Doctor in de fysische en wiskundige wetenschappen M. KAGANOV.

Volgens een lange traditie vertelt het tijdschrift "Science and Life" over de nieuwste prestaties van de moderne wetenschap, over de nieuwste ontdekkingen op het gebied van natuurkunde, biologie en geneeskunde. Maar om te begrijpen hoe belangrijk en interessant ze zijn, is het in ieder geval in algemene termen noodzakelijk om een ​​idee te hebben van de fundamenten van de wetenschappen. De moderne natuurkunde ontwikkelt zich snel en mensen van de oudere generatie, degenen die 30-40 jaar geleden op school en aan het instituut hebben gestudeerd, zijn niet bekend met veel van haar functies: ze bestonden toen gewoon niet. En onze jonge lezers hebben nog geen tijd gehad om er meer over te weten te komen: populair-wetenschappelijke literatuur wordt praktisch niet meer gepubliceerd. Daarom vroegen we de oude auteur van het tijdschrift MI Kaganov om te vertellen over atomen en elementaire deeltjes en over de wetten die ze beheersen, over wat materie is. Moisei Isaakovich Kaganov is een theoretisch natuurkundige, auteur en co-auteur van enkele honderden werken over de kwantumtheorie van vaste stoffen, de theorie van metalen en magnetisme. Hij was een vooraanstaand onderzoeker bij het Instituut voor Lichamelijke Problemen. P.L. Kapitsa en professor aan de Staatsuniversiteit van Moskou. MV Lomonosov, lid van de redacties van de tijdschriften "Priroda" en "Kvant". Auteur van vele populair-wetenschappelijke artikelen en boeken. Nu woont hij in Boston (VS).

Wetenschap en leven // Illustraties

De Griekse filosoof Democritus was de eerste die het woord "atoom" uitsprak. Volgens zijn leer zijn atomen ondeelbaar, onverwoestbaar en constant in beweging. Ze zijn oneindig divers, hebben holtes en uitstulpingen, die ze in elkaar grijpen en alle materiële lichamen vormen.

Tabel 1. De belangrijkste kenmerken van elektronen, protonen en neutronen.

Deuterium atoom.

De Engelse natuurkundige Ernst Rutherford wordt terecht beschouwd als de grondlegger van de kernfysica, de doctrine van radioactiviteit en de theorie van de atomaire structuur.

Op de foto: het oppervlak van een wolfraamkristal, 10 miljoen keer vergroot; elk helder punt is zijn afzonderlijke atoom.

Wetenschap en leven // Illustraties

Wetenschap en leven // Illustraties

Terwijl hij werkte aan de totstandkoming van de stralingstheorie, kwam Max Planck in 1900 tot de conclusie dat de atomen van een verwarmde substantie licht moeten uitstralen in porties, quanta, met de actiedimensie (J.c) en energie die evenredig is met de straling frequentie: E = hn.

In 1923 bracht Louis de Broglie Einsteins idee van de dubbele aard van licht - golf-deeltje dualiteit - over op materie: de beweging van een deeltje komt overeen met de voortplanting van een oneindige golf.

Experimenten met diffractie bevestigden op overtuigende wijze de theorie van de Broglie, die beweerde dat de beweging van elk deeltje gepaard gaat met een golf waarvan de lengte en snelheid afhangen van de massa en energie van het deeltje.

Wetenschap en leven // Illustraties

Een ervaren biljarter weet altijd hoe de ballen zullen rollen na een slag en kan ze gemakkelijk in de zak steken. Atomaire deeltjes zijn veel ingewikkelder. Het is onmogelijk om de baan van een vliegend elektron aan te geven: het is niet alleen een deeltje, maar ook een golf, oneindig in de ruimte.

'S Nachts, wanneer er geen wolken aan de lucht zijn, de maan niet zichtbaar is en de lantaarns niet storen, is de lucht gevuld met helder schijnende sterren. U hoeft niet te zoeken naar bekende sterrenbeelden of planeten dicht bij de aarde te zoeken. Kijk gewoon! Probeer je een enorme ruimte voor te stellen die gevuld is met werelden en zich uitstrekt over miljarden miljarden lichtjaren. Alleen vanwege de afstand lijken de werelden punten te zijn, en veel ervan zijn zo ver weg dat ze niet afzonderlijk van elkaar te onderscheiden zijn en opgaan in een nevel. Het lijkt erop dat we ons in het centrum van het universum bevinden. Inmiddels weten we dat dit niet het geval is. De afwijzing van geocentrisme is een grote verdienste van de wetenschap. Het kostte veel moeite om te beseffen dat de kleine aarde beweegt in een willekeurig, schijnbaar ongeselecteerd gebied van grenzeloze (letterlijk!) Ruimte.

Maar het leven begon op aarde. Het ontwikkelde zich zo succesvol dat het in staat was een persoon voort te brengen die in staat was de wereld om hem heen te begrijpen, de wetten te zoeken en te vinden die de natuur beheersen. De prestaties van de mensheid op het gebied van kennis van de natuurwetten zijn zo indrukwekkend dat men zich onwillekeurig trots voelt te behoren tot dit snufje rede, verloren aan de periferie van een gewoon melkwegstelsel.

Gezien de diversiteit van alles wat ons omringt, is het bestaan ​​van algemene wetten verbazingwekkend. Even opvallend is dat alles is opgebouwd uit deeltjes van slechts drie typen - elektronen, protonen en neutronen.

Om, met behulp van de basiswetten van de natuur, waarneembare zaken af ​​te leiden en nieuwe eigenschappen van verschillende stoffen en objecten te voorspellen, zijn complexe wiskundige theorieën ontwikkeld, die helemaal niet gemakkelijk te begrijpen zijn. Maar de contouren van het wetenschappelijke beeld van de wereld kunnen worden begrepen zonder toevlucht te nemen tot een rigoureuze theorie. Hiervoor is natuurlijk verlangen nodig. Maar niet alleen: zelfs een voorkennis zal wat werk moeten verzetten. Het is noodzakelijk om te proberen nieuwe feiten te begrijpen, onbekende verschijnselen, die op het eerste gezicht niet overeenkomen met de bestaande ervaring.

Prestaties van de wetenschap leiden vaak tot het idee dat daarvoor "niets heiligs is": wat gisteren waar was, wordt vandaag verworpen. Met kennis ontstaat inzicht in hoe eerbiedig de wetenschap omgaat met elk greintje opgebouwde ervaring, met welke voorzichtigheid ze vooruitgaat, vooral in die gevallen waarin het nodig is ingesleten ideeën op te geven.

Het doel van dit verhaal is om kennis te maken met de fundamentele kenmerken van de structuur van anorganische stoffen. Ondanks de eindeloze variëteit is hun structuur relatief eenvoudig. Vooral als je ze vergelijkt met elk, zelfs het eenvoudigste levende organisme. Maar één ding hebben ze gemeen: alle levende organismen zijn, net als anorganische stoffen, opgebouwd uit elektronen, protonen en neutronen.

Het is onmogelijk om de onmetelijkheid te vatten: om, althans in algemene termen, kennis te maken met de structuur van levende organismen, is een speciaal verhaal nodig.

INVOERING

De verscheidenheid aan dingen, objecten - alles wat we gebruiken, wat ons omringt, is immens. Niet alleen in hun doel en structuur, maar ook in de materialen die zijn gebruikt om ze te maken - stoffen, zoals ze zeggen, wanneer het niet nodig is om hun functie te benadrukken.

Stoffen, materialen lijken solide en de tastzin bevestigt wat de ogen zien. Het lijkt erop dat er geen uitzonderingen zijn. Stromend water en massief metaal, dus niet van elkaar, lijken in één ding op elkaar: zowel metaal als water zijn solide. Toegegeven, zout of suiker kan worden opgelost in water. Ze vinden een plekje voor zichzelf in het water. Je kunt ook een spijker in een massief lichaam slaan, zoals een houten plank. Met een merkbare inspanning kunt u ervoor zorgen dat de plaats die door de boom werd ingenomen, wordt ingenomen door een ijzeren spijker.

We weten heel goed: je kunt een klein stukje van een massief lichaam afbreken, je kunt bijna elk materiaal slijpen. Soms is het moeilijk, soms gebeurt het spontaan, zonder onze deelname. Stel je voor dat we op het strand zijn, op het zand. We begrijpen dat een zandkorrel verre van het kleinste materiedeeltje is waaruit zand bestaat. Als je het probeert, kun je de zandkorrels verminderen, bijvoorbeeld door het door de rollen te leiden - door twee cilinders van zeer hard metaal. Eenmaal tussen de walsen wordt de zandkorrel in kleinere stukjes vermalen. In feite is dit hoe meel wordt gemaakt van graan in molens.

Nu het atoom stevig onze perceptie van de wereld is binnengedrongen, is het heel moeilijk voor te stellen dat mensen niet wisten of het fragmentatieproces beperkt was of dat de stof voor onbepaalde tijd verpulverd kon worden.

Het is niet bekend wanneer mensen zichzelf deze vraag voor het eerst stelden. Het werd voor het eerst opgetekend in de geschriften van oude Griekse filosofen. Sommigen van hen geloofden dat, ongeacht hoeveel de fractie van de stof is, het in nog kleinere delen kan worden verdeeld - er is geen limiet. Anderen spraken het idee uit dat er de kleinste ondeelbare deeltjes zijn, waaruit alles bestaat. Om te benadrukken dat deze deeltjes de grens van fragmentatie zijn, noemden ze ze atomen (in het oud-Grieks betekent het woord "atoom" ondeelbaar).

Het is noodzakelijk om degenen te noemen die de eersten waren die het idee van het bestaan ​​​​van atomen naar voren brachten. Dit zijn Democritus (geboren omstreeks 460 of 470 v. Chr., op hoge leeftijd gestorven) en Epicurus (341-270 v. Chr.). De atoomwetenschap is dus bijna 2500 jaar oud. Het begrip atomen werd lang niet door iedereen meteen geaccepteerd. Zelfs 150 jaar geleden waren er maar weinig vertrouwen in het bestaan ​​van atomen, zelfs niet onder wetenschappers.

Het punt is dat atomen erg klein zijn. Ze zijn niet alleen met een eenvoudig oog te zien, maar bijvoorbeeld ook met een microscoop die 1000 keer vergroot. Laten we er eens over nadenken: wat is de grootte van de kleinste deeltjes die kunnen worden gezien? Verschillende mensen hebben een ander gezichtsvermogen, maar waarschijnlijk zal iedereen het erover eens zijn dat het onmogelijk is om een ​​deeltje kleiner dan 0,1 millimeter te zien. Daarom is het met behulp van een microscoop mogelijk, zij het met moeite, om deeltjes van ongeveer 0,0001 millimeter of 10-7 meter te zien. Als we de afmetingen van atomen en interatomaire afstanden (10 -10 meter) vergelijken met de lengte die we hebben genomen als de limiet van de mogelijkheid om te zien, zullen we begrijpen waarom elke substantie ons continu lijkt.

2500 jaar is een enorme tijd. Wat er ook in de wereld gebeurde, er waren altijd mensen die zichzelf probeerden te beantwoorden op de vraag hoe de wereld om hen heen werkt. Soms maakten de problemen van de structuur van de wereld zich meer zorgen, soms minder. De geboorte van wetenschap in zijn moderne betekenis vond relatief recent plaats. Wetenschappers hebben geleerd om experimenten op te zetten - om vragen te stellen aan de natuur en de antwoorden ervan te begrijpen, om theorieën te creëren die de resultaten van experimenten beschrijven. Theorieën vereisten rigoureuze wiskundige methoden om tot betrouwbare conclusies te komen. De wetenschap heeft een lange weg afgelegd. Op dit pad, dat voor de natuurkunde ongeveer 400 jaar geleden begon met de werken van Galileo Galilei (1564-1642), werd een oneindige hoeveelheid informatie verkregen over de structuur van materie en de eigenschappen van lichamen van verschillende aard, een oneindig aantal verschillende verschijnselen werden ontdekt en begrepen.

De mensheid heeft niet alleen geleerd om de natuur passief te begrijpen, maar ook om haar voor eigen doeleinden te gebruiken.

We zullen de geschiedenis van de ontwikkeling van atomaire concepten over 2500 jaar en de geschiedenis van de natuurkunde over de afgelopen 400 jaar niet beschouwen. Het is onze taak om zo kort en duidelijk mogelijk te vertellen wat en hoe alles is gebouwd - de objecten om ons heen, lichamen en onszelf.

Zoals eerder vermeld, zijn alle stoffen samengesteld uit elektronen, protonen en neutronen. Ik weet dit al sinds mijn schooltijd, maar het blijft me verbazen dat alles is opgebouwd uit slechts drie soorten deeltjes! Maar de wereld is zo divers! Daarnaast zijn ook de middelen die de natuur gebruikt om te bouwen nogal eentonig.

Een consistente beschrijving van hoe verschillende soorten stoffen zijn opgebouwd, is een complexe wetenschap. Ze gebruikt serieuze wiskunde. Benadrukt moet worden dat er geen andere, eenvoudige theorie is. Maar de fysieke principes die ten grondslag liggen aan het begrip van de structuur en eigenschappen van stoffen, hoewel ze niet triviaal en moeilijk voor te stellen zijn, kunnen nog steeds worden begrepen. Met ons verhaal proberen we iedereen te helpen die geïnteresseerd is in de structuur van de wereld waarin we leven.

SCHERPE METHODE, OF SCHEIDEN EN HERKENNEN

Het lijkt erop dat de meest natuurlijke manier om te begrijpen hoe een bepaald complex apparaat (speelgoed of mechanisme) werkt, is om het uit elkaar te halen, te ontleden in zijn samenstellende delen. Je moet gewoon heel voorzichtig zijn en onthouden dat het veel moeilijker zal zijn om te vouwen. "Breuken is niet bouwen" - zegt volkswijsheid. En nog een ding: waar het apparaat uit bestaat, begrijpen we misschien, maar hoe het werkt is onwaarschijnlijk. Soms is het de moeite waard om één schroef los te draaien, en dat is het - het apparaat stopte met werken. Het is niet zozeer nodig om te demonteren, maar om te begrijpen.

Omdat we het niet hebben over de feitelijke ontbinding van alle objecten, dingen, organismen om ons heen, maar over het denkbeeldige, dat wil zeggen over mentale, en niet over echte, ervaring, dan hoef je je geen zorgen te maken: je zult geen verzamelen. Laten we ook niet beknibbelen op onze inspanningen. Laten we er niet aan denken of het moeilijk of gemakkelijk is om het apparaat in zijn samenstellende delen te ontleden. Wacht even. En hoe weten we dat we de limiet hebben bereikt? Misschien kunnen we verder gaan door meer moeite te doen? We geven aan onszelf toe: we weten niet of we de limiet hebben bereikt. We moeten de algemeen aanvaarde mening gebruiken, in het besef dat dit geen erg betrouwbaar argument is. Maar als je bedenkt dat dit slechts een algemeen aanvaarde mening is, en niet de ultieme waarheid, dan is het gevaar klein.

Het is nu algemeen aanvaard dat elementaire deeltjes dienen als de details waaruit alles is opgebouwd. En toch niet allemaal. Kijkend naar het juiste naslagwerk, zullen we overtuigd zijn: er zijn meer dan driehonderd elementaire deeltjes. De overvloed aan elementaire deeltjes deed ons nadenken over de mogelijkheid van het bestaan ​​van sub-elementaire deeltjes - deeltjes die de elementaire deeltjes zelf vormen. Zo ontstond het idee van quarks. Ze hebben de verbazingwekkende eigenschap dat ze blijkbaar niet in een vrije staat bestaan. Er zijn veel quarks - zes, en elk heeft zijn eigen antideeltje. Misschien is de reis naar de diepten van de materie nog niet voorbij.

Voor ons verhaal is de overvloed aan elementaire deeltjes en het bestaan ​​van sub-elementaire deeltjes onbeduidend. Elektronen, protonen en neutronen zijn direct betrokken bij de constructie van stoffen - alles is alleen van hen gebouwd.

Laten we, voordat we de eigenschappen van echte deeltjes bespreken, nadenken over wat we zouden willen zien, de details waaruit alles is opgebouwd. Als het gaat om wat men graag zou willen zien, moet men natuurlijk rekening houden met de diversiteit aan opvattingen. Laten we een paar eigenschappen uitkiezen die verplicht lijken te zijn.

Ten eerste moeten elementaire deeltjes het vermogen hebben om te combineren tot een verscheidenheid aan structuren.

Ten tweede zou ik willen denken dat elementaire deeltjes onverwoestbaar zijn. Als we weten wat een lange geschiedenis de wereld heeft, is het moeilijk voor te stellen dat de deeltjes waaruit ze is samengesteld sterfelijk zijn.

Ten derde zou ik willen dat de details zelf niet te veel zijn. Als we naar de bouwstenen kijken, kunnen we zien hoeveel verschillende gebouwen kunnen worden gemaakt van dezelfde elementen.

Als we kennis maken met elektronen, protonen en neutronen, zullen we zien dat hun eigenschappen niet in tegenspraak zijn met onze wensen, en het verlangen naar eenvoud komt ongetwijfeld overeen met het feit dat slechts drie soorten elementaire deeltjes deelnemen aan de structuur van alle stoffen.

ELEKTRONEN, PROTONEN, NEUTRONEN

Hier zijn de belangrijkste kenmerken van elektronen, protonen en neutronen. Ze zijn verzameld in tabel 1.

De grootte van de lading wordt gegeven in hangers, de massa is in kilogram (SI-eenheden); de woorden "spin" en "statistieken" zullen hieronder worden uitgelegd.

Laten we eens kijken naar het verschil in de massa van deeltjes: protonen en neutronen zijn bijna 2000 keer zwaarder dan elektronen. Bijgevolg wordt de massa van elk lichaam bijna volledig bepaald door de massa van protonen en neutronen.

Het neutron is, zoals de naam al doet vermoeden, neutraal - de lading is nul. En het proton en het elektron hebben dezelfde lading, maar tegengesteld in teken. Het elektron is negatief geladen en het proton is positief.

Onder de kenmerken van deeltjes is er geen schijnbaar belangrijk kenmerk - hun grootte. Het beschrijven van de structuur van atomen en moleculen, elektronen, protonen en neutronen kan worden beschouwd als materiële punten. De grootte van het proton en neutron zal alleen moeten worden onthouden bij het beschrijven van atoomkernen. Zelfs in vergelijking met de grootte van atomen zijn protonen en neutronen monsterlijk klein (ongeveer 10-16 meter).

In feite komt dit korte gedeelte neer op het presenteren van elektronen, protonen en neutronen als de bouwstenen van alle lichamen in de natuur. We kunnen ons eenvoudig beperken tot tabel 1, maar we moeten begrijpen hoe uit elektronen, protonen en neutronen constructie wordt uitgevoerd, waardoor de deeltjes samensmelten tot complexere structuren en wat deze structuren zijn.

ATOM IS DE GEMAKKELIJKSTE VAN COMPLEXE STRUCTUREN

Er zijn veel atomen. Het bleek nodig en mogelijk te zijn om die op een speciale manier te regelen. Ordenen maakt het mogelijk om het verschil en de overeenkomst van atomen te benadrukken. Redelijke rangschikking van atomen is de verdienste van D.I.Mendelejev (1834-1907), die de periodieke wet formuleerde die zijn naam draagt. Als we ons tijdelijk abstraheren van het bestaan ​​van perioden, dan is het principe van rangschikking van elementen uiterst eenvoudig: ze zijn opeenvolgend gerangschikt volgens het gewicht van atomen. De lichtste is een waterstofatoom. Het laatste natuurlijke (niet kunstmatig gecreëerde) atoom is uranium, dat meer dan 200 keer zwaarder is dan het.

Het begrijpen van de structuur van atomen verklaarde de aanwezigheid van periodiciteit in de eigenschappen van elementen.

Helemaal aan het begin van de 20e eeuw toonde E. Rutherford (1871-1937) overtuigend aan dat bijna alle massa van een atoom geconcentreerd is in zijn kern - een klein (zelfs in vergelijking met een atoom) gebied in de ruimte: de straal van de kern is ongeveer 100 duizend keer kleiner dan de grootte van een atoom. Toen Rutherford zijn experimenten uitvoerde, was het neutron nog niet ontdekt. Met de ontdekking van het neutron werd begrepen dat kernen uit protonen en neutronen bestaan, en het is natuurlijk om een ​​atoom voor te stellen als een kern omringd door elektronen, waarvan het aantal gelijk is aan het aantal protonen in de kern - tenslotte , het atoom als geheel is neutraal. Protonen en neutronen, als het bouwmateriaal van de kern, kregen een algemene naam - nucleonen (uit het Latijn kern - kern). We zullen deze naam gebruiken.

Het aantal nucleonen in de kern wordt meestal aangegeven met de letter EEN... Het is duidelijk dat A = N + Z, waar N is het aantal neutronen in de kern, en Z- het aantal protonen gelijk aan het aantal elektronen in het atoom. Nummer EEN heet atomaire massa, en Z- atoomnummer. Atomen met dezelfde atoomnummers worden isotopen genoemd: in het periodiek systeem bevinden ze zich in dezelfde cel (in het Grieks iso's - Gelijk , topos - een plek). Feit is dat de chemische eigenschappen van isotopen bijna identiek zijn. Als je het periodiek systeem zorgvuldig bekijkt, kun je ervoor zorgen dat, strikt genomen, de rangschikking van de elementen niet overeenkomt met de atoommassa, maar met het atoomnummer. Als er ongeveer 100 elementen zijn, zijn er meer dan 2000 isotopen Het is waar dat veel van hen onstabiel zijn, dat wil zeggen radioactief (van het Latijnse radio-- ik straal, actief- actief), ze vervallen en zenden verschillende straling uit.

De experimenten van Rutherford leidden niet alleen tot de ontdekking van atoomkernen, maar toonden ook aan dat dezelfde elektrostatische krachten in het atoom werken die vergelijkbaar geladen lichamen van elkaar afstoten en tegengesteld geladen lichamen naar elkaar toe trekken (bijvoorbeeld de ballen van een elektroscoop) .

Het atoom is stabiel. Daardoor bewegen elektronen in een atoom rond de kern: de middelpuntvliedende kracht compenseert de aantrekkingskracht. Dit begrijpen leidde tot de creatie van een planetair model van het atoom, waarin de kern de zon is en de elektronen de planeten (vanuit het oogpunt van de klassieke fysica is het planetaire model inconsistent, maar daarover hieronder meer) .

Er zijn een aantal manieren om de grootte van een atoom te schatten. Verschillende schattingen leiden tot vergelijkbare resultaten: de afmetingen van atomen zijn natuurlijk verschillend, maar ongeveer gelijk aan enkele tienden van een nanometer (1 nm = 10 -9 m).

Laten we eerst kijken naar het systeem van elektronen van een atoom.

In het zonnestelsel worden planeten door de zwaartekracht naar de zon getrokken. In het atoom werkt een elektrostatische kracht. Het wordt vaak Coulomb genoemd ter ere van Charles Augustin Coulomb (1736-1806), die vaststelde dat de kracht van interactie tussen twee ladingen omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de afstand tussen hen. Het feit dat twee kosten Q 1 en Q 2 aantrekken of afstoten met een kracht gelijk aan F C = Q 1 Q 2 /R 2 , waar R- de afstand tussen ladingen wordt de "wet van Coulomb" genoemd. Inhoudsopgave " MET" toegewezen aan kracht F door de eerste letter van de achternaam van Coulomb (in het Frans Coulomb). Onder de meest uiteenlopende uitspraken zijn er maar weinig die net zo terecht een wet worden genoemd als de wet van Coulomb: het toepassingsgebied ervan is immers praktisch onbeperkt. Geladen lichamen, ongeacht hun grootte, evenals atomaire en zelfs subatomaire geladen deeltjes - ze trekken allemaal aan of stoten af ​​in overeenstemming met de wet van Coulomb.

EEN RETREAT OP ZWAARTEKRACHT

Een persoon maakt in de vroege kinderjaren kennis met de zwaartekracht. Als hij valt, leert hij de zwaartekracht op de aarde te respecteren. Kennismaking met versnelde beweging begint meestal met de studie van de vrije val van lichamen - de beweging van een lichaam onder invloed van de zwaartekracht.

Tussen twee massalichamen m 1 en m 2 kracht werkt F N = - GM 1 m 2 /R 2 ... Hier R- afstand tussen lichamen, G - zwaartekrachtconstante gelijk aan 6.67259.10 -11 m 3 kg -1 s -2 , de index "N" wordt gegeven ter ere van Newton (1643 - 1727). Deze uitdrukking wordt de wet van de universele zwaartekracht genoemd en benadrukt de universele aard ervan. Kracht F N bepaalt de beweging van sterrenstelsels, hemellichamen en de val van objecten op aarde. De wet van universele zwaartekracht is geldig voor elke afstand tussen lichamen. We zullen geen melding maken van de veranderingen in het beeld van de zwaartekracht die zijn geïntroduceerd door Einsteins algemene relativiteitstheorie (1879-1955).

Zowel de elektrostatische kracht van Coulomb als de zwaartekracht van Newton zijn hetzelfde (als 1 / R 2) afnemen met toenemende afstand tussen lichamen. Hiermee kunt u de werking van beide krachten op elke afstand tussen de lichamen vergelijken. Als de kracht van de Coulomb-afstoting van twee protonen in grootte wordt vergeleken met de kracht van hun zwaartekracht, dan blijkt dat F N / F C = 10 -36 (Q 1 =Q 2 = e P; m 1 = =m 2 =m P). Daarom speelt de zwaartekracht geen rol van betekenis in de structuur van het atoom: die is te klein in vergelijking met de elektrostatische kracht.

Het is niet moeilijk om elektrische ladingen te detecteren en de interactie daartussen te meten. Als de elektrische kracht zo groot is, waarom is het dan niet belangrijk wanneer ze bijvoorbeeld vallen, springen, een bal gooien? Want in de meeste gevallen hebben we te maken met neutrale (ongeladen) instanties. Er zijn altijd veel geladen deeltjes (elektronen, ionen met verschillende tekens) in de ruimte. Onder invloed van een enorme (atomaire schaal) aantrekkelijke elektrische kracht gecreëerd door een geladen lichaam, snellen geladen deeltjes naar zijn bron, kleven aan het lichaam en neutraliseren zijn lading.

GOLF OF DEELTJE? EN GOLF EN DEELTJE!

Het is heel moeilijk om te praten over atomaire en zelfs kleinere, subatomaire deeltjes, vooral omdat hun eigenschappen geen analogen hebben in ons dagelijks leven. Je zou kunnen denken dat de deeltjes waaruit zulke kleine atomen bestaan ​​gemakshalve worden beschouwd als materiële punten. Maar alles bleek veel ingewikkelder.

Deeltje en golf ... Het lijkt zelfs zinloos om te vergelijken, ze zijn zo verschillend.

Waarschijnlijk, als je aan een golf denkt, stel je je allereerst een golvend zeeoppervlak voor. Golven komen van de open zee naar de kust, golflengten - de afstand tussen twee opeenvolgende toppen - kunnen verschillen. Het is gemakkelijk om golven met een lengte in de orde van enkele meters waar te nemen. Bij golven fluctueert uiteraard de watermassa. De golf beslaat een aanzienlijk gebied.

De golf is periodiek in tijd en ruimte. Golflengte ( λ ) is een maat voor ruimtelijke periodiciteit. De periodiciteit van golfbewegingen in de tijd is zichtbaar in de frequentie van aankomst van golftoppen naar de kust, en kan bijvoorbeeld worden gedetecteerd door de oscillatie van de vlotter op en neer. Laten we de periode van de golfbeweging - de tijd waarin een golf passeert - met de letter aanduiden t... Het omgekeerde van de periode heet de frequentie ν = 1/T... De eenvoudigste golven (harmonische) hebben een bepaalde frequentie die niet verandert in de tijd. Elke complexe golfbeweging kan worden weergegeven als een reeks eenvoudige golven (zie Science and Life, nr. 11, 2001). Strikt genomen neemt een eenvoudige golf oneindig veel ruimte in beslag en bestaat hij oneindig lang. Het deeltje, zoals we het ons voorstellen, en de golf zijn absoluut verschillend.

Sinds de tijd van Newton is er een debat over de aard van licht. Wat licht is, is een verzameling deeltjes (lichaampjes, van het Latijn corpusculum- lichaam) of golven? Theorieën hebben lang geconcurreerd. De golftheorie won: de corpusculaire theorie kon de experimentele feiten (interferentie en diffractie van licht) niet verklaren. De golftheorie ging gemakkelijk om met rechtlijnige voortplanting van een lichtstraal. Een belangrijke rol werd gespeeld door het feit dat de golflengte van licht in alledaagse termen erg klein is: het golflengtebereik van zichtbaar licht loopt van 380 tot 760 nanometer. Kortere elektromagnetische golven zijn ultraviolet, röntgenstralen en gammastralen, en langere zijn infrarood, millimeter, centimeter en alle andere radiogolven.

Tegen het einde van de 19e eeuw leek de overwinning van de golftheorie van het licht op de corpusculaire theorie definitief en onherroepelijk. De twintigste eeuw heeft echter serieuze aanpassingen gemaakt. Het leek op licht of golven of deeltjes. Het bleek - zowel golven als deeltjes. Voor lichtdeeltjes, voor zijn quanta, zoals ze zeggen, werd een speciaal woord uitgevonden - "foton". Het woord "quantum" komt van het Latijnse woord quantum- hoeveel, en "foton" - van het Griekse woord foto's - licht. Woorden die de naam van deeltjes aanduiden, hebben in de meeste gevallen een einde hij... Verrassend genoeg gedraagt ​​licht zich in sommige experimenten als golven, terwijl het zich in andere als een stroom deeltjes gedraagt. Geleidelijk aan was het mogelijk om een ​​theorie te bouwen die voorspelt hoe, in welk experiment, licht zich zal gedragen. Op dit moment wordt deze theorie door iedereen geaccepteerd, het verschillende gedrag van licht is niet langer verrassend.

De eerste stappen zijn altijd bijzonder moeilijk. Ik moest ingaan tegen de gevestigde opinie in de wetenschap, om uitspraken te doen die ketterij leken. Echte wetenschappers geloven echt in de theorie die ze gebruiken om de waargenomen verschijnselen te beschrijven. Het is erg moeilijk om de geaccepteerde theorie los te laten. De eerste stappen werden gezet door Max Planck (1858-1947) en Albert Einstein (1879-1955).

Volgens Planck - Einstein is het in afzonderlijke delen, quanta, dat licht wordt uitgezonden en geabsorbeerd door materie. De energie die door een foton wordt gedragen, is evenredig met zijn frequentie: E = H. Beeldverhouding H noemde de constante van Planck naar de Duitse natuurkundige die hem in 1900 in de stralingstheorie introduceerde. En al in het eerste derde deel van de twintigste eeuw werd het duidelijk dat de constante van Planck een van de belangrijkste wereldconstanten is. Uiteraard werd er zorgvuldig gemeten: H= 6.6260755.10 -34 J.S.

Is een kwantum van licht veel of weinig? De frequentie van zichtbaar licht is in de orde van 10 14 s -1. Bedenk dat de frequentie en golflengte van licht gerelateerd zijn aan de relatie ν = C/ , waar met= 299792458.10 10 m / s (precies) - de snelheid van het licht in een vacuüm. Quantum energie Hν ligt, zoals gemakkelijk te zien is, in de orde van 10 -18 J. Door deze energie kan een massa van 10-13 gram worden verhoogd tot een hoogte van 1 centimeter. Op menselijke schaal is het monsterlijk klein. Maar dit is een massa van 10 14 elektronen. In de microwereld totaal andere schalen! Een mens kan natuurlijk geen massa van 10 -13 gram voelen, maar het menselijk oog is zo gevoelig dat het individuele lichtquanta kan zien - we waren hiervan overtuigd door een reeks subtiele experimenten uit te voeren. Onder normale omstandigheden onderscheidt een persoon de "korreligheid" van licht niet en ziet het als een continue stroom.

Wetende dat licht zowel een corpusculair als een golfkarakter heeft, is het gemakkelijker voor te stellen dat "echte" deeltjes ook golfeigenschappen hebben. Voor het eerst werd een dergelijke ketterse gedachte uitgedrukt door Louis de Broglie (1892-1987). Hij probeerde niet te achterhalen wat de aard van de golf is, waarvan hij de kenmerken voorspelde. Volgens zijn theorie, een deeltje van massa m vliegen met een snelheid v, komt overeen met een golf met een golflengte l = hmv en frequentie ν = E/H, waar E = mv 2/2 is de energie van het deeltje.

Verdere ontwikkeling van de atoomfysica leidde tot een begrip van de aard van golven die de beweging van atomaire en subatomaire deeltjes beschrijven. Er ontstond een wetenschap die "kwantummechanica" werd genoemd (in de beginjaren werd het vaker golfmechanica genoemd).

Kwantummechanica is van toepassing op de beweging van microscopisch kleine deeltjes. Bij het beschouwen van de beweging van gewone lichamen (bijvoorbeeld details van mechanismen), heeft het geen zin om rekening te houden met kwantumcorrecties (correcties vanwege de golfeigenschappen van materie).

Een van de manifestaties van de golfbeweging van deeltjes is hun afwezigheid van een baan. Om de baan te laten bestaan, is het noodzakelijk dat het deeltje op elk moment een bepaalde coördinaat en een bepaalde snelheid heeft. Maar dit is precies wat de kwantummechanica verbiedt: een deeltje kan niet tegelijkertijd een bepaalde coördinaatwaarde hebben NS en een bepaalde snelheidswaarde v... hun onzekerheden Dx en Dv gerelateerd aan de onzekerheidsrelatie ontdekt door Werner Heisenberg (1901-1974): D NS NS v ~ h / m, waar m is de massa van het deeltje, en H - De constante van Planck. De constante van Planck wordt vaak het universele "actie"-kwantum genoemd. Zonder de term te specificeren actie, let op het epitheton universeel... Hij benadrukt dat de onzekerheidsrelatie altijd waar is. Als we de bewegingsvoorwaarden en de massa van een deeltje kennen, is het mogelijk om in te schatten wanneer het nodig is om rekening te houden met de kwantumwetten van beweging (met andere woorden, wanneer de golfeigenschappen van deeltjes en hun gevolg - de onzekerheidsrelaties) niet kunnen worden verwaarloosd, en wanneer het heel goed mogelijk is om de klassieke bewegingswetten te gebruiken. Laten we benadrukken: als het kan, dan is het nodig, aangezien de klassieke mechanica veel eenvoudiger is dan de kwantummechanica.

Let op het feit dat de constante van Planck wordt gedeeld door de massa (ze zijn opgenomen in de combinatie u / m). Hoe groter de massa, hoe minder de rol van kwantumwetten.

Om te voelen wanneer het zeker mogelijk is om kwantumeigenschappen te verwaarlozen, zullen we proberen de grootte van de onzekerheden D . te schatten NS en D v... Als D NS en D v verwaarloosbaar zijn in vergelijking met hun gemiddelde (klassieke) waarden, beschrijven de formules van de klassieke mechanica perfect de beweging, zo niet klein, dan is het noodzakelijk om kwantummechanica te gebruiken. Het heeft geen zin rekening te houden met kwantumonzekerheid, zelfs niet wanneer andere redenen (in het kader van de klassieke mechanica) tot grotere onzekerheid leiden dan de Heisenberg-relatie.

Laten we een voorbeeld bekijken. Houd in gedachten dat we de mogelijkheid willen laten zien om klassieke mechanica te gebruiken, overweeg een "deeltje" met een massa van 1 gram en een grootte van 0,1 millimeter. Op menselijke schaal is het een korrelig, licht, klein deeltje. Maar het is 10-24 keer zwaarder dan een proton en een miljoen keer groter dan een atoom!

Laat "ons" graan bewegen in een vat gevuld met waterstof. Als een korrel snel genoeg vliegt, lijkt het ons dat het met een bepaalde snelheid in een rechte lijn beweegt. Deze indruk is onjuist: door de impact van waterstofmoleculen op een korrel, verandert de snelheid ervan bij elke impact enigszins. Laten we schatten hoeveel.

Laat de waterstoftemperatuur 300 K zijn (we meten de temperatuur altijd op een absolute schaal, op een Kelvin-schaal; 300 K = 27 o С). Door de temperatuur in Kelvin te vermenigvuldigen met de Boltzmann-constante k B, = 1.381,10 -16 J / K, we zullen het uitdrukken in energie-eenheden. De verandering in de snelheid van een korrel kan worden berekend met behulp van de wet van behoud van momentum. Bij elke botsing van een korrel met een waterstofmolecuul verandert de snelheid met ongeveer 10-18 cm / s. De verandering is volledig willekeurig en in een willekeurige richting. Daarom is het natuurlijk om de waarde 10 -18 cm / s te beschouwen als een maat voor de klassieke onzekerheid van de korrelsnelheid (D v) cl voor dit geval. Dus (D v) cl = 10 -18 cm/s. De locatie van de korrel is blijkbaar erg moeilijk te bepalen met een nauwkeurigheid groter dan 0,1 van zijn grootte. We nemen (D NS) cl = 10 -3 cm Tenslotte, (D NS) cl (D v) cl = 10 -3 .10 -18 = 10 -21. Het lijkt een zeer kleine waarde. In ieder geval zijn de onzekerheden in snelheid en coördinaten zo klein dat de gemiddelde beweging van de korrel kan worden beschouwd. Maar vergeleken met de kwantumonzekerheid gedicteerd door de Heisenberg-relatie (D NS NS v= 10 -27), is de klassieke heterogeniteit enorm - in dit geval overschrijdt ze het met een factor een miljoen.

Conclusie: bij het beschouwen van de beweging van een korrel is het niet nodig om rekening te houden met zijn golfeigenschappen, dat wil zeggen met het bestaan ​​van een kwantumonzekerheid van de coördinaat en snelheid. Als het gaat om de beweging van atomaire en subatomaire deeltjes, verandert de situatie dramatisch.

Neutrino, een ongelooflijk klein deeltje van het heelal, houdt al bijna een eeuw de aandacht van wetenschappers vast. Voor neutrino-onderzoek zijn meer Nobelprijzen toegekend dan voor werk aan andere deeltjes, en voor het onderzoek ervan worden enorme installaties gebouwd met het budget van kleine staten. Alexander Nozik, senior onderzoeker aan het Instituut voor Nucleair Onderzoek van de Russische Academie van Wetenschappen, docent aan het Moskouse Instituut voor Natuurkunde en Technologie en een deelnemer aan het Troitsk Nu-Masses neutrino massale zoekexperiment, vertelt hoe het te bestuderen, maar vooral , hoe je het überhaupt kunt vangen.

Het raadsel van gestolen energie

De geschiedenis van de studie van neutrino's laat zich lezen als een boeiend detectiveverhaal. Dit deeltje heeft herhaaldelijk de deductieve vermogens van wetenschappers getest: niet elk raadsel kon onmiddellijk worden opgelost, en sommige zijn nog niet opgelost. Begin met de geschiedenis van de ontdekking. Aan het einde van de 19e eeuw begon men verschillende soorten radioactief verval te bestuderen, en het is niet verwonderlijk dat wetenschappers in de jaren twintig niet alleen instrumenten in hun arsenaal hadden om het verval zelf te registreren, maar ook om de energie van uitgezonden straling te meten. deeltjes, zij het niet bijzonder nauwkeurig volgens de huidige normen. ... Met de toename van de nauwkeurigheid van de instrumenten groeide de vreugde van wetenschappers en verbijstering, ook met bètaverval, waarbij een elektron ontsnapt uit een radioactieve kern en de kern zelf van lading verandert. Zo'n verval wordt twee-deeltjes genoemd, omdat er twee deeltjes in worden gevormd - een nieuwe kern en een elektron. Elke middelbare scholier zal uitleggen dat het mogelijk is om de energie en momenta van de fragmenten in zo'n verval nauwkeurig te bepalen, met behulp van de behoudswetten en de massa's van deze fragmenten te kennen. Met andere woorden, de energie van bijvoorbeeld een elektron zal altijd hetzelfde zijn in elk verval van de kern van een bepaald element. In de praktijk werd een heel ander beeld waargenomen. De energie van de elektronen was niet alleen niet gefixeerd, maar ook uitgesmeerd in een continu spectrum tot nul, wat wetenschappers verbijsterde. Dit kan alleen het geval zijn als iemand energie steelt van bètaverval. Maar er lijkt niemand te zijn om het te stelen.

Na verloop van tijd werden de instrumenten steeds nauwkeuriger en al snel was de mogelijkheid om zo'n anomalie toe te schrijven aan de fout van de apparatuur verdwenen. Zo kwam het raadsel tevoorschijn. Op zoek naar de aanwijzingen hebben wetenschappers verschillende, naar de huidige maatstaven zelfs volkomen absurde aannames naar voren gebracht. Zo heeft Niels Bohr zelf een serieuze uitspraak gedaan dat behoudswetten niet werken in de wereld van elementaire deeltjes. Wolfgang Pauli redde de dag in 1930. Hij kon niet naar de conferentie van natuurkundigen in Tübingen komen en, niet in staat om op afstand deel te nemen, stuurde hij een brief, waarin hij vroeg om voorgelezen te worden. Hier volgen fragmenten ervan:

“Geachte radioactieve dames en heren. Ik vraag u aandachtig te luisteren op het meest geschikte moment van de boodschapper die deze brief heeft afgeleverd. Hij zal je vertellen dat ik een geweldig hulpmiddel heb gevonden voor behoudswetten en correcte statistieken. Het bestaat in de mogelijkheid van het bestaan ​​van elektrisch neutrale deeltjes ... De continuïteit van het Β-spectrum zal duidelijk worden als we aannemen dat tijdens Β-verval zo'n "neutron" samen met elk elektron wordt uitgezonden, en de som van de energieën van het “neutron” en het elektron is constant…”

Aan het einde van de brief stonden de volgende regels:

“Neem geen risico - win niet. De ernst van de situatie bij het beschouwen van het continue -spectrum wordt bijzonder helder na de woorden van prof. Debye vertelde me met spijt: "Oh, beter om dit alles niet te zien ... als nieuwe belastingen." Daarom moet elk pad naar verlossing serieus worden besproken. Dus, beste radioactieve mensen, test dit en oordeel."

Later sprak Pauli zelf zijn vrees uit dat, hoewel zijn idee de fysica van de microwereld redt, een nieuw deeltje nooit experimenteel zal worden ontdekt. Ze zeggen dat hij zelfs met zijn collega's argumenteerde dat als er een deeltje is, het niet mogelijk zal zijn om het tijdens hun leven te detecteren. In de daaropvolgende jaren creëerde Enrico Fermi een theorie van bètaverval waarbij een deeltje betrokken was dat hij het neutrino noemde, wat uitstekend overeenkwam met het experiment. Daarna twijfelde niemand meer aan het bestaan ​​van het hypothetische deeltje. In 1956, twee jaar voor Pauli's dood, werden neutrino's experimenteel gedetecteerd in omgekeerd bètaverval door een groep Frederick Reines en Clyde Cowen (Reines ontving hiervoor de Nobelprijs).

Het geval van de ontbrekende zonne-neutrino's

Zodra duidelijk werd dat neutrino's, hoewel moeilijk, maar nog steeds mogelijk te registreren, begonnen wetenschappers te proberen neutrino's van buitenaardse oorsprong te vangen. Hun meest voor de hand liggende bron is de zon. Daarin vinden voortdurend kernreacties plaats en er kan worden berekend dat ongeveer 90 miljard zonne-neutrino's per seconde elke vierkante centimeter van het aardoppervlak passeren.

In die tijd was de radiochemische methode de meest effectieve methode om zonneneutrino's te vangen. De essentie ervan is als volgt: het zonne-neutrino arriveert bij de aarde, interageert met de kern; het blijkt bijvoorbeeld een 37Ar-kern en een elektron te zijn (het was deze reactie die werd gebruikt in het experiment van Raymond Davis, waarvoor hij later de Nobelprijs kreeg). Daarna kunnen we, door het aantal argonatomen te tellen, zeggen hoeveel neutrino's tijdens de blootstelling interageerden in het volume van de detector. In de praktijk ligt het natuurlijk niet zo eenvoudig. Het moet duidelijk zijn dat het nodig is om enkele argonatomen te tellen in een doel met een gewicht van honderden tonnen. De massaverhouding is ongeveer hetzelfde als tussen de massa van een mier en de massa van de aarde. Op dat moment werd ontdekt dat ⅔ zonne-neutrino's waren gestolen (de gemeten flux bleek drie keer minder te zijn dan de voorspelde).

Natuurlijk viel de verdenking in de eerste plaats op de zon zelf. Over zijn innerlijk leven kunnen we immers alleen aan indirecte tekenen oordelen. Het is niet bekend hoe er neutrino's op worden geproduceerd, en het is zelfs mogelijk dat alle modellen van de zon niet kloppen. Er werden veel verschillende hypothesen besproken, maar uiteindelijk begonnen wetenschappers te leunen op het idee dat het uiteindelijk niet de zon was, maar de sluwe aard van de neutrino's zelf.

Een kleine historische uitweiding: in de periode tussen de experimentele ontdekking van neutrino's en experimenten met de studie van zonne-neutrino's, vonden er nog meer interessante ontdekkingen plaats. Eerst werden antineutrino's ontdekt en het werd bewezen dat neutrino's en antineutrino's op verschillende manieren deelnemen aan interacties. Bovendien zijn alle neutrino's in alle interacties altijd linkshandig (de projectie van de spin op de bewegingsrichting is negatief), en zijn alle antineutrino's rechtshandig. Deze eigenschap wordt niet alleen bij alle elementaire deeltjes alleen in neutrino's waargenomen, het geeft ook indirect aan dat ons heelal in principe niet symmetrisch is. Ten tweede werd gevonden dat elk geladen lepton (elektron, muon en tau-lepton) zijn eigen type of smaak van neutrino's heeft. Bovendien interageren neutrino's van elk type alleen met hun eigen lepton.

Laten we teruggaan naar ons zonneprobleem. In de jaren vijftig werd gesuggereerd dat de lepton-smaak (een soort neutrino) niet hoeft te blijven bestaan. Dat wil zeggen, als een elektronenneutrino in één reactie is geboren, kan het neutrino op weg naar een andere reactie van kleding veranderen en rennen als een muonische. Dit zou het gebrek aan zonne-neutrino's in radiochemische experimenten kunnen verklaren die alleen gevoelig zijn voor elektronenneutrino's. Deze hypothese werd briljant bevestigd door metingen van de zonne-neutrinoflux in scintillatie-experimenten met een groot waterdoel SNO en Kamiokande (waarvoor ze onlangs nog een Nobelprijs ontvingen). In deze experimenten wordt niet langer het omgekeerde bètaverval bestudeerd, maar de neutrino-verstrooiingsreactie, die niet alleen met elektronen, maar ook met muon-neutrino's kan plaatsvinden. Toen, in plaats van een flux van elektronenneutrino's, de totale flux van alle soorten neutrino's begon te meten, bevestigden de resultaten perfect de overgang van neutrino's van het ene type naar het andere, of neutrino-oscillaties.

Moordpoging op het standaardmodel

De ontdekking van neutrino-oscillaties, die één probleem had opgelost, creëerde verschillende nieuwe. Waar het op neerkomt is dat sinds de dagen van Pauli neutrino's werden beschouwd als massaloze deeltjes zoals fotonen, en dit vond iedereen goed. Pogingen om de neutrinomassa te meten gingen door, maar zonder veel enthousiasme. Trillingen hebben alles veranderd, want voor hun bestaan ​​is massa, zij het klein, onmisbaar. De ontdekking van massa in neutrino's verheugde de onderzoekers natuurlijk, maar stelde theoretici voor een raadsel. Ten eerste passen massieve neutrino's niet in het standaardmodel van de deeltjesfysica, dat wetenschappers sinds het begin van de 20e eeuw hebben gebouwd. Ten tweede wordt dezelfde mysterieuze linkshandigheid van neutrino's en rechtshandigheid van antineutrino's alleen goed verklaard voor massaloze deeltjes. In aanwezigheid van massa zouden linkshandige neutrino's met enige waarschijnlijkheid overgaan in rechtshandige, dat wil zeggen antideeltjes, de schijnbaar onwrikbare wet van behoud van het leptongetal schenden, of zelfs veranderen in een soort neutrino's die niet deelnemen aan de interactie. Tegenwoordig worden dergelijke hypothetische deeltjes gewoonlijk steriele neutrino's genoemd.

Super-Kamiokande Neutrino Detector © Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), de Universiteit van Tokyo

Natuurlijk werd de experimentele zoektocht naar de neutrinomassa onmiddellijk abrupt hervat. Maar meteen rees de vraag: hoe meet je de massa van datgene wat op geen enkele manier kan worden opgevangen? Er is maar één antwoord: vang helemaal geen neutrino's. Tot op heden zijn twee richtingen het meest actief ontwikkeld: de directe zoektocht naar de neutrinomassa in bètaverval en de waarneming van neutrinoloos dubbel bètaverval. In het eerste geval is het idee heel eenvoudig. De kern vervalt met de emissie van een elektron en een neutrino. Het is niet mogelijk om een ​​neutrino te vangen, maar het is mogelijk om een ​​elektron met zeer hoge nauwkeurigheid te vangen en te meten. Het elektronenspectrum bevat ook informatie over de neutrinomassa. Zo'n experiment is een van de moeilijkste in de deeltjesfysica, maar tegelijkertijd is het absolute pluspunt dat het gebaseerd is op de basisprincipes van behoud van energie en momentum, en het resultaat hangt van weinig af. Momenteel is de beste limiet voor de neutrinomassa ongeveer 2 eV. Dit is 250 duizend keer minder dan die van een elektron. Dat wil zeggen, de massa zelf werd niet gevonden, maar alleen beperkt door het bovenframe.

Met dubbel bètaverval is het ingewikkelder. Als we aannemen dat een neutrino tijdens een spin-flip verandert in een antineutrino (dit model is genoemd naar de Italiaanse natuurkundige Ettore Majorana), dan is een proces mogelijk wanneer twee bètaverval gelijktijdig plaatsvinden in de kern, maar neutrino's vliegen er niet uit, maar contract. De waarschijnlijkheid van een dergelijk proces hangt samen met de neutrinomassa. De bovengrenzen in dergelijke experimenten zijn beter - 0,2‒0,4 eV - maar zijn afhankelijk van het fysieke model.

Het enorme neutrinoprobleem is nog niet opgelost. De Higgs-theorie kan zulke kleine massa's niet verklaren. De essentiële complicatie ervan is vereist, of de betrokkenheid van wat meer sluwe wetten volgens welke neutrino's interageren met de rest van de wereld. Natuurkundigen die betrokken zijn bij de studie van neutrino's krijgen vaak de vraag: "Hoe kan de studie van neutrino's de gemiddelde man op straat helpen? Welk (financieel) voordeel kan uit dit deeltje worden gehaald?" Natuurkundigen halen hun schouders op. En ze weten het echt niet. Ooit behoorde de studie van halfgeleiderdiodes tot de puur fundamentele natuurkunde, zonder enige praktische toepassing. Het verschil is dat de technologieën die worden ontwikkeld om moderne experimenten op het gebied van neutrinofysica te maken, momenteel veel worden gebruikt in de industrie, dus elke cent die in dit gebied wordt geïnvesteerd, betaalt zich vrij snel terug. Er zijn nu verschillende experimenten in de wereld waarvan de schaal vergelijkbaar is met de schaal van de Large Hadron Collider; deze experimenten zijn uitsluitend gericht op het bestuderen van de eigenschappen van neutrino's. In welke van hen het mogelijk zal zijn om een ​​nieuwe pagina in de natuurkunde te openen, is niet bekend, maar het zal zeker worden geopend.

Wat weten we over deeltjes kleiner dan een atoom? En wat is het kleinste deeltje in het heelal?

De wereld om ons heen ... Wie van ons heeft zijn betoverende schoonheid niet bewonderd? De bodemloze nachtelijke hemel, bezaaid met miljarden fonkelende mysterieuze sterren en de warmte van het zachte zonlicht. Smaragdgroene velden en bossen, onstuimige rivieren en eindeloze zeegebieden. Schitterende toppen van majestueuze bergen en weelderige alpenweiden. Ochtenddauw en nachtegaaltriller bij dageraad. Een geurige roos en het stille geruis van een beek. Een brandende zonsondergang en zacht geritsel van een berkenbos...

Is het mogelijk om iets mooiers te bedenken dan de wereld om ons heen?! Sterker en indrukwekkender? En tegelijkertijd kwetsbaarder en teder? Dit alles is de wereld waar we ademen, liefhebben, verheugen, verheugen, lijden en verdrietig ... Dit alles is onze wereld. De wereld waarin we leven, die we voelen, die we zien en die we op de een of andere manier begrijpen.

Het is echter veel gevarieerder en complexer dan het op het eerste gezicht lijkt. We weten dat weelderige weiden er niet zouden zijn geweest zonder een fantastische rel van eindeloze ronde dans van flexibel groen gras, weelderige bomen gekleed in smaragdgroene gewaden - zonder veel bladeren aan hun takken en gouden stranden - zonder talloze sprankelende zandkorrels die knarsten onder blote voeten in de stralen van de zachte zomerzon. Het grote bestaat altijd uit het kleine. Klein - van nog kleiner. En er is waarschijnlijk geen limiet aan deze reeks.

Daarom zijn graskorrels en zandkorrels op hun beurt samengesteld uit moleculen die zijn gevormd uit atomen. Atomen bevatten, zoals u weet, elementaire deeltjes - elektronen, protonen en neutronen. Maar zij, zoals men gelooft, zijn niet de laatste instantie. De moderne wetenschap beweert dat protonen en neutronen bijvoorbeeld zijn samengesteld uit hypothetische energiebundels - quarks. Er is een aanname dat er een nog kleiner deeltje is - preon, tot nu toe onzichtbaar, onbekend, maar verondersteld.

De wereld van moleculen, atomen, elektronen, protonen, neutronen, fotonen, enz. het is gebruikelijk om te bellen microwereld... Hij is de basis macrokosmos- de wereld van de mens en waarden die daarmee in overeenstemming zijn op onze planeet en megawereld- de wereld van sterren, sterrenstelsels, het heelal en de ruimte. Al deze werelden zijn met elkaar verbonden en bestaan ​​niet zonder elkaar.

We hebben de megawereld al ontmoet in het verslag van onze eerste expeditie. “Adem van het Universum. De eerste reis " en we hebben al een idee van verre sterrenstelsels en het heelal. Op die onveilige reis ontdekten we de wereld van donkere materie en donkere energie, leerden we de diepten van zwarte gaten kennen, bereikten we de toppen van sprankelende quasars en ontsnapten we op wonderbaarlijke wijze aan de oerknal en niet minder grote compressie. Het universum verscheen voor ons in al zijn schoonheid en grootsheid. Tijdens onze reis realiseerden we ons dat sterren en sterrenstelsels niet vanzelf verschenen, maar nauwgezet, gedurende miljarden jaren, werden gevormd uit deeltjes en atomen.

Het zijn deeltjes en atomen die de hele wereld om ons heen vormen. Zij zijn het, in hun talloze en diverse combinaties, die voor ons kunnen verschijnen, hetzij in de vorm van een prachtige Hollandse roos, hetzij in de vorm van een zware hoop Tibetaanse rotsen. Alles wat we zien bestaat uit deze raadselachtige vertegenwoordigers van het mysterieuze microwereld. Waarom "mysterieus" en waarom "mysterieus"? Omdat de mensheid helaas nog steeds heel, heel weinig weet over deze wereld en over haar vertegenwoordigers.

Het is onmogelijk om de moderne wetenschap van de microwereld voor te stellen zonder het elektron, proton of neutron te noemen. In elk referentiemateriaal over natuurkunde of scheikunde zullen we hun massa vinden met een nauwkeurigheid van de negende decimaal, hun elektrische lading, levensduur, enz. Volgens deze naslagwerken heeft een elektron bijvoorbeeld een massa van 9,10938291 (40) x 10-31 kg, een elektrische lading - minus 1,602176565 (35) x 10 -19 C, een levensduur - oneindig of minimaal 4,6 x 10 26 jaar oud (Wikipedia).

De nauwkeurigheid van het bepalen van de parameters van het elektron is indrukwekkend, en trots op de wetenschappelijke prestaties van de beschaving vervult ons hart! Toegegeven, tegelijkertijd sluipen er enkele twijfels naar binnen, die met alle verlangen niet helemaal weg kunnen worden gejaagd. Het bepalen van de massa van een elektron gelijk aan een miljard - miljard - miljardste deel van een kilogram, en zelfs wegen tot op de negende decimaal is, denk ik, niet eenvoudig, evenals het meten van de levensduur van een elektron op 4.600.000.000.000.000.000.000.000.000.000 jaar.

Bovendien heeft nog nooit iemand dit elektron gezien. Met de modernste microscopen kun je alleen een elektronenwolk rond de kern van een atoom zien, waarbinnen, zoals wetenschappers denken, een elektron met grote snelheid beweegt (Fig. 1). We weten nog niet zeker de grootte van het elektron, noch zijn vorm, noch de snelheid van zijn rotatie. In werkelijkheid weten we heel weinig over het elektron, evenals over het proton en het neutron. We kunnen alleen maar gissen en gissen. Helaas zijn dit vandaag al onze mogelijkheden.

Rijst. 1. Foto van elektronenwolken, verkregen door natuurkundigen van het Kharkov Institute of Physics and Technology in september 2009

Maar een elektron of een proton zijn de kleinste elementaire deeltjes waaruit een atoom van een stof bestaat. En als onze technische middelen om de microwereld te bestuderen ons nog niet toelaten om deeltjes en atomen te zien, beginnen we misschien met iets b O steeds bekender? Bijvoorbeeld met een molecuul! Het is opgebouwd uit atomen. Een molecuul is een groter en begrijpelijker object, dat waarschijnlijk dieper zal worden bestudeerd.

Helaas moet ik je weer teleurstellen. Moleculen zijn voor ons alleen begrijpelijk op papier in de vorm van abstracte formules en tekeningen van hun beoogde structuur. Tot nu toe kunnen we ook geen duidelijk beeld krijgen van een molecuul met uitgesproken bindingen tussen atomen.

In augustus 2009 slaagden Europese onderzoekers er met behulp van de technologie van atoomkrachtmicroscopie voor het eerst in om een ​​beeld te krijgen van de structuur van een vrij groot molecuul pentaceen (C 22 H 14). De modernste technologie maakte het mogelijk om slechts vijf ringen te zien die de structuur van deze koolwaterstof bepalen, evenals vlekken van individuele koolstof- en waterstofatomen (Fig. 2). En dit is alles wat we kunnen doen voor nu ...

Rijst. 2. Structurele weergave van het pentaceenmolecuul (boven)

en haar foto (hieronder)

Aan de ene kant stellen de verkregen foto's ons in staat om te beweren dat het pad dat door chemische wetenschappers is gekozen, en dat de samenstelling en structuur van moleculen beschrijft, niet langer twijfelachtig is, maar aan de andere kant kunnen we alleen maar raden dat

Hoe gebeurt immers de combinatie van atomen in een molecuul, en elementaire deeltjes in een atoom? Waarom zijn deze atomaire en moleculaire bindingen stabiel? Hoe worden ze gevormd, welke krachten ondersteunen ze? Hoe ziet een elektron, proton of neutron eruit? Wat is hun structuur? Wat is een atoomkern? Hoe gaan een proton en een neutron met elkaar om in dezelfde ruimte en waarom stoten ze er een elektron uit?

Er zijn veel van dit soort vragen. Antwoorden ook. Het is waar dat veel van de antwoorden alleen gebaseerd zijn op veronderstellingen die nieuwe vragen oproepen.

Mijn allereerste pogingen om de geheimen van de microwereld te doorgronden stuitten op een nogal oppervlakkige weergave door de moderne wetenschap van veel fundamentele kennis over de structuur van objecten van de microwereld, over de principes van hun functioneren, over de systemen van hun onderlinge verbindingen en relaties. Het bleek dat de mensheid nog steeds niet goed begrijpt hoe de kern van een atoom en zijn samenstellende deeltjes - elektronen, protonen en neutronen - zijn gerangschikt. We hebben alleen een algemeen idee van wat er feitelijk gebeurt in het proces van splijting van een atoomkern, welke gebeurtenissen zich kunnen voordoen tijdens een lang verloop van dit proces.

De studie van kernreacties was beperkt tot het observeren van de processen en het vaststellen van bepaalde, experimenteel afgeleide, oorzaak-en-gevolgrelaties. Onderzoekers hebben geleerd om alleen te identificeren gedrag bepaalde deeltjes met een of andere impact. Dat is alles! Zonder hun structuur te begrijpen, zonder de mechanismen van interactie te onthullen! Alleen gedrag! Op basis van dit gedrag werden de afhankelijkheden van bepaalde parameters bepaald en, voor een groter belang, werden deze experimentele gegevens gehuld in wiskundige formules met meerdere verdiepingen. Dat is de hele theorie!

Helaas was dit genoeg om moedig te beginnen met het bouwen van kerncentrales, verschillende versnellers, versnellers en het maken van atoombommen. Na de primaire kennis over nucleaire processen te hebben ontvangen, deed de mensheid onmiddellijk mee aan een ongekende race om het bezit van krachtige energie onder haar controle.

Het aantal landen dat gewapend is met nucleair potentieel groeide met grote sprongen. Talloze kernraketten keken dreigend naar hun onvriendelijke buren. Kerncentrales begonnen te verschijnen, die voortdurend goedkope elektrische energie opwekten. Enorme fondsen werden besteed aan de nucleaire ontwikkeling van steeds meer nieuwe ontwerpen. De wetenschap, die in de atoomkern probeert te kijken, heeft met grote inspanning supermoderne deeltjesversnellers gebouwd.

De materie bereikte echter niet de structuur van het atoom en zijn kern. Passie voor de zoektocht naar steeds meer nieuwe deeltjes en het nastreven van de Nobel-regalia overschaduwde de diepgaande studie van de structuur van de atoomkern en de deeltjes die erin zitten.

Maar oppervlakkige kennis over nucleaire processen manifesteerde zich onmiddellijk negatief tijdens de werking van kernreactoren en veroorzaakte in een aantal situaties het optreden van spontane nucleaire kettingreacties.

Deze lijst bevat de data en plaatsen van optreden van spontane kernreacties:

08.21.1945 jaar. VS, Los Alamos Nationaal Laboratorium.

21-05-1946. VS, Los Alamos Nationaal Laboratorium.

15-03-1953 jaar. USSR, Chelyabinsk-65, PA "Mayak".

21.04.1953 jaar. USSR, Chelyabinsk-65, PA "Mayak".

16 juni 1958. VS, Oak Ridge, Y-12 radiochemische fabriek.

15-10-1958. Joegoslavië, B. Kidrich Instituut.

30-12-1958 VS, Los Alamos Nationaal Laboratorium.

01/03/1963. USSR, Tomsk-7, Siberian Chemical Combine.

23-07-1964. VS, Woodriever, radiochemische fabriek.

30-12-1965. België, Mol.

03/05/1968 jaar. USSR, Chelyabinsk-70, VNIITF.

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

26-05-1971. USSR, Moskou, Instituut voor Atoomenergie.

13-12-1978. USSR, Tomsk-7, Siberian Chemical Combine.

23.09.1983 jaar. Argentinië, Reactor RA-2.

15-05-1997. Rusland, Novosibirsk, fabriek van chemische concentraten.

17 juni 1997. Rusland, Sarov, VNIIEF.

30-09-1999. Japan, Tokaimura, fabriek voor de productie van kernbrandstoffen.

Het is noodzakelijk om aan deze lijst talrijke ongevallen met lucht- en onderwaterschepen van kernwapens toe te voegen, incidenten bij nucleaire brandstofcyclusbedrijven, noodsituaties bij kerncentrales, noodsituaties tijdens het testen van nucleaire en thermonucleaire bommen. De tragedies van Tsjernobyl en Fukushima zullen voor altijd in onze herinnering blijven. Achter deze rampen en noodsituaties stierven duizenden mensen. En het zet je heel serieus aan het denken.

Alleen al de gedachte om kerncentrales te exploiteren, die de hele wereld in één klap in een continue radioactieve zone kunnen veranderen, is angstaanjagend. Helaas zijn deze angsten gegrond. Allereerst door het feit dat de makers van atoomreactoren in hun werk ze gebruikten geen fundamentele kennis, maar een verklaring van bepaalde wiskundige relaties en deeltjesgedrag, op basis waarvan een gevaarlijk nucleair ontwerp werd gebouwd... Voor wetenschappers vertegenwoordigen kernreacties tot nu toe een soort "zwarte doos" die werkt, afhankelijk van de vervulling van bepaalde acties en vereisten.

Als er echter iets begint te gebeuren in deze “box” en dit “iets” wordt niet beschreven door de instructie en gaat verder dan de opgedane kennis, dan kunnen we, afgezien van onze eigen heldhaftigheid en niet-intellectuele arbeid, ons nergens tegen verzetten naar het zich ontvouwende nucleaire element. De massa's mensen worden gedwongen om gewoon nederig te wachten op het dreigende gevaar, zich voor te bereiden op vreselijke en onbegrijpelijke gevolgen, en naar een veilige, naar hun mening, afstand te gaan. In de meeste gevallen halen nucleaire specialisten alleen hun schouders op, biddend en verwachtend hulp van hogere machten.

Gewapend met state-of-the-art technologie, zijn Japanse nucleaire wetenschappers nog steeds niet in staat om de kerncentrale in Fukushima te beteugelen. Ze kunnen alleen stellen dat op 18 oktober 2013 het stralingsniveau in het grondwater meer dan 2500 keer de norm overschreed. Op een dag nam het niveau van radioactieve stoffen in het water bijna 12.000 keer toe! Waarom?! Tot nu toe kunnen Japanse specialisten deze vraag niet beantwoorden of deze processen stoppen.

Het risico van het maken van een atoombom was op de een of andere manier gerechtvaardigd. De gespannen militair-politieke situatie op de planeet vereiste ongekende verdedigings- en aanvalsmaatregelen van de strijdende landen. Atomaire onderzoekers gehoorzaamden aan de situatie en namen risico's zonder zich te verdiepen in de fijne kneepjes van de structuur en het functioneren van elementaire deeltjes en atoomkernen.

In vredestijd moest echter de bouw van kerncentrales en alle soorten versnellers beginnen alleen op voorwaarde, wat de wetenschap heeft de structuur van de atoomkern volledig doorgrond, en met het elektron, en met het neutron, en met het proton, en met hun onderlinge verbindingen. Bovendien moet de kernreactie in een kerncentrale streng worden gecontroleerd. Maar u kunt alleen echt en effectief beheren wat u grondig weet. Vooral als het gaat om de meest krachtige vorm van energie van vandaag, die helemaal niet gemakkelijk te benutten is. Dit gebeurt natuurlijk niet. Niet alleen tijdens de bouw van een kerncentrale.

Momenteel zijn er in Rusland, China, de Verenigde Staten en Europa 6 verschillende versnellers - krachtige versnellers van tegenstromen van deeltjes die ze tot een enorme snelheid versnellen, waarbij hoge kinetische energie aan de deeltjes wordt gegeven om ze vervolgens met elkaar te laten botsen . Het doel van de botsing is om de producten van de botsing van deeltjes te bestuderen in de hoop dat in het proces van hun verval iets nieuws en nog onbekends te zien is.

Het is duidelijk dat onderzoekers erg geïnteresseerd zijn om te zien wat er van dit alles gaat gebeuren. De botsingssnelheden van deeltjes en het niveau van toe-eigening van wetenschappelijke ontwikkelingen nemen toe, maar de kennis over de structuur van wat botst, blijft al vele, vele jaren op hetzelfde niveau. Er zijn nog steeds geen onderbouwde voorspellingen over de resultaten van de geplande onderzoeken, en die kunnen er ook niet komen. Niet toevallig. We begrijpen heel goed dat het alleen mogelijk is om wetenschappelijk te voorspellen als er nauwkeurige en bewezen kennis is, tenminste over de details van het voorspelde proces. De moderne wetenschap beschikt nog niet over dergelijke kennis over elementaire deeltjes. In dit geval kan worden aangenomen dat het belangrijkste principe van bestaande onderzoeksmethoden het volgende is: "Laten we proberen het te doen - we zullen zien wat er gebeurt." Helaas.

Daarom is het heel natuurlijk dat er tegenwoordig steeds vaker kwesties worden besproken die verband houden met de gevaren van experimenten. Het gaat niet eens over de mogelijkheid dat tijdens experimenten microscopisch kleine zwarte gaten verschijnen die, uitdijend, onze planeet kunnen opslokken. Ik geloof niet echt in een dergelijke mogelijkheid, althans niet op het huidige niveau en stadium van mijn intellectuele ontwikkeling.

Maar er is een ernstiger en reëler gevaar. In de Large Hadron Collider is er bijvoorbeeld een botsing van fluxen van protonen of loodionen in verschillende configuraties. Het lijkt erop, wat voor soort dreiging kan komen van een microscopisch deeltje, en zelfs ondergronds, in een tunnel, geketend in een krachtige metalen en betonnen bescherming? Een deeltje met een massa van 1.672 621 777 (74) x 10-27 kg en een solide multi-ton tunnel van meer dan 26 kilometer dik in de dikte van zware grond zijn duidelijk onvergelijkbare categorieën.

De dreiging bestaat echter. Bij het uitvoeren van experimenten is het zeer waarschijnlijk dat een oncontroleerbare afgifte van een enorme hoeveelheid energie zal optreden, die niet alleen zal verschijnen als gevolg van de breuk van intranucleaire krachten, maar ook de energie in de protonen of loodionen. Een nucleaire explosie van een moderne ballistische raket, gebaseerd op het vrijkomen van de intranucleaire energie van een atoom, zal niet verschrikkelijker lijken dan een nieuwjaarsvuurwerk in vergelijking met de krachtigste energie die kan vrijkomen wanneer elementaire deeltjes worden vernietigd. We kunnen geheel onverwacht een fantastische gin uit de fles halen. Maar niet die volgzame goedhartige en manusje-van-alles, die alleen maar gehoorzaamt en gehoorzaamt, maar een oncontroleerbaar, almachtig en meedogenloos monster dat geen genade en genade kent. En het zal niet fantastisch zijn, maar heel echt.

Maar het ergste is dat, net als bij een atoombom, een kettingreactie kan beginnen in de botser, waarbij steeds meer delen van energie vrijkomen en alle andere elementaire deeltjes worden vernietigd. Tegelijkertijd maakt het helemaal niet uit waar ze uit zullen bestaan ​​- de metalen constructies van de tunnel, betonnen muren of rotsen. Overal zal energie vrijkomen en alles verscheuren wat niet alleen met onze beschaving, maar ook met de hele planeet is verbonden. In een oogwenk kunnen alleen erbarmelijke vormeloze stukken die zich over de grote en immense uitgestrektheid van het heelal verspreiden, van onze schattige blauwe schoonheid overblijven.

Dit is ongetwijfeld een verschrikkelijk, maar heel reëel scenario, en veel Europeanen zijn zich hier tegenwoordig terdege van bewust en verzetten zich actief tegen gevaarlijke, onvoorspelbare experimenten, waarbij de veiligheid van de planeet en de beschaving wordt geëist. Deze toespraken worden steeds meer georganiseerd en vergroten de interne bezorgdheid over de huidige situatie.

Ik ben niet tegen experimenten, want ik begrijp heel goed dat de weg naar nieuwe kennis altijd netelig en moeilijk is. Het is bijna onmogelijk om het te overwinnen zonder te experimenteren. Ik ben er echter diep van overtuigd dat elk experiment alleen moet worden uitgevoerd als het veilig is voor mensen en de wereld om hen heen. Vandaag hebben we geen vertrouwen in een dergelijke beveiliging. Nee, want er is geen kennis over die deeltjes waarmee we vandaag al experimenteren.

De situatie bleek veel zorgwekkender dan ik me vooraf had voorgesteld. Na me ernstige zorgen te hebben gemaakt, stortte ik me halsoverkop in de wereld van kennis over de microkosmos. Ik moet bekennen dat dit me niet veel plezier deed, omdat het in de ontwikkelde theorieën van de microwereld moeilijk was om een ​​duidelijk verband te vatten tussen natuurlijke fenomenen en de conclusies waarop sommige wetenschappers waren gebaseerd, gebruikmakend van de theoretische bepalingen van de kwantumfysica, de kwantummechanica en de theorie van elementaire deeltjes als onderzoeksapparaat.

Stel je mijn verbazing voor toen ik plotseling ontdekte dat kennis over de microkosmos meer gebaseerd is op aannames die geen duidelijke logische grond hebben. Met verzadigde wiskundige modellen met bepaalde conventies in de vorm van de constante van Planck met een constante van meer dan dertig nullen achter de komma, verschillende verboden en postulaten, beschrijven theoretici niettemin voldoende gedetailleerd en nauwkeurig een praktijksituaties die antwoord geven op de vraag: "Wat gebeurt er als ...?". Echter, de hoofdvraag: “Waarom gebeurt dit?” bleef helaas onbeantwoord.

Het leek me dat het herkennen van het grenzeloze heelal en zijn zulke verre sterrenstelsels, verspreid over een fantastisch grote afstand, veel moeilijker is dan het vinden van een pad van kennis naar wat in feite 'onder onze voeten ligt'. Op basis van mijn middelbare en hogere opleiding geloofde ik oprecht dat onze beschaving geen vragen meer heeft over de structuur van het atoom en zijn kern, of over elementaire deeltjes en hun structuur, of over de krachten die een elektron in een baan om de aarde houden en handhaven van een stabiele binding tussen protonen en neutronen in de kern van een atoom.

Tot dat moment had ik de basis van de kwantumfysica niet hoeven bestuderen, maar ik had er vertrouwen in en ging er naïef van uit dat deze nieuwe fysica ons echt uit de duisternis van het onbegrip van de microwereld zal leiden.

Maar tot mijn grote ergernis had ik het mis. De moderne kwantumfysica, de fysica van de atoomkern en elementaire deeltjes, en de hele fysica van de microwereld bevinden zich naar mijn mening niet alleen in een deplorabele staat. Ze zitten lange tijd vast in een intellectuele impasse waardoor ze zich niet kunnen ontwikkelen en verbeteren, langs het pad van kennis van het atoom en elementaire deeltjes.

Onderzoekers van de microwereld, strikt beperkt door de gevestigde standvastigheid van de meningen van de grote theoretici van de 19e en 20e eeuw, hebben het niet aangedurfd om terug te keren naar hun oorsprong en het moeilijke pad van onderzoek naar de diepten van onze omringende wereld voor meer dan honderd jaar. Mijn zo kritische kijk op de huidige situatie rond de studie van de microwereld is lang niet de enige. Veel vooruitstrevende onderzoekers en theoretici hebben meer dan eens hun mening gegeven over de problemen die zich voordoen bij het begrijpen van de grondslagen van de theorie van de atoomkern en elementaire deeltjes, kwantumfysica en kwantummechanica.

Een analyse van de moderne theoretische kwantumfysica stelt ons in staat om een ​​vrij duidelijke conclusie te trekken dat de essentie van de theorie ligt in de wiskundige weergave van bepaalde gemiddelde waarden van deeltjes en atomen, gebaseerd op indicatoren van sommige mechanistische statistieken. Het belangrijkste in de theorie is niet de studie van elementaire deeltjes, hun structuur, hun verbindingen en interacties tijdens de manifestatie van bepaalde natuurlijke fenomenen, maar vereenvoudigde probabilistische wiskundige modellen op basis van de tijdens experimenten verkregen afhankelijkheden.

Helaas kwamen hier, evenals in de ontwikkeling van de relativiteitstheorie, de afgeleide wiskundige afhankelijkheden op de eerste plaats, die de aard van verschijnselen, hun onderlinge samenhang en oorzaken van optreden overschaduwden.

De studie van de structuur van elementaire deeltjes was beperkt tot de aanname van de aanwezigheid van drie hypothetische quarks in protonen en neutronen, waarvan de varianten, naarmate deze theoretische aanname zich ontwikkelde, varieerden van twee, vervolgens drie, vier, zes, twaalf ... De wetenschap paste zich eenvoudig aan de resultaten van experimenten aan, gedwongen nieuwe elementen uit te vinden waarvan het bestaan ​​nog niet is bewezen. Hier kunnen we horen over tot nu toe niet gevonden preonen en gravitonen. Je kunt er zeker van zijn dat het aantal hypothetische deeltjes zal blijven groeien naarmate de wetenschap van de microwereld steeds dieper in een doodlopende toestand terechtkomt.

Het gebrek aan begrip van de fysieke processen die plaatsvinden in elementaire deeltjes en kernen van atomen, het mechanisme van interactie tussen systemen en elementen van de microwereld bracht hypothetische elementen - dragers van interactie - zoals ijk- en vectorbosonen, gluonen, virtuele fotonen naar de arena van de moderne wetenschap. Zij waren het die bovenaan de lijst stonden van entiteiten die verantwoordelijk zijn voor de interactieprocessen van sommige deeltjes met andere. En het maakt niet uit dat zelfs hun indirecte tekens niet werden gevonden. Het is belangrijk dat ze op de een of andere manier verantwoordelijk kunnen worden gehouden voor het feit dat de kern van het atoom niet uit elkaar valt in zijn componenten, dat de maan niet op de aarde valt, dat de elektronen nog steeds in hun baan ronddraaien en dat de planeet magnetisch veld beschermt ons nog steeds tegen kosmische invloeden ...

Dit alles maakte me verdrietig, want hoe meer ik me verdiepte in de theorie van de microwereld, hoe meer mijn begrip van de doodlopende ontwikkeling van het belangrijkste onderdeel van de theorie van de structuur van de wereld groeide. De positie van de huidige wetenschap over de microwereld is niet toevallig, maar natuurlijk. Feit is dat de fundamenten van de kwantumfysica aan het eind van de negentiende en het begin van de twintigste eeuw werden gelegd door Nobelprijswinnaars Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Wolfgang Pauli en Paul Dirac. Natuurkundigen hadden in die tijd alleen de resultaten van enkele eerste experimenten die gericht waren op het bestuderen van atomen en elementaire deeltjes. Er moet echter worden toegegeven dat deze studies werden uitgevoerd op de onvolmaakte apparatuur die overeenkwam met die tijd, en de experimentele database begon net te worden gevuld.

Het is dan ook niet verwonderlijk dat de klassieke natuurkunde niet altijd antwoord kon geven op de talrijke vragen die opkwamen tijdens de studie van de microwereld. Daarom begon de wetenschappelijke wereld aan het begin van de twintigste eeuw te praten over de crisis van de natuurkunde en de noodzaak van revolutionaire transformaties in het systeem van studies van de microwereld. Deze positie heeft zeker progressieve theoretische wetenschappers ertoe aangezet om te zoeken naar nieuwe manieren en nieuwe methoden om de microwereld te kennen.

Het probleem, we moeten het zijn schuld geven, zat niet in de verouderde bepalingen van de klassieke natuurkunde, maar in de onvoldoende ontwikkelde technische basis, die destijds, wat heel begrijpelijk is, niet de nodige onderzoeksresultaten kon opleveren en voedsel kon geven voor diepere theoretische ontwikkelingen. De leemte moest worden opgevuld. En dat vulden ze in. Een nieuwe theorie - kwantumfysica, voornamelijk gebaseerd op probabilistische wiskundige concepten. Daar was niets mis mee, behalve dat ze tegelijkertijd de filosofie vergaten en zich losmaakten van de echte wereld.

De klassieke concepten van het atoom, elektron, proton, neutron, enz. werden vervangen door hun probabilistische modellen, die overeenkwamen met een bepaald ontwikkelingsniveau van de wetenschap en het zelfs mogelijk maakten om zeer complexe toegepaste technische problemen op te lossen. Het ontbreken van de noodzakelijke technische basis en enkele successen in de theoretische en experimentele presentatie van de elementen en systemen van de microwereld hebben de voorwaarden geschapen voor een zekere afkoeling van de wetenschappelijke wereld tot een diepgaande studie van de structuur van elementaire deeltjes, atomen en hun kernen . Bovendien leek de crisis van de fysica van de microkosmos te zijn uitgedoofd, er had een revolutie plaatsgevonden. De wetenschappelijke gemeenschap haastte zich enthousiast om de kwantumfysica te bestuderen, zonder de moeite te nemen om de basisprincipes van elementaire en fundamentele deeltjes te begrijpen.

Natuurlijk kon deze staat van de moderne wetenschap van de microwereld me niet anders dan enthousiast maken, en ik begon me onmiddellijk voor te bereiden op een nieuwe expeditie, op een nieuwe reis. Op een reis in de microkosmos. Wij hebben al een soortgelijke reis gemaakt. Dit was de eerste reis naar de wereld van sterrenstelsels, sterren en quasars, naar de wereld van donkere materie en donkere energie, naar de wereld waar ons universum wordt geboren en een volledig leven leidt. In zijn verslag “Adem van het Universum. De eerste reis»We hebben geprobeerd de structuur van het heelal en de processen die daarin plaatsvinden te begrijpen.

Toen ik me realiseerde dat de tweede reis ook niet gemakkelijk zou zijn en miljarden biljoenen keren zou vergen om de ruimte waarin ik de wereld om me heen kon bestuderen te verkleinen, begon ik me voor te bereiden op penetratie, niet alleen in de structuur van een atoom of molecuul, maar ook in de diepten van een elektron en een proton, een neutron en een foton, en in volumes die miljoenen keren kleiner zijn dan de volumes van deze deeltjes. Dit vereiste een speciale opleiding, nieuwe kennis en een perfecte uitrusting.

De komende reis begon vanaf het allereerste begin van de schepping van onze wereld, en het was dit begin dat het gevaarlijkst was en met de meest onvoorspelbare uitkomst. Maar het hing af van onze expeditie - zullen we een uitweg vinden uit de huidige situatie in de wetenschap van de microwereld of zullen we blijven balanceren op de wankele touwbrug van moderne kernenergie, waarbij elke seconde het leven en het bestaan ​​​​van de beschaving op de planeet in gevaar wordt gebracht .

Het punt is dat om de eerste resultaten van ons onderzoek te begrijpen, het nodig was om naar het zwarte gat van het heelal te gaan en, het gevoel van zelfbehoud te verwaarlozen, ons in de brandende hel van de universele tunnel te werpen. Alleen daar, in omstandigheden van ultrahoge temperaturen en fantastische druk, voorzichtig voortbewegend in de snel roterende stromen van materiële deeltjes, konden we zien hoe de vernietiging van deeltjes en antideeltjes plaatsvindt en hoe de grote en krachtige voorouder van alle dingen - Ether wordt nieuw leven ingeblazen , om alle processen die plaatsvinden te begrijpen, inclusief de vorming van deeltjes, atomen en moleculen.

Geloof me, er zijn niet zoveel waaghalzen op aarde die hierover kunnen beslissen. Bovendien is het resultaat door niemand gegarandeerd en is niemand bereid de verantwoordelijkheid te nemen voor het welslagen van deze reis. Tijdens het bestaan ​​van de beschaving bezocht niemand zelfs het zwarte gat van de melkweg, maar hier - UNIVERSUM! Alles is hier volwassen, groots en kosmisch grootschalig. Geen grap hier. Hier kunnen ze het menselijk lichaam in een oogwenk veranderen in een microscopisch gloeiende energieklonter of het over de eindeloze koude uitgestrekte ruimte verspreiden zonder het recht te herstellen en te herenigen. Dit is het universum! Enorm en statig, koud en warm, grenzeloos en mysterieus...

Daarom nodig ik iedereen uit om deel te nemen aan onze expeditie en moet ik je waarschuwen dat als iemand twijfelt, het niet te laat is om te weigeren. Elke reden wordt geaccepteerd. We zijn ons volledig bewust van de omvang van het gevaar, maar we zijn bereid om het koste wat kost het hoofd te bieden! We bereiden ons voor om in de diepten van het universum te duiken.

Het is duidelijk dat om onszelf te beschermen en in leven te blijven, ons onderdompelend in een gloeiend hete, gevuld met krachtige explosies en nucleaire reacties, de universele tunnel verre van eenvoudig is, en onze apparatuur moet overeenkomen met de omstandigheden waarin we moeten werken. Daarom is het absoluut noodzakelijk om de beste uitrusting voor te bereiden en goed na te denken over de uitrusting voor alle deelnemers aan deze gevaarlijke expeditie.

Allereerst zullen we op de tweede reis nemen wat ons in staat stelde een zeer moeilijk pad door de uitgestrektheid van het heelal te overwinnen, toen we aan het rapport over onze expeditie werkten. “Adem van het Universum. De eerste reis”. Natuurlijk is het de wetten van de wereld... Zonder hun gebruik had onze eerste reis nauwelijks succesvol kunnen eindigen. Het waren de wetten die het mogelijk maakten om de juiste weg te vinden tussen de hoop onbegrijpelijke verschijnselen en dubieuze conclusies van onderzoekers over hun verklaring.

Als je je herinnert, de wet van het evenwicht van tegenstellingen, door vooraf te bepalen dat in de wereld elke manifestatie van de werkelijkheid, elk systeem zijn tegengestelde essentie heeft en ermee in evenwicht is of wil zijn, konden we de aanwezigheid in de wereld om ons heen begrijpen en accepteren, naast gewone energie, ook donkere energie , evenals naast gewone materie - donkere materie. De wet van het evenwicht van tegenstellingen maakte het mogelijk om aan te nemen dat de wereld niet alleen uit ether bestaat, maar dat ether ook uit twee van zijn typen bestaat - positief en negatief.

De wet van universele onderlinge verbinding, wat een stabiele, herhalende verbinding impliceert tussen alle objecten, processen en systemen in het heelal, ongeacht hun schaal, en hiërarchie wet, door de niveaus van elk systeem in het heelal van laag naar hoog te ordenen, werd het mogelijk om een ​​logische "ladder van wezens" te bouwen van ether, deeltjes, atomen, stoffen, sterren en melkwegstelsels naar het heelal. En dan manieren te vinden om een ​​ongelooflijk groot aantal sterrenstelsels, sterren, planeten en andere materiële objecten te transformeren, eerst in deeltjes en vervolgens in stromen gloeiende ether.

We hebben bevestiging gevonden van deze standpunten in actie. ontwikkelingswet, die de evolutionaire beweging in alle sferen van de wereld om ons heen bepaalt. Door de analyse van de werking van deze wetten kwamen we tot een beschrijving van de vorm en het begrip van de structuur van het heelal, we kenden de evolutie van sterrenstelsels, zagen de mechanismen van vorming van deeltjes en atomen, sterren en planeten. Het werd ons volkomen duidelijk hoe het grote wordt gevormd uit het kleine, en uit het grote - het kleine.

alleen begrip de wet van continuïteit van beweging, door de objectieve noodzaak van het proces van constante beweging in de ruimte voor alle objecten en systemen zonder uitzondering te interpreteren, konden we tot de realisatie komen van de rotatie van de kern van het heelal en sterrenstelsels rond de universele tunnel.

De wetten van de structuur van de wereld waren een soort kaart van onze reis, die ons hielp om langs de route te gaan en de moeilijkste secties en obstakels te overwinnen die we tegenkwamen op weg naar het begrijpen van de wereld. Daarom zullen de wetten van de structuur van de wereld en tijdens deze reis naar de diepten van het universum het belangrijkste kenmerk van onze uitrusting zijn.

De tweede belangrijke voorwaarde voor het succes van penetratie in de diepten van het heelal zal ongetwijfeld zijn: experimentele resultaten wetenschappers die ze meer dan honderd jaar hebben doorgebracht, en de hele voorraad kennis en informatie over verschijnselen microwereld verzameld door de moderne wetenschap. Tijdens de eerste reis raakten we ervan overtuigd dat veel natuurverschijnselen op verschillende manieren kunnen worden geïnterpreteerd en volledig tegenovergestelde conclusies kunnen worden getrokken.

Onjuiste conclusies, ondersteund door omslachtige wiskundige formules, leiden de wetenschap in de regel tot een doodlopende weg en zorgen niet voor de noodzakelijke ontwikkeling. Ze leggen de basis voor verder foutief denken, dat op zijn beurt de theoretische standpunten vormt van de foutieve theorieën die worden ontwikkeld. Het gaat niet om formules. Formules kunnen absoluut correct zijn. Maar de beslissingen van onderzoekers over hoe en langs welk pad te bewegen, zijn misschien niet helemaal correct.

De situatie is te vergelijken met de wens om via twee wegen van Parijs naar het naar Charles de Gaulle vernoemde vliegveld te komen. De eerste is de kortste, waar je niet meer dan een half uur aan kunt besteden, met alleen een auto, en de tweede is precies het tegenovergestelde, de wereld rond per auto, schip, speciale uitrusting, boten, hondensleeën door Frankrijk, de Atlantische Oceaan, Zuid-Amerika, Antarctica, de Stille Oceaan, het Noordpoolgebied en uiteindelijk via Noordoost-Frankrijk rechtstreeks naar de luchthaven. Beide wegen zullen ons van één punt naar dezelfde plaats leiden. Maar voor hoe lang en met welke inspanning? Ja, en het is zeer problematisch om nauwkeurig te zijn en uw bestemming te bereiken tijdens een lange en zware reis. Daarom is niet alleen het bewegingsproces belangrijk, maar ook de keuze van de juiste weg.

In onze reis zullen we, net als in de eerste expeditie, proberen iets anders te kijken naar de conclusies over de microwereld, die al zijn gemaakt en geaccepteerd door de hele wetenschappelijke wereld. Allereerst in relatie tot de kennis die is verkregen door het bestuderen van elementaire deeltjes, kernreacties en bestaande interacties. Het is heel goed mogelijk dat als gevolg van onze onderdompeling in de diepten van het heelal, het elektron niet voor ons zal verschijnen als een structuurloos deeltje, maar als een soort complexer object van de microwereld, en de kern van het atoom zal onthullen zijn diverse structuur, zijn ongewone en actieve leven leiden.

Laten we niet vergeten logica mee te nemen. Het stelde ons in staat om onze weg te vinden door de moeilijkste plaatsen van onze vorige reis. Logica was een soort kompas, dat de richting van het juiste pad aangaf op een reis door de uitgestrektheid van het universum. Het is duidelijk dat we ook nu niet meer zonder kunnen.

Logica alleen is echter niet voldoende. We kunnen op deze expeditie niet zonder intuïtie. Intuïtie zal ons in staat stellen iets te vinden waar we nog niet eens naar kunnen raden, en waar niemand voor ons naar heeft gezocht. Het is intuïtie die onze geweldige assistent is, naar wiens stem we aandachtig zullen luisteren. Intuïtie zal ons in beweging brengen ondanks regen en kou, sneeuw en vorst, zonder vaste hoop en duidelijke informatie, maar het is deze intuïtie die ons in staat zal stellen ons doel te bereiken ondanks alle regels en instructies die de hele mensheid is geworden gewend van school.

Ten slotte kunnen we nergens heen zonder onze tomeloze fantasie. Verbeelding- dit is het noodzakelijke cognitieve hulpmiddel waarmee we zonder de modernste microscopen kunnen zien wat veel kleiner is dan de kleinste deeltjes die al zijn ontdekt of alleen door onderzoekers zijn aangenomen. Verbeelding zal ons alle processen laten zien die plaatsvinden in een zwart gat en in een universele tunnel, mechanismen bieden voor het ontstaan ​​van zwaartekrachten tijdens de vorming van deeltjes en atomen, ons door de galerijen van de atoomkern leiden en het mogelijk maken om een spannende vlucht maken op een licht ronddraaiend elektron rond een stevig maar onhandelbaar gezelschap van protonen en neutronen in de atoomkern.

Helaas zullen we op deze reis naar de diepten van het universum niets anders kunnen nemen - er is heel weinig ruimte en we moeten onszelf beperken, zelfs in het meest noodzakelijke. Maar dat houdt ons niet tegen! Het doel is voor ons duidelijk! De diepten van het heelal wachten op ons!

Ze verschijnen in verschillende vormen en maten, sommige komen in destructieve duetten, dat wil zeggen dat ze elkaar uiteindelijk vernietigen, en sommige hebben ongelooflijke namen zoals "neutralino". Hier is een lijst van de kleinste deeltjes die zelfs fysici zelf verbazen.

Deeltje van God

Het Higgs-deeltje is een deeltje dat zo belangrijk is voor de wetenschap dat het de bijnaam 'het deeltje van God' heeft gekregen. Zij is het die, zoals wetenschappers geloven, massa geeft aan alle andere deeltjes. Er werd voor het eerst over gesproken in 1964, toen natuurkundigen zich afvroegen waarom sommige deeltjes meer massa hebben dan andere. Het Higgs-deeltje wordt geassocieerd met het Higgs-veld, een soort rooster dat het heelal vult. Men denkt dat het veld en het boson verantwoordelijk zijn voor het geven van massa aan andere deeltjes. Veel wetenschappers geloven dat het het Higgs-mechanisme is dat de ontbrekende stukjes van de puzzel bevat om het standaardmodel dat alle bekende deeltjes beschrijft volledig te begrijpen, maar het verband daartussen is nog niet bewezen.

Quarks

Quarks zijn heerlijk genaamde blokken protonen en neutronen die nooit alleen zijn en altijd alleen in groepen bestaan. Blijkbaar neemt de kracht die de quarks samenbindt toe met de afstand, dat wil zeggen, hoe meer iemand probeert een van de quarks weg te bewegen van de groep, hoe meer het terug zal worden aangetrokken. Dus, vrije quarks bestaan ​​gewoon niet in de natuur. Er zijn in totaal zes soorten quarks, en bijvoorbeeld protonen en neutronen zijn samengesteld uit meerdere quarks. Er zijn er drie in het proton - twee van hetzelfde type, en een van de andere, en in het neutron - slechts twee, beide van verschillende typen.

Superpartners

Deze deeltjes behoren tot de theorie van supersymmetrie, die zegt dat voor elk deeltje dat de mens kent, er een ander soortgelijk deeltje is dat nog niet is ontdekt. De superpatner van een elektron is bijvoorbeeld een selectron, een superpartner van een quark is een squark en een superpartner van een foton is een fotino. Waarom worden deze superdeeltjes nu niet in het heelal waargenomen? Wetenschappers geloven dat ze veel zwaarder zijn dan hun tegenhangers, en dat meer gewicht hun levensduur zal verkorten. Deze deeltjes beginnen af ​​te breken zodra ze geboren zijn. Het maken van een deeltje vereist een enorme hoeveelheid energie, zoals die gegenereerd door de oerknal. Misschien vinden wetenschappers een manier om superdeeltjes te reproduceren, bijvoorbeeld bij de Large Hadron Collider. Wat betreft de grotere omvang en het gewicht van de superpartners, geloven wetenschappers dat de symmetrie is verbroken in een verborgen sector van het universum die niet kan worden gezien of gevonden.

Neutrino

Dit zijn lichtgewicht subatomaire deeltjes die reizen met snelheden die dicht bij de lichtsnelheid liggen. In feite bewegen er op elk moment biljoenen neutrino's door je lichaam, maar ze hebben bijna nooit interactie met gewone materie. Sommige neutrino's komen van de zon, andere van kosmische straling die in wisselwerking staat met de atmosfeer.

antimaterie

Alle gewone deeltjes hebben een partner in antimaterie, identieke deeltjes met tegengestelde ladingen. Wanneer materie en antimaterie elkaar ontmoeten, heffen ze elkaar op. Voor een proton is zo'n deeltje een antiproton, maar voor een elektron - een positron.

gravitonen

In de kwantummechanica worden alle fundamentele krachten uitgeoefend door deeltjes. Licht bestaat bijvoorbeeld uit deeltjes met een massa nul, fotonen genaamd, die elektromagnetische kracht dragen. Evenzo zijn gravitonen theoretische deeltjes die de zwaartekracht dragen. Wetenschappers proberen nog steeds gravitonen te vinden, maar het is erg moeilijk om dit te doen, omdat deze deeltjes zeer zwak interageren met materie. Wetenschappers geven echter geen pogingen op, omdat ze hopen dat ze nog steeds gravitonen kunnen vangen om ze in meer detail te bestuderen - dit kan een echte doorbraak worden in de kwantummechanica, aangezien veel van dergelijke deeltjes al zijn bestudeerd, maar de graviton blijft uitsluitend theoretisch. Zoals je kunt zien, kan natuurkunde veel interessanter en opwindender zijn dan je je misschien kunt voorstellen. De hele wereld is gevuld met verschillende deeltjes, die elk een enorm veld voor onderzoek en studie zijn, evenals een enorme kennisbasis over alles wat een persoon omringt. En je hoeft alleen maar te bedenken hoeveel deeltjes er al zijn ontdekt - en hoeveel mensen nog moeten ontdekken.

Ongelooflijke feiten

Mensen hebben de neiging om aandacht te schenken aan grote objecten die onze aandacht meteen trekken.

Integendeel, kleine dingen kunnen onopgemerkt blijven, hoewel dit ze niet minder belangrijk maakt.

Sommige kunnen we met het blote oog zien, andere alleen met een microscoop, en er zijn er die alleen theoretisch kunnen worden voorgesteld.

Hier is een verzameling van 's werelds kleinste dingen, van klein speelgoed, miniatuurdieren en mensen tot een hypothetisch subatomair deeltje.

Het kleinste pistool ter wereld

De kleinste revolver ter wereld ZwitsersMiniGun schijnbaar niet groter dan een deursleutel. Maar schijn bedriegt en een pistool van slechts 5,5 cm lang en een gewicht van net geen 20 gram kan schieten met een snelheid van 122 meter per seconde. Dit is genoeg om van dichtbij te doden.

De kleinste bodybuilder ter wereld

Guinness World Records Aditya "Romeo" Dev(Aditya “Romeo” Dev) uit India was de kleinste bodybuilder ter wereld. Met een lengte van slechts 84 cm en een gewicht van 9 kg kon hij dumbbells van 1,5 kg tillen en besteedde hij veel tijd aan het verbeteren van zijn lichaam. Helaas stierf hij in september 2012 als gevolg van een gescheurd hersenaneurysma.

De kleinste hagedis ter wereld

Haraguaanse bol ( Sphaerodactylus ariasae) is het kleinste reptiel ter wereld. Hij is slechts 16-18 mm lang en weegt 0,2 gram. Hij woont in het Jaragua National Park in de Dominicaanse Republiek.

De kleinste auto ter wereld

De Peel 50 weegt 59 kg en is de kleinste productieauto ter wereld. In het begin van de jaren zestig werden ongeveer 50 van deze auto's geproduceerd, en nu zijn er nog maar een paar modellen over. De auto heeft twee wielen voor en één achter en haalt een snelheid van 16 km per uur.

Het kleinste paard ter wereld

Het kleinste paard ter wereld genaamd Einstein werd geboren in 2010 in Barnstead, New Hampshire, VK. Bij de geboorte woog ze minder dan een pasgeboren baby (2,7 kg). Haar lengte was 35 cm.Einstein heeft geen last van dwerggroei, maar behoort tot het Pinto-paardenras.

Het kleinste land ter wereld

Het Vaticaan is het kleinste land ter wereld. Dit is een kleine staat met een oppervlakte van slechts 0,44 vierkante meter. km en een bevolking van 836 mensen die geen permanente inwoners zijn. Het kleine land wordt omringd door de Sint-Pietersbasiliek - het spirituele centrum van de rooms-katholieken. Het Vaticaan zelf wordt omringd door Rome, Italië.

De kleinste school ter wereld

De Kalou School in Iran is door UNESCO erkend als de kleinste school ter wereld. In het dorp waar de school staat, zijn er slechts 7 gezinnen met vier kinderen: twee jongens en twee meisjes, die naar school gaan.

De kleinste waterkoker ter wereld

De kleinste theepot ter wereld is gemaakt door een gerenommeerde keramiekmeester Wu Ruishen(Wu Ruishen) en weegt slechts 1,4 gram.

De kleinste mobiele telefoon ter wereld

De Modu-telefoon wordt volgens het Guinness Book of Records beschouwd als de kleinste mobiele telefoon ter wereld. Met een dikte van 76 millimeter weegt hij slechts 39 gram. De afmetingen zijn 72 mm x 37 mm x 7,8 mm. Ondanks zijn kleine formaat kun je bellen, sms'en, mp3's afspelen en foto's maken.

De kleinste gevangenis ter wereld

De Sark-gevangenis op de Kanaaleilanden werd gebouwd in 1856 en biedt plaats aan één cel voor twee gevangenen.

De kleinste aap ter wereld

Dwergzijdeaapjes, die in de tropische regenwouden van Zuid-Amerika leven, worden beschouwd als de kleinste aapjes ter wereld. Het gewicht van een volwassen aap is 110-140 gram en de lengte bereikt 15 cm.Hoewel ze vrij scherpe tanden en klauwen hebben, zijn ze relatief gehoorzaam en populair als exotische huisdieren.

De kleinste post ter wereld

De kleinste postdienst WSPS (World's Smallest Postal Service) in San Francisco, VS zet uw brieven om in miniatuur, zodat de ontvanger ze met een vergrootglas moet lezen.

De kleinste kikker ter wereld

Kikkersoorten Paedophryne amauensis met een lengte van 7,7 millimeter leeft hij alleen in Papoea-Nieuw-Guinea en is de kleinste kikker en de kleinste gewervelde ter wereld.

Het kleinste huis ter wereld

'S Werelds kleinste huis van een Amerikaans bedrijf Tumbleweed architect Jay Shafer is kleiner dan het toilet van sommige mensen. Hoewel dit huis slechts 9 m² groot is. meter ziet er klein uit, er zit alles in wat je nodig hebt: een werkplek, een slaapkamer, een badkamer met douche en toilet.

De kleinste hond ter wereld

Qua lengte wordt de kleinste hond ter wereld volgens het Guinness Book of Records als een hond beschouwd Boe boe- Chihuahua met een hoogte van 10,16 cm en een gewicht van 900 gram. Ze woont in Kentucky, VS.

Bovendien claimt de titel van de kleinste hond ter wereld Macy- een terriër uit Polen met een hoogte van slechts 7 cm en een lengte van 12 cm.

Het kleinste park ter wereld

Mill Ends Park in Portland, Oregon, VS, is het het kleinste park ter wereld met een diameter van slechts 60 cm Op een kleine cirkel op de kruising van de wegen is er een vlinderbad, een klein reuzenrad en miniatuurbeelden.

De kleinste vis ter wereld

Vissoorten Paedocypris progenetica uit de karperfamilie, gevonden in veenmoerassen, wordt hij slechts 7,9 millimeter lang.

De kleinste man ter wereld

72-jarige Nepalees Chandra Bahadur Dangi(Chandra Bahadur Dangi) met een hoogte van 54,6 cm werd erkend als de kortste man en man ter wereld.

De kleinste vrouw ter wereld

De kortste vrouw ter wereld is Yoti Amge(Jyoti Amge) uit India. Op haar 18e verjaardag werd een meisje met een lengte van 62,8 cm de kleinste vrouw ter wereld.

Kleinste politiebureau

Deze kleine telefooncel in Carabella, Florida, VS wordt beschouwd als het kleinste werkende politiebureau.

De kleinste baby ter wereld

In 2004 Rumaisa Rahman(Rumaisa Rahman) werd de kleinste pasgeboren baby. Ze werd geboren in de 25e week en woog slechts 244 gram, en haar lengte was 24 cm. Haar tweelingzus Hiba woog bijna twee keer zoveel - 566 gram met een lengte van 30 cm. Hun moeder leed aan ernstige pre-eclampsie, wat kan leiden tot de geboorte van kleinere kinderen.

De kleinste sculpturen ter wereld

Britse beeldhouwer Ullard Wigan(Willard Wigan), die aan dyslexie leed, het niet goed deed op school en troost vond in het maken van miniatuurkunstwerken die onzichtbaar waren voor het blote oog. Zijn sculpturen worden in het oog van een naald geplaatst en bereiken een grootte van 0,05 mm. Zijn recente werken, die niets minder dan het 'achtste wereldwonder' worden genoemd, zijn niet groter dan een menselijke bloedcel.

De kleinste teddybeer ter wereld

Teddybeer Mini-pluis gemaakt door een Duitse beeldhouwer Bettina Kaminski(Bettina Kaminski) is de kleinste handgenaaide teddybeer geworden met beweegbare poten van slechts 5 mm.

kleinste bacterie

Kleinste virus

Hoewel wetenschappers nog steeds ruzie maken over wat als "levend" wordt beschouwd en wat niet, classificeren de meeste biologen virussen niet als een levend organisme, omdat ze zich niet kunnen voortplanten en niet in staat zijn buiten de cel om te wisselen. Een virus kan echter kleiner zijn dan elk levend organisme, inclusief een bacterie. Het kleinste enkelstrengs DNA-virus is het varkenscircovirus ( Varkens circovirus). De schaal is slechts 17 nanometer in diameter.

Kleinste objecten zichtbaar voor het blote oog

Het kleinste object dat met het blote oog zichtbaar is, is 1 millimeter. Dit betekent dat je onder de nodige omstandigheden de gewone amoebe, ciliaatschoen en zelfs een menselijk ei kunt zien.

Het kleinste deeltje in het heelal

In de afgelopen eeuw heeft de wetenschap een enorme stap gezet om de uitgestrektheid van het universum en zijn microscopische bouwmaterialen te begrijpen. Als het echter gaat om het kleinste waarneembare deeltje in het universum, doen zich enkele problemen voor.

Ooit werd het atoom als het kleinste deeltje beschouwd. Toen ontdekten wetenschappers het proton, het neutron en het elektron. Nu weten we dat door deeltjes tegen elkaar te laten botsen (zoals bijvoorbeeld bij de Large Hadron Collider), ze kunnen worden opgebroken in nog meer deeltjes, zoals quarks, leptonen en zelfs antimaterie... Het probleem is alleen te bepalen wat minder is.

Maar op kwantumniveau wordt grootte irrelevant omdat de wetten van de fysica die we gewend zijn niet van toepassing zijn. Dus sommige deeltjes hebben geen massa, andere hebben een negatieve massa. De oplossing voor deze vraag is hetzelfde als delen door nul, dat wil zeggen onmogelijk.

Het kleinste hypothetische object in het universum

Gezien wat hierboven werd gezegd dat het concept van grootte niet van toepassing is op kwantumniveau, kan men zich wenden tot de bekende snaartheorie in de natuurkunde.

Hoewel dit een nogal controversiële theorie is, suggereert het dat subatomaire deeltjes zijn samengesteld uit: trillende snaren die op elkaar inwerken om dingen als massa en energie te creëren. En hoewel zulke snaren geen fysieke parameters hebben, leidt de menselijke neiging om alles te rechtvaardigen ons tot de conclusie dat dit de kleinste objecten in het heelal zijn.