Парадокс слабой силы: меньше малого, больше большого

Парадокс слабой силы: меньше малого, больше большого

Слабое взаимодействие играет роль в снабжении звезд энергией для синтеза и создания элементов. Фото: learning-mind.com

В разные времена люди пытались объяснить устройство мира. Помните, про черепаху и четырех слонов, которые держат на себе землю? У современной физики тоже есть свои "слоны". Четыре фундаментальных взаимодействия - электромагнетизм, гравитация, сильное и слабое ядерные взаимодействия - призваны объяснить как во Вселенной на микро- и макроуровнях работают пространство, время, вещество, энергия и разнообразие. Естественным для таких поисков является описание мира в виде "здания", состоящего из "кирпичиков" - элементарных частиц. В качестве объяснения физики избрали Стандартную модель. Рассмотрим внимательней, что это такое.

Четыре типа фундаментальных взаимодействий Источник: wikipedia
Четыре типа фундаментальных взаимодействий Источник: wikipedia

В поисках альфы и омеги

В Древней Греции считали неделимым атом, в V веке до н.э. мудрые греки даже создали отдельную школу натурфилософии. Физика ХХ века совершила грандиозный переворот в системе представлений, и доказала, что это не так. Энрико Ферми (1901-1955), один из участников Манхэттенского проекта и основоположник физики высоких энергий, в 1933 году разработал теорию так называемого бета-распада частиц, при котором ядро и нейтроны атома превращаются в заряженные протоны и электроны. Но на этом дело не закончилось! 

Фото: getchemistryhelp.blogspot.com
Фото: getchemistryhelp.blogspot.com 

Базовые частицы мироздания

Подлинно элементарными частицами, которые уже не делятся ни на какие подчастицы и несут дробный электрический заряд, оказались кварки. Именно из них состоят считавшиеся когда-то монолитными кирпичиками мироздания протоны и нейтроны. Считается, что кварки находились в виде плазмы в первый миг после так называемого "Большого взрыва", с которого, как предполагают ученые, началась Вселенная. После падения температуры кварки с помощью глюонов - нейтральных склеивающих частиц - соединились друг с другом в протоны и нейтроны, потом появились ядра, атомы и т.д.

Существует шесть типов (или "ароматов") кварков в восходящем по массе и "цвету" порядке. В зависимости от их комбинаций и формируются частицы, - протон, нейтрон или электрон. Помимо кварков еще существуют частицы с дробным спином. Это лептоны и фермионы. Но о них поговорим в другой раз.

Источник: patternizer.wordpress.com
Источник: patternizer.wordpress.com 

Бозоны

Другим типом элементарных частичек являются бозоны. Это базовые "носители энергии". Для каждого типа фундаментального взаимодействия они свои: для электромагнетизма - фотоны, гравитации - гравитоны, для сильного взаимодействия - глюоны, для слабого - W и Z бозоны.

Первым шагом на пути к объяснению четырех фундаментальных взаимодействий стало объединение  электромагнитного и слабого взаимодействий в теории  электрослабого взаимодействия, созданной в 1967 году  Стивеном Вайнбергом, Шелдоном Глэшоу и Абдусом Саламом. 

Если быть очень кратким, то W (от английского слова weak - "слабый") бозоны - имеют заряд, а Z (от английского слова zero - "ноль") бозоны – практически нейтральные и слабо взаимодействуют, поэтому их очень трудно засечь. Самый загадочный из них -  бозон Хиггса, практическое обнаружение которого в 2012 году наделало столько шума в научном мире.

Гравитоны пока не обнаружены из-за относительной слабости волн гравитации. Согласно общей теорией относительности Эйнштейна, любое тело, имеющее массу, искажает пространство вокруг себя (как, например, предмет, который лежит на упругой мембране, своим весом продавливает в ней "лунку"). Суть гравитации в том, что другое тело попадает в эту "лунку" и "скатывается" вниз, ближе к первому. При этом, гравитация не зависит от массы.

Фото: heasarc.gsfc.nasa.gov
Слабое взаимодействие отвечает за ядерный распад. Фото: heasarc.gsfc.nasa.gov 

Слабое взаимодействие

Считается, что именно слабая сила посредством W и Z бозонов и так называемого бета-распада является спусковым крючком для запуска самых мощных ядерных реакций, известных в существующей вселенной.

Слабая сила или слабое взаимодействие сильнее чем гравитация, но имеет эффект на значительно меньшем расстоянии. Она действует только на субатомном уровне (для частиц меньше атома) и играет критическую роль в снабжении звезд энергией для синтеза и создания элементов. Она также ответственна за естественный фон радиации во Вселенной.

Нейтрон, состоящий из трех кварков, до сегодняшнего дня считался мельчайшей стабильной структурой материи. Ученые установили, что кварки в изучаемых звездных образованиях под воздействием чудовищных сил гравитации расположены ближе друг к другу, нежели в нейтронах, создавая тем самым новую материальную субстанцию. Согласно их подсчетам, столовая ложка подобного вещества будет весить на Земле миллиард тонн. Ряд ученых также считает, что данный вид материи, имея невероятную плотность, обладает свойством "абсолютного поглощения" других материальных структур.

Здесь возникает вопрос: так ли слаба сила, которую физики назвали "слабой"?

 

 

Чтобы не пропустить все самое важное и интересное, подписывайтесь на нас в соцсетях

Политика

Министр энергетики:  Предложение по транзиту неприемлемо
Министр энергетики: "Предложение по транзиту неприемлемо" 59

Алексей Оржель прокомментировал предложение "Газпрома".

Глава МИД Германии отменил свой визит на Донбасс из-за непогоды
Глава МИД Германии отменил свой визит на Донбасс из-за непогоды 29

Маас не раз становился жертвой авиаинцидентов.

Супрун заявила, что суд закрыл дело против нее по иску Мосийчука
Супрун заявила, что суд закрыл дело против нее по иску Мосийчука 83

"Тихо и без истерик истца", - отметила ответчица.

Происшествия

В Хмельницкой области чиновник привязал к автомобилю и протащил по дороге собаку
В Хмельницкой области чиновник привязал к автомобилю и протащил по дороге собаку [видео] 177

Окровавленного пса спас спецназовец, который стал очевидцем издевательства над животным.

Российский историк Соколов, расчленивший студентку, пытался покончить жизнью
Российский историк Соколов, расчленивший студентку, пытался покончить жизнью 620

Во время следственного эксперимента он хотел зарезать себя кортиком.

Во Львове соседи призывника избили военкома после вручения повестки
Во Львове соседи призывника избили военкома после вручения повестки 426 1

Будни осенней призывной кампании.

Экономика

Кайли Дженнер продает контрольный пакет Kylie Cosmetics владельцу Max Factor
Кайли Дженнер продает контрольный пакет Kylie Cosmetics владельцу Max Factor 116

Сделку закроют в 2020 году.

Чего ждать пенсионерам от Бюджета-2020
Чего ждать пенсионерам от Бюджета-2020 709

Минималку поднимут дважды, введут доплаты для тех, кому больше 80 лет, и обещают автоматическую индексацию.

Эконалог на авиабилеты: последует ли Украина европейскому примеру
Эконалог на авиабилеты: последует ли Украина европейскому примеру 496

Страны ЕС призывают ввести всеобщий налог на авиацию.

Спорт

Свитолина рассказала о планах на 2020 год,  Танцах со звездами  и политике
Свитолина рассказала о планах на 2020 год, "Танцах со звездами" и политике 83

Элина считает своим домом Одессу и любит возвращаться к бабушке.

Криштиану Роналду:  Я побью его!
Криштиану Роналду: "Я побью его!" 211

Португалец стал еще ближе к мировому рекорду.

Наши в ринге: от Постола до Шелестюка
Наши в ринге: от Постола до Шелестюка 70

Украинские боксеры, оставшиеся в тени Усика и Ломаченко.