Az atomizmus, azaz az anyagot alkotó legkisebb oszthatatlan részecskék létezésének doktrína jóval azelőtt merült fel, hogy a tudósok kísérlettel ellenőrizték annak rendelkezéseit. Amikor ezt megtették, kiderült, hogy a mikrokozmosz nemcsak atomokkal van tele, hanem még kisebb részecskékkel is, amelyek elképesztő tulajdonságokat mutatnak.
Mr. Lubin mikrokozmosz
Az "atom" fogalmát John Dalton, a manchesteri tanár visszahozta a tudományos felhasználáshoz, és a 19. század elején meggyőző elméletet készített a kémiai kölcsönhatásokról. Arra a következtetésre jutott, hogy a természetben léteznek egyszerű anyagok, amelyeket „elemeknek” neveztek, és mindegyik atomokból áll, amelyek csak őt jellemzik. Dalton bemutatta az atomtömeg fogalmát is, amely lehetővé tette az elemek megrendelését a híres periódusos rendszerben, amelyet Dmitrij Mendelejev 1869 márciusában javasolta.
Az a tény, hogy az atomokon kívül vannak más részecskék is, a tudósok elkezdett kitalálni, amikor az elektromos jelenségeket tanulmányozták. 1891-ben George Stoney ír fizikus azt javasolta, hogy hívjanak egy hipotetikusan töltött részecskét egy elektronnak. Hat év elteltével az angol Joseph Joseph Thomson megállapította, hogy az elektron sokkal könnyebb, mint a legkisebb elem atomja (hidrogén), valójában az első alapvető részecskék felfedezése után.
1911-ben Ernest Rutherford, kísérleti adatok alapján, javaslatot tett az atom bolygó modelljére, amely szerint sűrű és pozitív töltésű atommag helyezkedik el a központjában, amely körül a negatív töltésű elektronok forognak. A pozitív töltéssel rendelkező szubatomi részecskét, amelyből a magok állnak, protonnak neveztük.
Hamarosan újabb meglepő felfedezés várta a fizikusokat: az atom protonjai száma megegyezik a periódusos rendszerben szereplő elem számával. Aztán felmerült egy hipotézis, miszerint az atommagok összetételében vannak más részecskék. 1921-ben William Harkins amerikai kémikus azt javasolta, hogy hívják őket neutronoknak, de további 10 évbe telt a neutron sugárzás rögzítése és leírása, amelynek felfedezése, mint tudjuk, kulcsfontosságú a nukleáris energia fejlesztése szempontjából.
Promóciós videó:
Az ellenséges világ fantomjai
Az 1930-as évek elején a fizikusok négy alapvető részecskét ismertek: foton, elektron, proton és neutron. Úgy tűnt, hogy elegendőek a mikrokozmosz leírására.
A helyzet drámaian megváltozott, amikor Paul Dirac bizonyította az antielektronok létezésének elméleti lehetőségét. Ha egy elektron és egy anti-elektron összeütközik, akkor a nagy energiájú foton felszabadulásával megsemmisül. Eleinte Dirac azt hitte, hogy a proton az anti-elektron, ám kollégái nevetségessé tették gondolatát, mert akkor a világ minden atomja azonnal megsemmisülne. 1931 szeptemberében a tudós javasolta, hogy legyen egy speciális részecske (később pozitronnak nevezik), amely vákuumból születik, amikor a kemény gammasugarak összeütköznek. Hamar egyértelművé vált, hogy a tudósok már korábban regisztráltak egy ilyen részecskét, de nem tudták adni megfelelő megnyilvánulásait. A pozitron felfedezése szerint a protonnak és a neutronnak azonosnak kell lennie.
Az orosz fizikus, Vladimir Rozhansky még tovább haladt, 1940-ben publikálva egy cikket, amelyben azt állította, hogy a Naprendszer egyes testei (például meteoritok, üstökösök és aszteroidák) antianyagból állnak. A képzett közönség, mindenekelőtt a tudományos fantasztikus írók, felvették ezt az elképzelést, és hittek az ellenfél világa fizikai valóságának, amely valahol a közelben létezik.
A részecskék mesterséges előállításának folyamata meglehetősen fárasztónak bizonyult: ehhez speciális "Bevatron" gyorsítót kellett építeni. Az anotonitoneket és az antineutronokat az 1950-es évek közepén fedezték fel rajta. Azóta a növekvő munkaerőköltségek ellenére csak csekély mennyiségű antianyagot lehetett beszerezni, így a természetes "lerakódások" keresése folytatódik.
A Rozhansky-hipotézis támogatóinak reményét táplálja a regisztrált eltérés (100-szoros!) Az antiproton fluxusok elméletileg előre jelzett és valós intenzitása között a kozmikus sugarakban. Ez az eltérés többek között azzal a feltételezéssel magyarázható, hogy valahol a galaxisunkon (vagy akár a Metagalaxián) kívül valóban egy hatalmas régió található, amely antianyagból áll.
Kivételes részecske
1900-ban a fizikusok megállapították, hogy a radioaktív bomlás által termelt béta-sugarak valójában elektronok.
További megfigyelések során kiderült, hogy a kibocsátott elektronok energiája eltérőnek bizonyul, ami egyértelműen megsértette az energiamegőrzési törvényt. Semmi elméleti és gyakorlati trükk nem segített megmagyarázni, mi történik, és 1930-ban Niels Bohr, a kvantumfizika pátriárka felszólította e törvénynek a mikrovilággal szembeni feladására.
A svájci Wolfgang Pauli megtalálta a kiutat: javasolta, hogy az atommagok lebomlásakor szabaduljon fel egy másik szubatomi részecske, amelyet neutronnak nevez, és amelyet a rendelkezésre álló eszközökkel nem lehet kimutatni. Mivel akkoriban fedezték fel a korábban megjósolt neutronokat, úgy döntöttek, hogy a hipotetikus Pauli-részecskét neutrínónak hívják (később kiderült, hogy a béta-bomlás során nem neutrino, hanem antineutrino születik).
Noha a neutrínók gondolatát kezdetben szkepticizmussal fogadták el, az idő múlásával elfoglalták az elméket. Ebben az esetben egy új probléma merült fel: a részecske annyira kicsi és olyan jelentéktelen tömegű, hogy azt még a sűrűbb anyagok áthaladásakor gyakorlatilag lehetetlen rögzíteni. A kutatók azonban nem adták fel: amikor megjelentek nukleáris reaktorok, sikerült felhasználniuk egy hatalmas neutrinoáram generátoraként, ami 1956-ban fedezte fel.
A "szellem" részecskék megtanultak regisztrálni, sőt építettek egy hatalmas neutrino obszervatóriumot, "Ice Cube" Antarktiszon, ám maguk nagyrészt rejtélyek maradnak. Például van egy hipotézis, miszerint az antineutrinók kölcsönhatásba lépnek az anyaggal, mint egy átlagos neutrinó. Ha a hipotézist kísérlettel erősítik meg, akkor világossá válik, hogy az univerzum kialakulása során miért lépett fel globális aszimmetria, és az anyag ma sokkal nagyobb, mint az antianyag.
A tudósok a neutrínók további tanulmányozásával járnak, hogy válaszokat kapjanak a mozgásra a szuperluminális sebességgel, a "sötét anyag" természetéről, a korai világegyetem körülményeiről. De talán a legfontosabb: a nemrégiben bebizonyított tömeg jelenléte a neutrinókban megsemmisíti a standard modellt, sértve a modern fizika alapjait.
A szokásos modellen kívül
A kozmikus sugarak tanulmányozása és a nagy teljesítményű gyorsítók felépítése hozzájárult a tucat korábban ismeretlen részecskék felfedezéséhez, amelyekhez további osztályozást kellett bevezetni. Például manapság minden olyan szubatomi részecskét, amelyet nem lehet felbontani alkotóelemeikre, elemi elemnek hívják, és csak azokat, amelyeknek úgy tekintik, hogy nem rendelkeznek belső szerkezettel (elektronok, neutrinók stb.), Alapvetőnek nevezik.
Az 1960-as évek elején kialakult a standard modell - ez az elmélet figyelembe veszi az összes ismert részecskét és az erő kölcsönhatásokat, kivéve a gravitációt. A jelenlegi verzió 61 elemi részecskét ír le, köztük a legendás Higgs-bozonot. A standard modell sikere az, hogy előre jelezte a még fel nem fedezett részecskék tulajdonságait, ezáltal megkönnyítve azok megtalálását. És mégis van oka beszélni, ha nem a felülvizsgálatáról, akkor a modell kibővítéséről. Pontosan ezt csinálják az Új Fizika támogatói, és felszólítják a felhalmozott elméleti problémák megoldására.
A standard modell túllépése új elemi részecskék felfedezésével jár, amelyek továbbra is hipotetikusak. Talán a tudósok felfedezik a tachionokat (amelyek szuperluminális sebességgel mozognak), a gravitonokat (amelyek gravitációs kölcsönhatást hordoznak) és a vimpeket (a "sötét anyag" felépítését). De ugyanolyan valószínű, hogy valami még fantasztikusabb dologra buknak. De akkor sem garantáljuk, hogy a mikrokozmoszt egészében megismertük.
Anton Pervushin