Senovės žmonės manė, kad esame sudaryti iš keturių „stichijų“ – vandens, žemės, ugnies ir oro; kuriuos dabar žinome, nėra elementai. Šiuo metu yra apie 118 elementų. Visi elementai sudaryti iš atomų, kurie kadaise buvo laikomi nedalomi. XX amžiaus pradžioje po JJ Thompsono ir Rutherfordo atradimų atomai buvo sudaryti iš branduolių (sudarytų iš protonų ir neutronų) centre ir elektronų. orbitoje aplinkui. Aštuntajame dešimtmetyje buvo žinoma, kad protonai ir neutronai taip pat nėra esminiai, o sudaryti iš „aukštųjų kvarkų“ ir „žemyninių kvarkų“, todėl „elektronai“, „aukštieji kvarkai“ ir „žemieji kvarkai“ yra trys svarbiausios visko sudedamosios dalys. viduje visata. Su pažangiomis kvantinės fizikos raidomis sužinojome, kad dalelės iš tikrųjų yra dariniai, o energijos pluoštai ar paketai laukuose, kuriuose dalyvauja dalelės, nėra esminiai. Esminis dalykas yra jų pagrindas. Dabar galime sakyti, kad kvantiniai laukai yra pagrindiniai visko, kas yra pasaulyje, statybiniai blokai visata (įskaitant tokias pažangias biologines sistemas kaip mes). Mes visi esame sudaryti iš kvantinių laukų. Dalelių savybės, tokios kaip elektros krūvis ir masė, yra teiginiai apie tai, kaip jų laukai sąveikauja su kitais laukais. Pavyzdžiui, savybė, kurią mes vadiname elektrono elektriniu krūviu, yra teiginys apie tai, kaip elektronų laukas sąveikauja su elektromagnetiniu lauku. Ir. jo masės savybė yra teiginys apie tai, kaip ji sąveikauja su Higso lauku.
Nuo seniausių laikų žmonės domėjosi, iš ko mes esame? Kas yra visata sudarytas iš? Kokie yra pagrindiniai gamtos elementai? Ir kokie yra pagrindiniai gamtos dėsniai, valdantys viską visata? Standartinis modelis Mokslas yra teorija, kuri atsako į šiuos klausimus. Sakoma, kad tai sėkminga mokslo teorija, kuri kada nors buvo sukurta per pastaruosius šimtmečius, viena teorija, kuri paaiškina daugumą dalykų visata.
Žmonės anksti žinojo, kad esame sudaryti iš elementų. Kiekvienas elementas, savo ruožtu, yra sudarytas iš atomų. Iš pradžių buvo manoma, kad atomai yra nedalomi. Tačiau 1897 m. JJ Thompsonas atrado elektronus, naudojančius elektros išlydį per katodinių spindulių vamzdį. Netrukus po to, 1908 m., jo įpėdinis Rutherfordas garsiuoju aukso folijos eksperimentu įrodė, kad atomo centre yra mažytis teigiamai įkrautas branduolys, aplink kurį sukasi neigiamo krūvio elektronai. orbitos. Vėliau buvo nustatyta, kad branduoliai yra sudaryti iš protonų ir neutronų.
Aštuntajame dešimtmetyje buvo nustatyta, kad neutronai ir protonai nėra nedalomi, todėl nėra esminiai, tačiau kiekvienas protonas ir neutronas susideda iš trijų mažesnių dalelių, vadinamų kvarkais, kurios yra dviejų tipų – „aukštyn kvarkai“ ir „žemyniniai kvarkai“ (“ kvarkas aukštyn“ ir „žemyninis kvarkas“ yra tik skirtingi kvarkai. Sąvokos „aukštyn“ ir „žemyn“ nereiškia jokio ryšio su kryptimi ar laiku. Protonus sudaro du „aukštyn kvarkai“ ir „žemyninis kvarkas“, o neutroną sudaro du „žemyniniai kvarkai“ ir „aukštyn kvarkai“. Taigi, „elektronai“, „aukštieji kvarkai“ ir „žemyniniai kvarkai“ yra trys pagrindinės dalelės, kurios yra viso pasaulio statybiniai blokai. visata. Tačiau su mokslo pažanga šis supratimas taip pat pasikeitė. Nustatyta, kad laukai yra pagrindiniai, o ne dalelės.
Dalelės nėra pagrindinės. Svarbiausia yra jų pagrindas. Mes visi esame sudaryti iš kvantinių laukų.
Pagal dabartinį mokslo supratimą, viskas visata yra sudarytas iš nematomų abstrakčių objektų, vadinamų „laukais“, kurie yra pagrindiniai gamtos elementai. Laukas yra kažkas, kas yra pasklidusi visata ir kiekviename erdvės taške įgauna tam tikrą reikšmę, kuri laikui bėgant gali keistis. Tai tarsi skysčio raibuliai, kurie siūbuoja visame kūne visataPavyzdžiui, magnetiniai ir elektriniai laukai yra pasklidę visoje visata. Nors mes nematome elektrinių ar magnetinių laukų, jie yra tikri ir fiziniai, kaip rodo jėga, kurią jaučiame priartinus du magnetus. Remiantis kvantine mechanika, manoma, kad laukai yra ištisiniai, skirtingai nei energija, kuri visada yra suskirstyta į atskirus gabalėlius.
Kvantinės lauko teorija yra idėja sujungti kvantinę mechaniką su laukais. Pagal tai elektronų skystis (ty šio skysčio bangų raibuliai) susiriša į mažus energijos pluoštelius. Šiuos energijos pluoštus mes vadiname elektronais. Taigi elektronai nėra esminiai. Jie yra to paties pagrindinio lauko bangos. Panašiai dviejų kvarkų laukų bangavimas sukelia „aukštyn kvarkus“ ir „žemyn kvarkus“. Tas pats pasakytina apie visas kitas daleles visata. Laukai yra visko pagrindas. Tai, ką mes laikome dalelėmis, iš tikrųjų yra laukų bangos, surištos į mažus energijos pluoštus. Pagrindiniai pagrindiniai mūsų statybiniai blokai visata yra šios į skystį panašios medžiagos, kurias vadiname laukais. Dalelės yra tik šių laukų dariniai. Gryname vakuume, kai dalelės visiškai pašalinamos, laukai vis dar egzistuoja.
Trys pagrindiniai kvantiniai laukai gamtoje yra „elektronas“, „aukštyn kvarkas“ ir „žemyninis kvarkas“. Yra ir ketvirtas, vadinamas neutrinais, tačiau jie nesudaro mūsų, bet atlieka svarbų vaidmenį kitur visata. Neutrinų yra visur, jie visur teka per viską, nesąveikaujant.
https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fast-radio-burst-frb-20220610a-originated-from-a-novel-source/Materijos laukai: Keturi pagrindiniai kvantiniai laukai ir su jais susijusios dalelės (pvz., „elektronas“, „aukštesnis kvarkas“, „žemyninis kvarkas“ ir „neutrinas“) sudaro pagrindą visata. Dėl nežinomų priežasčių šios keturios pagrindinės dalelės dauginasi du kartus. Elektronai atkuria „miuoną“ ir „tau“ (kurie yra atitinkamai 200 ir 3000 kartų sunkesni už elektronus); „up quark“ sukelia „keistąjį kvarką“ ir „apatinį kvarką“; pūkiniai kvarkai sukelia „charm quark“ ir „top quark“; o neutrinai sukelia „miuono neutriną“ ir „tau neutriną“.
Taigi, yra 12 laukų, iš kurių susidaro dalelės, mes jais vadiname materijos laukai.
Žemiau yra 12 medžiagos laukų, kurie sudaro 12 dalelių, sąrašas visata.
Jėgos laukai: 12 materijos laukų sąveikauja vienas su kitu per keturias skirtingas jėgas – sunkis, elektromagnetizmas, stiprios branduolinės jėgos (veikia tik nedideliu branduolio masteliu, sulaiko kvarkus protonų ir neutronų viduje) ir silpnos branduolinės jėgos (veikia tik nedidelio masto branduolyje, atsakingas už radioaktyvų skilimą ir inicijuoja branduolių sintezę). Kiekviena iš šių jėgų yra susieta su lauku – su elektromagnetine jėga gluono laukas, laukai, susiję su stipriomis ir silpnomis branduolinėmis jėgomis W ir Z bozonų laukas o su gravitacija susijęs laukas yra kosmoso laikas Pati.
Žemiau yra keturių jėgos laukų, susijusių su keturiomis jėgomis, sąrašas.
| elektromagnetinė jėga | gluono laukas |
| Stiprios ir silpnos branduolinės jėgos | w & z bozono laukas |
| sunkis | kosmoso laikas |
Šios visata užpildytas šiais 16 laukų (12 materijos laukų plius 4 laukai, susiję su keturiomis jėgomis). Šie laukai harmoningai sąveikauja tarpusavyje. Pavyzdžiui, kai elektronų laukas (vienas iš materijos laukų) pradeda banguoti aukštyn ir žemyn (nes ten yra elektronas), tai išjudina vieną iš kitų laukų, tarkime, elektromagnetinį lauką, kuris, savo ruožtu, taip pat svyruoti ir banguoti. Bus skleidžiama šviesa, kuri šiek tiek svyruos. Tam tikru momentu jis pradės sąveikauti su kvarko lauku, kuris savo ruožtu svyruos ir banguos. Galutinis vaizdas, su kuriuo susiduriame, yra harmoningas šokis tarp visų šių laukų, susiliejančių vienas su kitu.
Higso laukas
1960-aisiais Peteris Higgsas numatė vieną kitą sritį. Iki aštuntojo dešimtmečio tai tapo neatsiejama mūsų supratimo apie visata. Tačiau nebuvo jokių eksperimentinių įrodymų (tai reiškia, kad jei Higgso laukas banguotų, turėtume pamatyti susijusią dalelę) iki 2012 m., kai CERN tyrėjai iš LHC pranešė apie jo atradimą. Dalelė elgėsi tiksliai taip, kaip numatė modelis. Higgso dalelės tarnavimo laikas yra labai trumpas, apie 10-22 sekundžių.
Tai buvo paskutinis pastato blokas visata. Šis atradimas buvo svarbus, nes šis laukas yra atsakingas už tai, ką mes vadiname mase visata.
Dalelių savybės (pvz., elektros krūvis ir masė) yra teiginiai apie tai, kaip jų laukai sąveikauja su kitais laukais.
Tai yra laukų sąveika visata kurios sukelia mūsų patiriamas įvairių dalelių savybes, tokias kaip masė, krūvis ir kt. Pavyzdžiui, savybė, kurią mes vadiname elektrono elektriniu krūviu, yra teiginys apie tai, kaip elektronų laukas sąveikauja su elektromagnetiniu lauku. Panašiai jo masės savybė yra teiginys apie tai, kaip ji sąveikauja su Higso lauku.
Iš tikrųjų reikėjo suprasti Higgso lauką, kad suprastume masės reikšmę visata. Higgso lauko atradimas taip pat patvirtino standartinį modelį, kuris buvo taikomas nuo 1970 m.
Kvantiniai laukai ir dalelių fizika yra dinamiškos studijų sritys. Nuo Higgso lauko atradimo įvyko keletas pokyčių, kurie turi įtakos standartiniam modeliui. Atsakymų į standartinio modelio apribojimus ieškojimas tęsiasi.
***
Šaltiniai:
Karališkoji institucija 2017. Kvantiniai laukai: tikrieji visatos statybiniai blokai – su Davidu Tongu. Galima internetu adresu https://www.youtube.com/watch?v=zNVQfWC_evg
***
