В строение микромира Как изучать элементарные частицы? С какой целью проводятся исследования на баке? Принцип работы коллайдера Частица всего Как совершенствуют коллайдер? Что ожидают получить ученые? 8

Содержание
1.Введение в строение микромира
2.Как изучать элементарные частицы?
3.С какой целью проводятся исследования на БАКе?
4.Принцип работы коллайдера
5.Частица всего
6.Как совершенствуют коллайдер?
7.Что ожидают получить ученые?
8.Заключение

Все статьи из цикла "В чем прелесть предмета"
Другие статьи из цикла "В чем прелесть физики":
"Я знаю, что ничего не знаю"
Метрология и Международная система единиц СИ. Часть I
Метрология и Международная система единиц СИ. Часть II
Постигая Вселенную: опасности на пути к звездам
Зачем нам теория всего?
Квантовая физика – один из самых запутанных разделов науки, описывающей весь мир вокруг нас. Абсолютно все, что вы можете потрогать и о чем можете подумать, состоит из мельчайших частиц, а если быть точнее – элементарных.
Введение в строение микромира
Итак, начнем с небольшого экскурса в микромир. Благодаря квантовой физике человечеству известно, что пространство вовсе не пустое, как было принято думать. На самом же деле оно содержит бесчисленное множество мельчайших частиц вроде молекул и атомов. Мир вокруг нас состоит из вещества, образованного молекулами и атомами; атомы же состоят из нуклонов и электронов … и все? Постойте, это далеко не конец! Если углубиться еще дальше, а именно в строение составляющих атом протонов, нейтронов и электронов, то можно понять, что атом далеко не мельчайшая частица материи.
Стандартная модель физики элементарных частиц. Источник изображения
Стандартная модель – совокупность теорий, которые составляют представление о фундаментальных частицах, их взаимодействиях и строении материи.
Фермионы (кварки и лептоны) дают начало веществу во Вселенной. Кварки являются некими строительными элементами – кирпичиками, складывающимися в целый дом. Бозоны же, в свою очередь, определяют, как материя взаимодействует между собой. К примеру, глюон, относящийся к бозонам, отвечает за сильные взаимодействия между кварками, словно бетон, который скрепляет все кирпичи вместе. Фотон – безмассовая частица света, ответственная за электромагнитные взаимодействия, а W- и Z-бозоны – за ядерные распады.

На рисунке представлены протон и нейтрон. Глюоны – маленькие частички-пружинки, соединяющие кварки нижние (d) и верхние (u). Нейтрон состоит из 2 нижних, 1 верхнего кварков и 3 глюонов, а протон – из 2 верхних, 1 нижнего кварков и 3 глюонов. (рис. 2)
Все частицы образовались в результате Большого Взрыва, произошедшего примерно 13.813.8 млрд лет назад. Спустя 10−3610−36 секунд после момента Большого Взрыва все пространство заполнилось некой “кашей”, собранной из кварков и глюонов, – кварк-глюонной плазмой. После этого этапа температура Вселенной упала до значений, при которых стал возможен следующий этап – фазовый переход – бариогенезис. В этот миг заполняющие пространство кварки и глюоны объединились в так называемые барионы – уже всем известные протоны и нейтроны.
Пока материя собиралась из элементарных частиц, параллельно образовывалась антиматерия. Соединяясь, материя и антиматерия взаимоуничтожились, превращаясь в электромагнитное излучение. Все атомы и молекулы, из которых состоит материя, существуют с самого зарождения Вселенной. Они не только застали древнюю Вселенную, но и наблюдали ее расширение и развитие.
Долгие годы исследований вывели человечество на правильный путь понимания того, как сконструирована вся материя во Вселенной. Однако исследования материи продолжаются, подкидывая все новые частички пазла в уже, казалось бы, собранную картину мира.