spørgende sind

videnskaben om Stof, rum og tid

hovedside / hvad er verden lavet af? | hvordan finder man de mindste partikler
Hvad kan man forvente i fremtiden / hvorfor støtte videnskab / standardmodel opdagelser

Hvad er verden lavet af?

byggestenene

fysikere har identificeret 12 byggesten, der er de grundlæggende bestanddele af materie., Vores hverdag verden er lavet af blot tre af disse byggesten: op kvark, ned kvark og elektronen. Dette sæt partikler er alt, hvad der er nødvendigt for at fremstille protoner og neutroner og for at danne atomer og molekyler. Elektronneutrino, observeret i henfald af andre partikler, fuldender det første sæt af fire byggesten.

materiens byggesten: seks kvarker og seks leptoner.,

af en eller anden grund har naturen valgt at gentage denne første generationaf kvarker og leptoner for at producere i alt seks kvarker og seks leptoner med stigende masse. Som alle kvarker er den sjette kvark, der hedder top, meget mindre end en proton (faktisk ved ingen, hvor små kvarker er), men toppen er så tung som et guldatom!

selvom der er grund til at tro, at der ikke er flere sæt kvarker og leptoner, spekulerer teoretikere på, at der kan være andre typer byggesten, som delvis kan redegøre for det mørke stof, der antydes af astrofysiske observationer., Dette dårligt forståede stof udøver gravitationskræfter og manipulerer galakser. Det vil tage jordbaserede acceleratoreksperimenter for at identificere dets stof.

naturens byggesten (video, 6 min.)

kræfterne

forskere skelner mellem fire elementære typer kræfter, der virker blandt partikler: stærk, svag, elektromagnetisk og tyngdekraft.

• den stærke kraft er ansvarlig for, at kvarker “klæber” sammen for at danne protoner, neutroner og beslægtede partikler., den elektromagnetiske kraft binder elektroner til atomkerner (klynger af protoner og neutroner) for at danne atomer.
• den svage kraft Letter nedbrydningen af tunge partikler til mindre søskende.
• tyngdekraften virker mellem massive objekter. Selvom det ikke spiller nogen rolle på mikroskopisk niveau, er det den dominerende kraft i vores hverdag og i hele universet.

Partikler, der overfører kræfter blandt hinanden ved at udveksle kraft-bærende partikler kaldet bosoner., Disse kraftformidlere bærer diskrete mængder energi, kaldet kvanta, fra en partikel til en anden. Du kan tænke på energioverførslen på grund af boson-udveksling som noget som at passere en basketball mellem to spillere.

hver kraft har sine egne karakteristiske bosoner:

• gluonen formidler den stærke kraft; den “limer” kvarker sammen.
• fotonen bærer den elektromagnetiske kraft; den transmitterer også lys.
• W-og Z-bosonerne repræsenterer den svage kraft; de indfører forskellige typer henfald.,

fysikere forventer, at tyngdekraften også kan være forbundet med en bosonpartikel. Navngivet gravitonen er denne hypotetiske boson ekstremt svær at observere, da tyngdekraften på det subatomære niveau er mange størrelsesordener svagere end de andre tre elementære kræfter.

tabel over partikelopdagelser: hvem, hvornår, hvor?

Antimatter

selvom det er en hæfteklamme i science fiction, er antimatter lige så ægte som Stof. For hver partikel har fysikere opdaget en tilsvarende antipartikel, der ser ud og opfører sig på næsten samme måde., Antipartikler har dog de modsatte egenskaber af deres tilsvarende partikler. En antiproton har for eksempel en negativ elektrisk ladning, mens en proton er positivt ladet.

mindre end 10 år siden skabte fysikere ved CERN (1995) og Fermilab (1996) de første antiatomer. For at lære mere om egenskaberne i “Spejlverdenen” tilføjede de omhyggeligt en positron (antipartiklen af en elektron) til en antiproton. Resultatet: antihydrogen.

opbevaring af antimatter er en vanskelig opgave., Så snart en antipartikel og en partikel mødes, udsletter de og forsvinder i en flash af energi. Ved hjælp af elektromagnetiske kraftfelter er fysikere i stand til at opbevare antimatter inde i vakuumbeholdere i en begrænset periode.

Standard Model

Standard Modellen forklarer det komplekse samspil mellem kraft luftfartsselskaber og byggeklodser.,

Fysikere kalder den teoretiske ramme, der beskriver samspillet mellem elementære byggesten (kvarker og leptons) og den kraft, luftfartsselskaber (bosoner) Standard Model. Tyngdekraften er endnu ikke en del af denne ramme, og et centralt spørgsmål om det 21.århundredes partikelfysik er søgningen efter en kvanteformulering af tyngdekraften, der kunne inkluderes i standardmodellen.

selvom den stadig kaldes en model, er standardmodellen en grundlæggende og velafprøvet fysikteori., Fysikere bruger det til at forklare og beregne en lang række partikelinteraktioner og kvantefænomener. Eksperimenter med høj præcision har gentagne gange verificeret subtile effekter forudsagt af standardmodellen.

indtil videre er Standardmodelens største succes foreningen afelektromagnetiske og de svage kræfter i den såkaldte elektroeaeak-kraft. Denkonsolidering er en milepæl, der kan sammenlignes med foreningen af de elektriske og de magnetiske kræfter til en enkelt elektromagnetisk teori af J. C. Ma..ell i det 19. århundrede., Fysikere mener, at det er muligt at beskrive alle kræfter med en stor samlet teori.

en væsentlig ingrediens i standardmodellen undgår dog stadig eksperimentel verifikation: Higgs-feltet. Det interagerer med andre partikler for at give dem masse. Higgs-feltet giver anledning til en ny kraftbærer, kaldet Higgs boson, som ikke er blevet observeret. Manglende finde det ville sætte spørgsmålstegn ved standardmodellen. Eksperimenter på Fermilab håber at finde bevis for Higgs boson og gøre yderligere opdagelser i de næste par år.,

Diassho.på byggestenene i naturen

alt om neutrinoer, elektroner og lys.

Hvordan til at finde de mindste partikler

Fermilab ‘ s forskning på elementære partikler