Shíl daoine ársa go bhfuil ceithre 'eilimint' againn – uisce, talamh, tine agus aer; a bhfuil a fhios againn anois nach gnéithe iad. Faoi láthair, tá 118 eilimint ann. Tá gach eilimint comhdhéanta d'adaimh a measadh tráth a bheith doroinnte. Faoi thús an fichiú haois tar éis fionnachtana JJ Thompson agus Rutherford, bhí a fhios go raibh adaimh comhdhéanta de núicléis (déanta as prótóin agus neodrón) ag an lár agus leictreoin orbiting thart. Faoi na 1970idí, bhí a fhios nach bhfuil prótóin agus neodrón bunúsach ach an oiread ach go bhfuil siad déanta suas de 'cuarc suas' agus 'down quarks' rud a fhágann go bhfuil 'leictreoin', 'cuarc suas' agus 'cuarc-síos' ar na trí chomhpháirt is bunúsaí de gach rud. sna Cruinne. Leis na forbairtí ceannródaíocha san fhisic chandamach, d'fhoghlaimíomar gur díorthaigh iarbhír iad na cáithníní, nach bunúsach iad na beartáin nó na paicéid fuinnimh sna réimsí a thugann cáithníní le tuiscint. Is é an rud atá bunúsach ná an réimse atá mar bhunús leo. Is féidir linn a rá anois gurb iad réimsí chandamach na bloic thógála bunúsacha de gach rud sa Cruinne (lena n-áirítear ardchórais bhitheolaíocha cosúil linne). Táimid go léir comhdhéanta de réimsí chandamach. Is ráitis iad airíonna cáithníní amhail lucht leictreach agus mais, faoin gcaoi a n-idirghníomhaíonn a réimsí le réimsí eile. Mar shampla, is é an t-airí ar a dtugaimid lucht leictreach leictreoin ná ráiteas faoin gcaoi a n-idirghníomhaíonn réimse na leictreon leis an réimse leictreamaighnéadach. Agus. is é an t-airí atá ag a mais ná an ráiteas faoin gcaoi a n-idirghníomhaíonn sé le páirc Higgs.
Ón ré ársa, tá daoine ag smaoineamh ar cad as a bhfuilimid comhdhéanta? Cad é an Cruinne déanta suas de? Cad iad bunchlocha tógála an dúlra? Agus, cad iad na dlíthe bunúsacha an dúlra a rialaíonn gach rud sa Cruinne? Múnla caighdeánach Is í an eolaíocht an teoiric a fhreagraíonn na ceisteanna seo. Deirtear gurb í seo teoiric rathúil na heolaíochta a tógadh riamh le linn na gcéadta bliain anuas, teoiric aonair amháin a mhíníonn an chuid is mó de na rudaí sa Cruinne.
Bhí a fhios ag daoine go luath go bhfuil muid comhdhéanta d'eilimintí. Tá gach eilimint, ina dhiaidh sin, comhdhéanta d'adaimh. Ar dtús, ceapadh go bhfuil adaimh doroinnte. In 1897, áfach, d’aimsigh JJ Thompson leictreoin ag baint úsáide as scaoileadh leictreach trí fheadán ga-chatóideach. Go luath ina dhiaidh sin, i 1908, chruthaigh a chomharba Rutherford trína thurgnamh clúiteach scragall óir go bhfuil núicléas beag bídeach luchtaithe go deimhneach ag adamh a bhfuil leictreoin luchtaithe go diúltach ag ciorcal timpeall air. orbits. Ina dhiaidh sin, fuarthas amach go bhfuil núicléis comhdhéanta de phrótóin agus de neodrón.
Sna 1970í, fuarthas amach nach bhfuil neodrón agus prótóin doroinnte, mar sin, nach bhfuil siad bunúsach, ach tá gach prótón agus neodrón comhdhéanta de thrí cháithnín níos lú ar a dtugtar cuairc atá de dhá chineál – “cuarc suas” agus “cuarc síos” (“cuarc suas”). nach bhfuil iontu ach cuarc suas” agus “cuarc anuas” ach cuarc difriúil. Tá prótóin comhdhéanta de dhá “chuarc suas” agus “cuarc síos” agus tá neodrón comhdhéanta de dhá “chuarc síos” agus “cuarc suas”. Mar sin, is iad “leictreoin”, “cuarc suas” agus “cuarc íochtarach” na trí cháithnín is bunúsaí ar bloic thógála iad de gach rud sa Cruinne. Mar sin féin, le dul chun cinn san eolaíocht, tháinig athruithe ar an tuiscint seo freisin. Faightear amach go bhfuil réimsí bunúsacha agus nach cáithníní iad.
Níl na cáithníní bunúsacha. Is é an rud atá bunúsach ná an réimse atá mar bhunús leo. Táimid go léir comhdhéanta de réimsí chandamach.
De réir tuiscint reatha na heolaíochta, tá gach rud sa Cruinne tá sé comhdhéanta d’eintitis teibí dofheicthe ar a dtugtar ‘réimsí’ a sheasann do bhunchlocha an dúlra. Is réimse é rud a scaiptear trasna Cruinne agus glacann sé luach ar leith ag gach pointe sa spás ar féidir leis athrú le himeacht ama. Tá sé cosúil le ripples de sreabhach go sways ar fud an Cruinne, mar shampla, scaiptear réimsí maighnéadacha agus leictreacha ar fud an Cruinne. Cé nach féidir linn réimsí leictreacha nó maighnéadacha a fheiceáil, tá siad fíor agus fisiceach mar is léir ón bhfórsa a mhothaímid nuair a thugtar dhá mhaighnéad níos gaire dúinn. De réir na meicnic chandamach, meastar go bhfuil réimsí leanúnacha murab ionann agus fuinneamh a bhíonn i gcónaí i gcnapanna scoite áirithe.
Is í teoiric réimse chandamach an smaoineamh maidir le meicnic chandamach a chomhcheangal le réimsí. Dá réir seo, bíonn an sreabhán leictreon (is é sin ripple tonnta na sreabhán seo) ceangailte i mbearta beaga fuinnimh. Is iad na babhtaí fuinnimh seo a dtugaimid leictreoin orthu. Mar sin, níl leictreoin bunúsach. Is iad na dtonnta den bhun-pháirc chéanna iad. Ar an gcaoi chéanna, eascraíonn “cuarc suas” agus “cuarc-anuas” as sceitheanna an dá chuarc-pháirc. Agus tá an rud céanna fíor i gcás gach cáithnín eile sa Cruinne. Réimsí mar bhunús le gach rud. Is éard a cheapann muid mar cháithníní ná tonnta na réimsí atá ceangailte i mbearta beaga fuinnimh. Bunchlocha tógála bunúsacha ár Cruinne na substaintí atá cosúil le sreabhán ar a dtugaimid páirceanna. Níl i gcáithníní ach díorthaigh de na réimsí seo. I bhfolús íon, nuair a thógtar cáithníní amach go hiomlán, tá réimsí fós ann.
Is iad na trí réimse chandamach is bunúsaí sa nádúr ná “leictreon”, “cuarc suas”, agus “cuarc síos”. Tá an ceathrú ceann ar a dtugtar neodríonó, áfach, ní hionann iad agus dúinn ach tá ról tábhachtach in áiteanna eile sa Cruinne. Tá neutrinos i ngach áit, sruthaíonn siad trí gach rud i ngach áit gan idirghníomhú.
Réimsí ábhar: Is iad na ceithre réimse chandamach bhunúsacha agus na cáithníní a bhaineann leo (v., “leictreon”, “cuarc suas”, “cuarc anuas” agus “neodríonó”) mar bhuncharraig an Cruinne. Ar chúiseanna anaithnide, atáirgeann na ceithre bhuncháithnín seo iad féin faoi dhó. Atáirgeann leictreoin “muon” agus “tau” (atá 200 uair agus 3000 uair níos troime ná leictreoin faoi seach); is cúis le “cuarc aisteach” agus “cuarc bun”; is cúis le “cuarc suairc” agus “uaschuarc”; agus is cúis le neoidríonó ná “muon neutrino” agus “tau neutrino”.
Dá bhrí sin, tá 12 réimsí is cúis le cáithníní, tugaimid orthu réimsí ábhar.
Anseo thíos tá liosta de 12 réimse ábhar atá comhdhéanta de 12 cháithnín sa Cruinne.
Réimsí fórsa: Idirghníomhaíonn na 12 réimse ábhair lena chéile trí cheithre fhórsa éagsúla – domhantarraingthe, leictreamaighnéadas, fórsaí núicléacha láidre (ní oibrigh ach ar mhionscála núicléas, coinnigh cuairc le chéile taobh istigh de phrótóin agus de neodrón) agus fórsaí núicléacha lag (ní oibrigh ach ar scála beag núicléas, atá freagrach as meath radaighníomhach agus tús a chur le comhleá núicléach). Tá baint ag gach ceann de na fórsaí seo le réimse – baintear fórsa leictreamaighnéadach le réimse gluon, tá réimsí a bhaineann le fórsaí núicléacha láidir agus lag W agus Z réimse boson agus is é an réimse a bhaineann leis an domhantarraingthe spás-am féin.
Anseo thíos tá liosta de na ceithre réimse fórsa a bhaineann le ceithre fhórsa.
| fórsa leictreamaighnéadach | réimse gluon |
| Fórsaí núicléacha láidre agus lag | w&z réimse boson |
| domhantarraingthe | am spáis |
An Cruinne a líonadh leis na 16 réimse seo (12 réimse ábhar móide 4 réimse a bhaineann le ceithre fhórsa). Idirghníomhaíonn na réimsí seo le chéile ar bhealaí comhchuí. Mar shampla, nuair a thosaíonn an réimse leictreon (ceann de na réimsí ábhair), ag tonnadh suas agus síos (toisc go bhfuil leictreon ann), a thosaíonn ceann de na réimsí eile, abair réimse leictreamaighnéadach a dhéanfaidh, ina dhiaidh sin, freisin ascalach agus ripple. Beidh solas ann a astaítear ionas go n-osclaíonn sé beagán. Ag pointe éigin, tosóidh sé ag idirghníomhú leis an gcuarc-réimse, rud a bheidh oscillate agus ripple. Is é an pictiúr deiridh a bheidh againn sa deireadh ná an damhsa comhchuí idir na réimsí seo go léir, ag nascadh a chéile.
páirc Higgs
Sna 1960idí, bhí réimse amháin eile tuartha ag Peter Higgs. Faoi na 1970idí, bhí sé seo mar chuid lárnach dár dtuiscint ar an Cruinne. Ach ní raibh aon fhianaise turgnamhach (rud a chiallaíonn, má dhéanaimid Higgs ripple réimse, ba cheart dúinn a fheiceáil cáithnín gaolmhar) go dtí 2012 nuair a thuairiscigh taighdeoirí CERN ag LHC a fhionnachtain. D'iompar an cáithnín go díreach mar a bhí tuartha ag an múnla. Tá saol an-ghearr ag an gcáithnín Higgs, thart ar 10 gcinn-22 soicind.
Ba é seo an bloc tógála deiridh den Cruinne. Bhí an fhionnachtain seo tábhachtach toisc go bhfuil an réimse seo freagrach as an méid a dtugaimid mais air sa Cruinne.
Is ráitis iad airíonna cáithníní (amhail lucht leictreach agus mais) faoin gcaoi a n-idirghníomhaíonn a réimsí le réimsí eile.
Is é idirghníomhú na réimsí atá i láthair sa Cruinne as a n-eascraíonn airíonna ar nós mais, luchta srl. de cháithníní éagsúla a bhíonn againn. Mar shampla, is é an t-airí ar a dtugaimid lucht leictreach leictreoin ná ráiteas faoin gcaoi a n-idirghníomhaíonn réimse na leictreon leis an réimse leictreamaighnéadach. Mar an gcéanna, is é an t-airí atá ag a mais ná an ráiteas faoin gcaoi a n-idirghníomhaíonn sé le réimse Higgs.
Bhí géarghá le tuiscint ar pháirc Higgs le go dtuigfimis brí na maise sa Cruinne. Ba dheimhniú freisin an tSamhail Chaighdeánach a bhí i bhfeidhm ó na 1970idí a fuarthas amach páirc Higgs.
Is réimsí dinimiciúla staidéir iad réimsí chandamach agus fisic na gcáithníní. Ó thángthas ar réimse Higgs, rinneadh roinnt forbairtí a bhfuil imthacaí acu ar an tsamhail Chaighdeánach. Táthar ag leanúint ar aghaidh ag lorg freagraí maidir le teorainneacha na samhla Caighdeánacha.
Múnla caighdeánach na gcáithníní bunúsacha: na 12 fhearmóin bhunúsacha agus na 5 bhosón bhunúsacha.
***
Foinsí:
An Institiúid Ríoga 2017. Réimsí Quantum: Fíor-Bhloic Thógála na Cruinne – le David Tong. Ar fáil ar líne ag https://www.youtube.com/watch?v=zNVQfWC_evg
***
CÁITHÍNÍ BUNÚSACHA – Breathnú Tapa
| Déantar cáithníní bunúsacha a rangú i Fermions agus Bosons bunaithe ar casadh. |
| [A]. FEIRMÍON |
| Bíonn casadh ag feirmíní i luachanna leath-shlánuimhreacha corra (½, 3/2, 5/2, ….). Is iad seo iad cáithníní ábhar comhdhéanta de chuarc agus leiptóin go léir. – lean staitisticí Fermi–Dirac, – casadh leath-chorr-slánuimhir agat – cloí le prionsabal eisiaimh Pauli, i.e., ní féidir le dhá fhearmóin chomhionanna an staid chandamach chéanna nó an suíomh céanna sa spás a áitiú leis an uimhir chandamach chéanna. Ní féidir leo araon sníomh sa treo céanna, ach is féidir leo sníomh sa treo eile. – Áirítear leis na fearmóin na cuarcanna agus na leiptóin go léir, agus na cáithníní ilchodacha go léir atá déanta as líon corr díobh seo. - Cuarc = sé chuarc (suas, síos, aisteach, dúil, bun agus barr). – Comhcheangail chun hadróin amhail prótóin agus neodrón a fhoirmiú. – Ní féidir é a fheiceáil lasmuigh de hadrons. – Leaptóin = leictreoin + muóin + tau + neodríonó + muon neodríonó + tau neodríonó. – 'Leictreonaí', 'cuarc suas' agus 'cuarc-síos' na trí chomhábhar is bunúsaí de gach rud sa chruinne. – Níl prótóin agus neodrón bunúsach ach is éard atá iontu ná ‘cuarc suas’ agus ‘cuarc íochtarach’ mar sin de. cáithníní ilchodachaTá prótóin agus neodróin déanta as trí chuarc an ceann – tá dhá chuarc “suas” agus cuarc “síos” amháin i bprótón ach tá dhá chuarc “síos” agus cuarc “suas” amháin i neodrón. Is dhá “bhlas”, nó cineálacha, cuarc iad “suas” agus “síos”. - barúin is fermianna ilchodacha iad déanta de thrí chuarc, m.sh., is baróin iad prótóin agus neodrón - Hadrons atá comhdhéanta de chuairc amháin, m.sh., baróin (déanta as dhá chuarc nó níos mó) agus méisíní (déanta as cuarc agus frithchuarc). |
| [B]. BÓSÓIN |
| Bíonn sníomh ag bósóin i luachanna slánuimhreacha (0, 1, 2, 3, ….) – Leanann Bosons staidreamh Bose-Einstein; bíodh casadh slánuimhir agat. – ainmnithe ina dhiaidh Satyendra Nath Bose (1894-1974), a d'fhorbair, in éineacht le Einstein, na príomhsmaointe taobh thiar de theirmidinimic staitistiúil gháis bosóin. – ná cloí le prionsabal eisiatachta Pauli, i., e., is féidir le dhá bhónas chomhionanna a bheith sa staid chandamach céanna nó sa suíomh céanna sa spás leis an uimhir chandamach chéanna. Is féidir leo araon casadh sa treo céanna, – Is iad na bosúin bhunúsacha an fótón, an glúón, an Z boson, W boson agus an Higgs boson. Tá casadh=0 ag boson Higgs agus tá casadh=1 ag na bósóin tomhsaire (.i. fótón, an glúón, an Z boson, agus W boson). |
| [C]. CÁITHÍNÍ COMHCHUMASACHA |
| Is féidir le cáithníní ilchodacha a bheith ina mbósóin nó ina bhfeirmiúin ag brath ar a gcomhábhair. – Is bosón é na cáithníní ilchodacha go léir atá comhdhéanta de líon cothrom fermions (toisc go bhfuil casadh slánuimhir ag bosúin agus go bhfuil casadh corr leath slánuimhir ag fermions). – Is bósóin iad gach méasón (mar gheall ar gach ceann méisíní atá déanta as líon comhionann cuarc agus frithchuarc). – Is bósóin iad núicléis chobhsaí a bhfuil maisuimhreacha cothroma acu m.sh., deoitéiriam, héiliam-4, Carbón -12 etc. – Ní chloíonn na bosúin ilchodacha le prionsabal eisiamh Pauli ach oiread. – Tagann roinnt bosúin sa stát chandamach céanna le chéile chun “Comhdhlúthán Bose-Einstein (BEC).” |
***
