Evrenin temeli
Hangi güçleri biliyorsun? Yer çekimi, iplik gerilimi, yay sıkışması, vücut çarpışmaları,
Bugün dört temel etkileşimin varlığının (Higgs alanını saymazsak) güvenilir bir şekilde bilindiğini düşünmeye değer:
Yerçekimi - yerçekimi etkileşimi
Yerçekimi iki kişi arasındaki çekimdirKütlesi veya enerjisi olan nesneler. Herkes bu temel etkiyi gözlemlemiştir ve bu sayede kişi oturabilir, ayakta durabilir veya uzanabilir. Yerçekimi kuvveti, bir taşın uçurumdan düşmesiyle kendini gösterir; gezegenin yıldızın etrafındaki hareketi; Ay'ın sorumlu olduğu deniz gelgitleri. Yerçekimi temel kuvvetler arasında en sezgisel ve tanıdık olanıdır, ancak açıklanması en kolay olanı değildir.
Bu fikri ilk ortaya atan kişi Isaac Newton'du.Yer çekiminin, ağaçtan düşen bir elmanın ilham kaynağı olduğu iddia ediliyor. Bunu iki nesne arasındaki gerçek bir çekim olarak tanımladı. Yüzyıllar sonra Albert Einstein, genel görelilik teorisinde (GR), yerçekiminin bir çekim veya kuvvet olmadığını öne sürdü. Bunun yerine, nesnelerin uzay-zamanı bükmesinin bir sonucudur. Büyük bir nesne, uzay-zaman ile aynı şekilde çalışır; tıpkı bir kağıdın ortasına yerleştirilen büyük bir topun o malzemeyi etkilemesi, onu deforme etmesi ve kağıt üzerindeki diğer daha küçük nesnelerin ortaya doğru düşmesine neden olması gibi.
Evrensel çekim yasası
Her ne kadar yerçekimi gezegenleri bir arada tutsa da,yıldızlar, güneş sistemleri ve hatta galaksiler, özellikle moleküler ve atomik düzeyde temel kuvvetlerin en zayıfı olduğu ortaya çıkıyor. Şöyle düşünün: Topu yerden kaldırmak ne kadar zor? Yoksa bacağınızı mı kaldıracaksınız? Yoksa atlamak mı? Tüm bu eylemler tüm Dünya'nın yerçekimine karşı koyar. Moleküler ve atomik düzeyde yerçekiminin diğer temel kuvvetler üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur.
Zayıf kuvvet ve parçacık bozunması
Zayıf kuvvet veya zayıf nükleer kuvvet,parçacıkların bozunmasından sorumludur. Bu, bir tür atomaltı parçacığın diğerine tam anlamıyla dönüşümüdür. Örneğin, bir nötrondan sapan bir nötrino, bir nötronu protona, bir nötrinoyu da elektrona dönüştürebilir.
Fizikçiler bu etkileşimi bir değişim yoluyla tanımlıyorlarbozonlar. Kuvvet taşıyan bu parçacıklar yani bazı türleri zayıf kuvvetten, elektromanyetik kuvvetten ve güçlü kuvvetten sorumludur. Zayıf kuvvette bozonlar, W ve Z bozonları adı verilen yüklü parçacıklardır. Atom altı parçacıklar (protonlar, nötronlar ve elektronlar) birbirlerine 10 ila 18 metre (proton çapının %0,1'i) mesafede olduklarında, bu bozonları değiştirebilirler. Sonuç olarak atom altı parçacıklar yeni parçacıklara ayrılır.
Zayıf bağlantı şu durumlarda kritiktir:nükleer füzyon reaksiyonları. Onlar Güneş'e güç veren ve Dünya'daki çoğu yaşam formu için gereken enerjiyi üreten şeylerdir. Bu arada, arkeologların antik kemiklerin, ahşapların ve daha önce yaşayan diğer eserlerin yaşını belirlemek için karbon-14 kullanmasının nedeni de budur. Karbon-14'ün altı protonu ve sekiz nötronu vardır. Bu nötronlardan biri bir protona bozunarak yedi proton ve yedi nötron içeren nitrojen-14'ü oluşturur. Bu bozulma, bilim adamlarının eserlerin yaşını belirlemesine olanak tanıyan öngörülebilir bir oranda meydana gelir.
Elektromanyetik güç
Elektromanyetik kuvvet (Lorentz kuvveti) etki ederyüklü parçacıklar arasında - negatif yüklü elektronlar ve pozitif yüklü protonlar. Karşıt suçlamalar birbirini çekerken, özdeş yükler iter. Daha fazla şarj, daha fazla güç. Ve yerçekimi gibi bu kuvvet de hissedilebilir.
Adından da anlaşılacağı gibi, elektromanyetik kuvvetiki kısımdan oluşur: elektriksel kuvvet ve manyetik kuvvet. İlk başta fizikçiler bu kuvvetleri birbirinden ayrı tanımladılar, ancak daha sonra bunların birinin bileşenleri olduklarını anladılar.
Elektrik bileşeni arasında hareket ederyüklü parçacıklar, hareket etsinler veya etmesinler, bir alan oluştururlar. Bununla birlikte, ücretler birbirini etkileyebilir. Ancak, hareket etmeye başlar başlamaz, bu yüklü parçacıklar aynı zamanda ikinci bileşeni - manyetik kuvveti de sergiler. Hareket ettiklerinde, etraflarında manyetik bir alan oluştururlar. Bu nedenle, elektronlar örneğin bir bilgisayarı veya telefonu şarj etmek veya bir televizyonu açmak için tele girdiğinde, tel manyetik hale gelir.
Elektromanyetik kuvvetler arasında iletiliraynı zamanda ışık parçacıkları olan fotonlar olan kütlesiz, kuvvet taşıyan bozonların değişimi yoluyla yüklü parçacıklar. Ancak kuvvet taşıyan fotonlar bunların bir başka tezahürüdür. Knoxville'deki Tennessee Üniversitesi'ne göre, bunlar sanal ve tespit edilemezler, ancak teknik olarak fotonların gerçek ve tespit edilebilir versiyonlarıyla aynı parçacıklar.
Bazılarından elektromanyetik kuvvet sorumludur.en yaygın fenomenlerden: sürtünme, elastikiyet, normal kuvvet ve katıları belirli bir şekilde bir arada tutan kuvvet. Örneğin kuşların ve uçakların karşılaştığı direnişten bile sorumludur. Bu, yüklü (veya nötr) parçacıkların birbirleriyle etkileşiminden kaynaklanmaktadır. Örneğin, bir kitabı masanın üzerinde tutan normal kuvvet (yerçekiminin kitabı yere çekmesi yerine), masanın atomlarındaki elektronların kitabın atomlarındaki elektronları itmesinin bir sonucudur.
Güçlü Kuvvet - Yerçekiminden Daha Güçlü Trilyon Trilyon Trilyon
Güçlü nükleer kuvvet veya güçlü nükleeretkileşim, doğanın dört temel gücünün en güçlüsüdür. HyperPhysics'e göre bu, yer çekiminden 6 bin trilyon trilyon trilyon (6'dan sonra 39 sıfır) kat daha güçlü. Bunun nedeni, daha büyük parçacıklar oluşturmak için temel madde parçacıklarını birbirine bağlamasıdır. Protonları ve nötronları oluşturan kuarkları bir arada tutar ve güçlü kuvvetin bir kısmı da atom çekirdeğinin protonlarını ve nötronlarını bir arada tutar.
Zayıf bir kuvvet gibi, güçlüetkileşim yalnızca atom altı parçacıklar birbirine çok yakın olduğunda çalışır. Birbirlerinden 10-15 metre uzaklıkta (kabaca bir protonun çapı içinde) olmalıdırlar.
Ancak güçlü etkileşime"garip". Gerçek şu ki, diğer temel kuvvetlerden farklı olarak atom altı parçacıklar birbirine yaklaştıkça zayıflıyor. Fermilab araştırmacılarının yazdığına göre güçlü etkileşim, parçacıklar birbirinden mümkün olduğunca uzakta olduğunda maksimum “gücüne” ulaşıyor. Kütlesiz yüklü bozonlar (gluonlar) menzile girdikten sonra kuarklar arasındaki güçlü kuvveti iletir ve onları "birbirine yapışık" tutar. Güçlü kuvvetin küçük bir kısmı (artık güçlü kuvvet) protonlar ve nötronlar arasında etki eder. Çekirdekteki protonlar benzer yükleri nedeniyle birbirlerini iterler ancak kalan güçlü bir kuvvet bu sürecin üstesinden gelebilir. Atomun çekirdeğinde parçacıkların birbirine bağlı kalmasının nedeni budur.
Her Şeyin Büyük Birleşmesi ve Teorisi
4'ün çözülemeyen sorunuTemel kuvvetler, bunların gerçekten evrendeki tek büyük kuvvetin tezahürü olup olmadığıdır. Durum böyleyse, her birinin diğerleriyle birleşebilmesi gerekir ve bunu yapabileceklerine dair kanıtlar da zaten mevcuttur.
Fizikçiler Sheldon Glashow ve Steven WeinbergHarvard Üniversitesi, Londra Imperial College'dan Abdus Salam ile birlikte, elektromanyetik kuvveti zayıf kuvvetle birleştirerek elektrozayıf kuvvet kavramını oluşturduğu için 1979'da Nobel Fizik Ödülü'nü aldı. Büyük Birleşme teorisinin yaratılması üzerinde çalışan fizikçiler, elektron-nükleer olanı tanımlamak için elektrozayıf etkileşimi güçlü olanla birleştirmeye çalışırlar. Daha önce modeller tarafından tahmin edildi, ancak henüz gözlemlenmedi. Bulmacanın son parçası, her şeyin bir teorisini geliştirmek için yerçekimini elektron-nükleer kuvvetle birleştirmeyi gerektirecekti - tüm evreni açıklayabilecek temel.
Ancak fizikçiler birleştirmeyi oldukça zor buldularmakroskobik mikroskobik dünya. Büyük ve özellikle astronomik bir ölçekte, yerçekimi hakimdir ve en iyi Einstein'ın genel görelilik teorisi tarafından tanımlanır. Ancak moleküler, atomik veya atom altı düzeyde, kuantum mekaniği doğal dünyayı en iyi şekilde tanımlar. Ve şimdiye kadar, hiç kimse bu iki dünyayı bir araya getirmenin iyi bir yolunu bulamadı.
Daha fazla oku
Dünyanın ilk doğru haritası oluşturuldu. Herkesin nesi var?
Uranüs, güneş sistemindeki en garip gezegen statüsünü aldı. Neden?
NASA, Mars'ın örneklerini Dünya'ya nasıl teslim edeceklerini anlattı
Higgs alanı kendiliğinden ihlal sağlarVakum simetrisinin kırılmasından kaynaklanan elektrozayıf etkileşimlerin simetrisi, adını teorisinin geliştiricisi İngiliz fizikçi Peter Higgs'den almıştır. Bu alanın kuantumu Higgs parçacığıdır (Higgs bozonu).
W- ve Z-bozonları - temel parçacıklar,zayıf etkileşim taşıyıcıları. Keşifleri, parçacık fiziğinin Standart Modelinin en büyük başarılarından biri olarak kabul edilir. W parçacığı, etkileşim adının ilk harfinden sonra adlandırılır - zayıf etkileşim
Karbon-14, atom numarası 6 ve kütle numarası 14 olan karbon kimyasal elementinin radyoaktif bir çekirdeğidir.
Azot izotopları kimyasal atomların çeşitleridirçekirdekte farklı nötron içeriğine sahip element nitrojen. Doğal nitrojen, atomik konsantrasyonları sırasıyla 0,99636 ve 0,00364 olan iki kararlı izotoptan (N ve ¹⁵N) oluşur.
Nötr bir parçacık temel bir parçacıktır, değilelektrik yüküne sahip olmak. Nötr parçacıklar, örneğin bir foton, bir nötron, bir nötrino içerir. Bununla birlikte, nötr parçacıklar, manyetik bir momente ve daha yüksek çok kutuplu elektrik momentlerine, örneğin dört kutuplu bir momente sahip olabilir.
Normal bir reaksiyonun kuvveti, üzerine etki eden bir kuvvettir.gövde desteğin yan tarafından ve temas yüzeyine dik olarak yönlendirilir. Temas bölgesinin alanına dağılmıştır. Vücut hareketinin dinamiklerini analiz ederken dikkate alınmalıdır. Amonton-Coulomb yasasındaki rakamlar.