umana a giustificare tutto ci porta alla conclusione che questi sono gli oggetti più piccoli dell'Universo.

Appaiono in diverse forme e dimensioni, alcuni si presentano in coppie distruttive, nel senso che finiscono per distruggersi a vicenda, e alcuni hanno nomi incredibili come "neutralini". Ecco un elenco di minuscole particelle che stupiscono anche gli stessi fisici.

Dio Particella

Il bosone di Higgs è una particella così importante per la scienza che è stata soprannominata la "particella di Dio". È questo che, come credono gli scienziati, dà massa a tutte le altre particelle. Se ne parlò per la prima volta nel 1964, quando i fisici si chiesero perché alcune particelle avessero più massa di altre. Il bosone di Higgs è associato al campo di Higgs, una sorta di reticolo che riempie l'universo. Il campo e il bosone sono considerati responsabili dell'aumento di massa di altre particelle. Molti scienziati ritengono che il meccanismo di Higgs contenga i pezzi mancanti del puzzle per comprendere appieno il modello standard, che descrive tutte le particelle conosciute, ma la connessione tra loro non è stata ancora dimostrata.

Quark

I quark sono blocchi di protoni e neutroni dai nomi deliziosi che non sono mai soli ed esistono sempre e solo in gruppi. A quanto pare, la forza che lega insieme i quark aumenta con la distanza, cioè più qualcuno cerca di allontanare uno dei quark dal gruppo, più ne verrà attratto indietro. Pertanto, i quark liberi semplicemente non esistono in natura. Esistono sei tipi di quark in totale e i protoni e i neutroni, ad esempio, sono costituiti da diversi quark. In un protone ce ne sono tre: due dello stesso tipo e uno dell'altro, ma in un neutrone ce ne sono solo due, entrambi di tipo diverso.

Super partner

Queste particelle appartengono alla teoria della supersimmetria, secondo la quale per ogni particella conosciuta dall'uomo ne esiste un'altra simile che non è stata ancora scoperta. Ad esempio, il superpartner di un elettrone è un elettrone, il superpartner di un quark è uno squark e il superpartner di un fotone è un fotino. Perché queste superparticelle non vengono osservate nell'universo adesso? Gli scienziati ritengono che siano molto più pesanti dei loro partner e che un peso maggiore ne riduca la durata. Queste particelle iniziano a rompersi non appena nascono. La creazione di una particella richiede un'enorme quantità di energia, come quella prodotta dal Big Bang. Forse gli scienziati troveranno un modo per riprodurre le superparticelle, ad esempio, nel Large Hadron Collider. Per quanto riguarda le dimensioni e il peso maggiori dei superpartner, gli scienziati ritengono che la simmetria sia stata rotta in un settore nascosto dell'universo che non può essere visto o trovato.

Neutrino

Queste sono particelle subatomiche leggere che si muovono a velocità vicine a quella della luce. In effetti, trilioni di neutrini si muovono attraverso il nostro corpo in un dato momento, ma non interagiscono quasi mai con la materia ordinaria. Alcuni neutrini provengono dal Sole, altri dai raggi cosmici che interagiscono con l'atmosfera.

Antimateria

Tutte le particelle ordinarie hanno un partner nell'antimateria, particelle identiche con cariche opposte. Quando materia e antimateria si incontrano, si distruggono a vicenda. Per un protone tale particella è un antiprotone, ma per un elettrone è un positrone.

Gravitoni

Nella meccanica quantistica, tutte le forze fondamentali sono esercitate dalle particelle. Ad esempio, la luce è costituita da particelle con massa nulla chiamate fotoni, che trasportano una forza elettromagnetica. Allo stesso modo, i gravitoni sono particelle teoriche che trasportano la forza di gravità. Gli scienziati stanno ancora cercando di trovare i gravitoni, ma questo è molto difficile, poiché queste particelle interagiscono molto debolmente con la materia. Tuttavia, gli scienziati non rinunciano a provare, perché sperano di poter ancora catturare i gravitoni per studiarli in modo più dettagliato: questo potrebbe essere un vero passo avanti nella meccanica quantistica, poiché molte particelle simili sono già state studiate, ma il gravitone rimane esclusivamente teorico. Come puoi vedere, la fisica può essere molto più interessante ed emozionante di quanto potresti immaginare. Il mondo intero è pieno di varie particelle, ognuna delle quali è un enorme campo di ricerca e studio, nonché un'enorme base di conoscenza su tutto ciò che circonda una persona. E basta pensare a quante particelle sono già state scoperte e quante persone devono ancora scoprirle.

La più piccola particella di zucchero è una molecola di zucchero. La loro struttura è tale che lo zucchero ha un sapore dolce. E la struttura delle molecole d'acqua è tale che l'acqua pura non sembra dolce.

4. Le molecole sono costituite da atomi

E una molecola di idrogeno sarà la particella più piccola della sostanza idrogeno. Le particelle più piccole degli atomi sono le particelle elementari: elettroni, protoni e neutroni.

Tutta la materia conosciuta sulla Terra e oltre è composta da elementi chimici. Il numero totale di elementi presenti in natura è 94. A temperatura normale, 2 di essi sono allo stato liquido, 11 sono allo stato gassoso e 81 (compresi 72 metalli) sono allo stato solido. Il cosiddetto “quarto stato della materia” è il plasma, uno stato in cui gli elettroni caricati negativamente e gli ioni caricati positivamente sono in costante movimento. Il limite di macinazione è l'elio solido che, come stabilito nel 1964, dovrebbe essere una polvere monoatomica. La TCDD, o 2, 3, 7, 8-tetraclorodibenzo-p-diossina, scoperta nel 1872, è letale ad una concentrazione di 3,1 × 10–9 mol/kg, che è 150mila volte più potente di una dose simile di cianuro.

La materia è costituita da singole particelle. Le molecole di diverse sostanze sono diverse. 2 atomi di ossigeno. Queste sono molecole polimeriche.

Quasi il complesso: il mistero della particella più piccola dell'Universo, o come catturare un neutrino

Il Modello Standard della fisica delle particelle è una teoria che descrive le proprietà e le interazioni delle particelle elementari. Tutti i quark hanno inoltre una carica elettrica che è multipla di 1/3 della carica elementare. Le loro antiparticelle sono antileptoni (l'antiparticella dell'elettrone è chiamata positrone per ragioni storiche). Gli iperoni, come le particelle Λ, Σ, Ξ e Ω, contengono uno o più quark s, decadono rapidamente e sono più pesanti dei nucleoni. Le molecole sono le particelle più piccole di una sostanza che conservano ancora le sue proprietà chimiche.

Quale vantaggio finanziario o di altro tipo può essere derivato da questa particella? I fisici alzano le spalle. E davvero non lo sanno. Un tempo lo studio dei diodi a semiconduttore era puramente fisica fondamentale, senza alcuna applicazione pratica.

Il bosone di Higgs è una particella così importante per la scienza che è stata soprannominata la “particella di Dio”. È questo che, come credono gli scienziati, dà massa a tutte le altre particelle. Queste particelle iniziano a rompersi non appena nascono. La creazione di una particella richiede un'enorme quantità di energia, come quella prodotta dal Big Bang. Per quanto riguarda le dimensioni e il peso maggiori dei superpartner, gli scienziati ritengono che la simmetria sia stata rotta in un settore nascosto dell'universo che non può essere visto o trovato. Ad esempio, la luce è costituita da particelle con massa nulla chiamate fotoni, che trasportano una forza elettromagnetica. Allo stesso modo, i gravitoni sono particelle teoriche che trasportano la forza di gravità. Gli scienziati stanno ancora cercando di trovare i gravitoni, ma questo è molto difficile, poiché queste particelle interagiscono molto debolmente con la materia.

La risposta alla domanda infinita: quale si è evoluto con l'umanità.

Una volta la gente pensava che i granelli di sabbia fossero gli elementi costitutivi di ciò che vediamo intorno a noi. L'atomo fu quindi scoperto e ritenuto indivisibile finché non fu diviso per rivelare i protoni, i neutroni e gli elettroni al suo interno. Inoltre non si sono rivelate le particelle più piccole dell'Universo, poiché gli scienziati hanno scoperto che protoni e neutroni sono costituiti da tre quark ciascuno.

Finora gli scienziati non sono riusciti a trovare alcuna prova che ci sia qualcosa all'interno dei quark e che sia stato raggiunto lo strato più fondamentale della materia o la particella più piccola dell'Universo.

E anche se i quark e gli elettroni sono indivisibili, gli scienziati non sanno se sono i più piccoli frammenti di materia esistenti o se l'Universo contiene oggetti ancora più piccoli.

Le particelle più piccole dell'Universo

Sono disponibili in diversi gusti e dimensioni, alcuni hanno connessioni sorprendenti, altri essenzialmente evaporano a vicenda, molti di loro hanno nomi fantastici: quark costituiti da barioni e mesoni, neutroni e protoni, nucleoni, iperoni, mesoni, barioni, nucleoni, fotoni, ecc. .d.

Il bosone di Higgs è una particella così importante per la scienza da essere chiamata la “particella di Dio”. Si ritiene che determini la massa di tutti gli altri. L'elemento fu teorizzato per la prima volta nel 1964 quando gli scienziati si chiesero perché alcune particelle fossero più massicce di altre.

Il bosone di Higgs è associato al cosiddetto campo di Higgs, che si ritiene riempia l'Universo. Due elementi (il quanto del campo di Higgs e il bosone di Higgs) sono responsabili di dare massa agli altri. Prende il nome dallo scienziato scozzese Peter Higgs. Con l'aiuto del 14 marzo 2013 è stata ufficialmente annunciata la conferma dell'esistenza del bosone di Higgs.

Molti scienziati sostengono che il meccanismo di Higgs abbia risolto il pezzo mancante del puzzle per completare l’attuale “modello standard” della fisica, che descrive le particelle conosciute.

Il bosone di Higgs determina fondamentalmente la massa di tutto ciò che esiste nell'Universo.

I quark (che significa quark) sono gli elementi costitutivi dei protoni e dei neutroni. Non sono mai soli, esistono solo in gruppi. A quanto pare, la forza che lega insieme i quark aumenta con la distanza, quindi più si va avanti, più difficile sarà separarli. Pertanto, i quark liberi non esistono mai in natura.

I quark sono particelle fondamentali sono senza struttura, appuntiti misura circa 10-16 cm .

Ad esempio, protoni e neutroni sono costituiti da tre quark, i protoni contengono due quark identici, mentre i neutroni ne hanno due diversi.

Supersimmetria

È noto che i “mattoni” fondamentali della materia, i fermioni, sono i quark e i leptoni, e i guardiani della forza, i bosoni, sono fotoni e gluoni. La teoria della supersimmetria afferma che fermioni e bosoni possono trasformarsi l'uno nell'altro.

La teoria predetta afferma che per ogni particella che conosciamo ce n'è una correlata che non abbiamo ancora scoperto. Ad esempio, per un elettrone è un selectron, un quark è uno squark, un fotone è un fotino e un higgs è un higgsino.

Perché non osserviamo questa supersimmetria nell'Universo adesso? Gli scienziati ritengono che siano molto più pesanti dei loro cugini normali e che più sono pesanti, più breve è la loro durata di vita. Infatti, cominciano a crollare non appena sorgono. La creazione della supersimmetria richiede una quantità piuttosto grande di energia, che esisteva solo poco dopo il big bang e potrebbe essere creata in grandi acceleratori come il Large Hadron Collider.

Per quanto riguarda il motivo per cui si è verificata la simmetria, i fisici teorizzano che la simmetria potrebbe essere stata rotta in qualche settore nascosto dell’Universo che non possiamo vedere o toccare, ma che possiamo solo percepire gravitazionalmente.

Neutrino

I neutrini sono particelle subatomiche leggere che fischiano ovunque a una velocità prossima a quella della luce. In effetti, trilioni di neutrini fluiscono attraverso il nostro corpo in qualsiasi momento, anche se raramente interagiscono con la materia normale.

Alcuni provengono dal sole, mentre altri provengono dai raggi cosmici che interagiscono con l'atmosfera terrestre e da fonti astronomiche come le stelle esplosive nella Via Lattea e altre galassie distanti.

Antimateria

Si ritiene che tutte le particelle normali contengano antimateria con la stessa massa ma carica opposta. Quando la materia si incontra, si distruggono a vicenda. Ad esempio, la particella di antimateria di un protone è un antiprotone, mentre il partner di antimateria di un elettrone è chiamato positrone. L'antimateria si riferisce a ciò che le persone sono state in grado di identificare.

Gravitoni

Nel campo della meccanica quantistica, tutte le forze fondamentali sono trasmesse da particelle. Ad esempio, la luce è costituita da particelle prive di massa chiamate fotoni, che trasportano una forza elettromagnetica. Allo stesso modo, il gravitone è una particella teorica che trasporta la forza di gravità. Gli scienziati devono ancora rilevare i gravitoni, che sono difficili da trovare perché interagiscono debolmente con la materia.

Fili di energia

Negli esperimenti, minuscole particelle come i quark e gli elettroni agiscono come singoli punti di materia senza distribuzione spaziale. Ma gli oggetti puntuali complicano le leggi della fisica. Poiché è impossibile avvicinarsi infinitamente a un punto, poiché le forze agenti possono diventare infinitamente grandi.

Un’idea chiamata teoria delle superstringhe potrebbe risolvere questo problema. La teoria afferma che tutte le particelle, invece di essere puntiformi, sono in realtà piccoli fili di energia. Cioè, tutti gli oggetti nel nostro mondo sono costituiti da fili vibranti e membrane di energia.
Niente può essere infinitamente vicino al filo, perché una parte sarà sempre un po’ più vicina dell’altra. Questa scappatoia sembra risolvere alcuni dei problemi con l’infinito, rendendo l’idea attraente per i fisici. Tuttavia, gli scienziati non hanno ancora prove sperimentali che la teoria delle stringhe sia corretta.

Un altro modo per risolvere il problema puntuale è dire che lo spazio stesso non è continuo e fluido, ma è in realtà costituito da pixel o grani discreti, a volte chiamati struttura spazio-temporale. In questo caso le due particelle non potranno avvicinarsi indefinitamente, perché dovranno sempre essere separate da una minima granulometria di spazio.

Punto del buco nero

Un altro contendente al titolo di particella più piccola dell'Universo è la singolarità (un singolo punto) al centro di un buco nero. I buchi neri si formano quando la materia si condensa in uno spazio sufficientemente piccolo da essere afferrato dalla gravità, che la trascina verso l’interno, fino a condensarsi in un unico punto di densità infinita. Almeno secondo le attuali leggi della fisica.

Ma la maggior parte degli esperti non ritiene che i buchi neri siano veramente infinitamente densi. Credono che questa infinità sia il risultato di un conflitto interno tra due teorie attuali: la relatività generale e la meccanica quantistica. Essi suggeriscono che quando la teoria della gravità quantistica potrà essere formulata, la vera natura dei buchi neri sarà rivelata.

Lunghezza della tavola

I fili di energia e anche la particella più piccola nell’Universo possono avere le dimensioni di una “lunghezza di tavola”.

La lunghezza della barra è 1,6 x 10 -35 metri (il numero 16 è preceduto da 34 zeri e un punto decimale) - una scala incomprensibilmente piccola associata a vari aspetti della fisica.

La lunghezza di Planck è una “unità naturale” di lunghezza proposta dal fisico tedesco Max Planck.

La lunghezza di Planck è troppo breve per essere misurata da qualsiasi strumento, ma oltre questo si ritiene che rappresenti il ​​limite teorico della lunghezza misurabile più breve. Secondo il principio di indeterminazione, nessuno strumento dovrebbe mai essere in grado di misurare qualcosa di meno, perché in questo intervallo l’universo è probabilistico e incerto.

Questa scala è anche considerata la linea di demarcazione tra la relatività generale e la meccanica quantistica.

La lunghezza di Planck corrisponde alla distanza alla quale il campo gravitazionale è così forte da poter iniziare a formare buchi neri dall'energia del campo.

Apparentemente ora la particella più piccola nell'Universo ha all'incirca le dimensioni di una tavola: 1,6 x 10 −35 metri

Fin da scuola si sapeva che la particella più piccola dell'Universo, l'elettrone, ha una carica negativa e una massa piccolissima, pari a 9,109 x 10 - 31 kg, e il raggio classico dell'elettrone è 2,82 x 10 -15 m.

Tuttavia, i fisici stanno già operando con le particelle più piccole dell’Universo, la dimensione di Planck che è di circa 1,6 x 10 −35 metri.