Spørrende Sinn

vitenskap rolle, plass og tid

hovedsiden | hva er den laget av? | hvordan å finne den minste partikler
hva du kan forvente i fremtiden | hvorfor støtte science | Standard Modell funn

Hva er den laget av?

byggesteinene

Fysikere har identifisert 12 byggesteinene som er de grunnleggende bestanddeler av saken., Vår daglige verden er laget av bare tre av disse byggesteinene: opp quark, ned quark og elektron. Dette settet av partikler er alt som trengs for å gjøre protoner og nøytroner, og for å danne atomer og molekyler. Elektronet neutrino, observert i nedbrytning av andre partikler, fullfører de første fire byggesteinene.

byggesteinene i saken: seks kvarker og seks leptons.,

For noen grunn arten har valgt å replikere denne første generationof kvarker og leptons å produsere totalt seks kvarker og seks leptons, med økende masse. Som alle kvarker, den sjette, quark, heter toppen, som er mye mindre enn et proton (faktisk, ingen vet hvor liten kvarker er), men den øverste er så tung som en gold-atom!

Selv om det er grunn til å tro at det ikke er flere sett av kvarker og leptons, teoretikere spekulerer i at det kan være andre typer byggesteiner, som kan delvis konto for mørk materie som følger av astrofysiske observasjoner., Dette er dårlig forstått saken utøver gravitasjonelle krefter og manipulerer galakser. Det vil ta jorden-basert accelerator eksperimenter for å identifisere sin stoff.

byggesteinene i naturen (video, 6 min.)

Den styrker

Forskere skille mellom fire grunnleggende typer krefter blant partikler: sterk, svak, elektromagnetiske og gravitasjonskraft.

• Den sterke kraft er ansvarlig for kvarker «stikker» sammen til protoner, nøytroner og relaterte partikler.,
• elektromagnetisk kraft binder seg elektroner til atomic kjerner (klynger av protoner og nøytroner) for å danne atomer.
• Den svake styrken forenkler nedbrytning av tunge partikler i mindre søsken.
• gravitasjonskraft handlinger mellom massive objekter. Selv om det spiller ingen rolle på mikroskopisk nivå, det er den dominerende kraft i vårt daglige liv og i hele universet.

Partikler overføre krefter mellom hverandre ved å utveksle kraft-bærer partikler kalt bosoner., Disse force meklere bære diskrete mengder energi, kalt quanta, fra en partikkel til en annen. Du kan tenke av energioverføring på grunn av exchange-bosonet som noe som bestått av en basketball mellom to spillere.

Hver kraft har sin egen karakteristiske bosoner:

• gluon formidler sterk kraft, det «lim» sammen kvarker.
• fotonet bærer elektromagnetisk kraft, og det er også sender ut lys.
• W-og Z-bosoner representerer svak kraft, og innføre de forskjellige typer av henfall.,

Fysikere forvente at gravitasjonskraft, kan også være assosiert med en partikkel-bosonet. Heter den graviton, dette hypotetisk-bosonet er svært vanskelig å observere siden, på det subatomære nivå, gravitasjonskraft er mange størrelsesordener svakere enn de tre andre elementære krefter.

Tabellen over partikkel funn: hvem, når, hvor?

Antimaterie

Selv om det er et fast innslag av science fiction, antimaterie er så ekte som betyr noe. For hver partikkel, fysikere har funnet en tilsvarende antiparticle, som ser ut og oppfører seg i nesten samme måte., Antiparticles, skjønt, har de motsatte egenskapene av deres tilsvarende partikler. Et antiproton, for eksempel, har en negativ elektrisk ladning, mens et proton er positivt ladet.

Mindre enn 10 år siden, fysikere ved CERN i sveits (1995) og Fermilab (1996) skapte den første anti-atomer. For å lære mer om egenskapene til «Mirror Verden,» de nøye lagt til et positron (den antiparticle av et elektron) til et antiproton. Resultatet: antihydrogen.

Lagre antimaterie er en vanskelig oppgave., Så snart en antiparticle og en partikkel møte, de tilintetgjøre, forsvinner i en flash av energi. Ved bruk av elektromagnetiske kraftfelt, fysikere er i stand til å lagre antimaterie inne vakuumisolerte beholdere for en begrenset tidsperiode.

Standard Modell

Standard Modellen forklarer komplekse samspillet mellom makt operatører og byggesteiner.,

Fysikere kaller det teoretiske rammeverket som beskriver samspillet mellom elementære byggesteiner (kvarker og leptons) og styrke bærere (bosoner) Standard-Modellen. Tyngdekraften er ennå ikke en del av denne rammen, og et sentralt spørsmål i det 21. århundre partikkelfysikk er på søk etter en quantum formulering av tyngdekraften som kan bli inkludert i Standard-Modellen.

selv Om det fortsatt kalles en modell, Standard-Modellen er en grunnleggende og grundig testet fysikk teori., Fysikere bruker den til å gjøre rede for og beregne et stort utvalg av partikkel vekselsvirkningene og kvantifisere fenomener. Høy presisjon eksperimenter har gjentatte ganger bekreftet subtile effekter spådd av Standard-Modellen.

Så langt, den største suksessen av Standard Modell er samlingen av theelectromagnetic og de svake krefter i den såkalte electroweak kraft. Theconsolidation er en milepæl sammenlignbare til en forening av elektriske og magnetiske krefter i en enkelt elektromagnetisk teori av J. C. Maxwell i det 19. århundre., Fysikere tror det er mulig å beskrive alle krefter med en Grand Unified Theory.

En viktig ingrediens av Standard Modell, men unnviker fortsatt eksperimentell verifisering: Higgs-feltet. Det er i samspill med andre partikler for å gi dem masse. Higgs-feltet gir opphav til en ny kraft carrier, kalt Higgs-bosonet, som ikke har vært observert. Unnlatelse av å finne det ville ringe inn spørsmål Standard-Modellen. Forskere ved Fermilab håper å finne bevis for Higgs-bosonet og gjøre flere funn i de neste årene.,

bildefremvisning på byggesteinene i naturen

Alt om neutrinos, elektroner og lys.

Hvordan å finne den minste partikler

Fermilab forskning på elementære partikler