Particules élémentaires. Les particules élémentaires les plus légères et les plus massives

Docteur en Sciences Physiques et Mathématiques M. KAGANOV.

Selon une longue tradition, la revue "Science et Vie" raconte les dernières avancées de la science moderne, les dernières découvertes dans le domaine de la physique, de la biologie et de la médecine. Mais pour comprendre à quel point ils sont importants et intéressants, il est nécessaire d'avoir au moins une idée générale des bases de la science. physique moderne se développe rapidement, et les personnes de la génération plus âgée, celles qui ont étudié à l'école et à l'institut il y a 30-40 ans, méconnaissent nombre de ses dispositions : elles n'existaient tout simplement pas à l'époque. Et nos jeunes lecteurs n'ont pas encore eu le temps de les découvrir : la vulgarisation scientifique n'est pratiquement plus publiée. C'est pourquoi nous avons demandé à M. I. Kaganov, auteur de longue date de la revue, de nous parler des atomes et des particules élémentaires et des lois qui les régissent, de ce qu'est la matière. Moisei Isaakovich Kaganov est un physicien théoricien, auteur et co-auteur de plusieurs centaines d'articles sur la théorie quantique des solides, la théorie des métaux et le magnétisme. Il était un membre éminent de l'Institut des problèmes physiques nommé d'après V.I. P. L. Kapitsa et professeur à l'Université d'État de Moscou. M. V. Lomonosov, membre des comités de rédaction des revues "Nature" et "Quantum". Auteur de nombreux articles et livres de vulgarisation scientifique. Vit maintenant à Boston (États-Unis).

Science et vie // Illustrations

Le philosophe grec Démocrite a été le premier à utiliser le mot « atome ». Selon ses enseignements, les atomes sont indivisibles, indestructibles et en mouvement constant. Ils sont infiniment divers, ils ont des dépressions et des renflements, avec lesquels ils s'imbriquent, formant tous les corps matériels.

Tableau 1. Les caractéristiques les plus importantes des électrons, des protons et des neutrons.

atome de deutérium.

Le physicien anglais Ernst Rutherford est considéré comme le fondateur de Physique nucléaire, la doctrine de la radioactivité et la théorie de la structure de l'atome.

Sur la photo : la surface d'un cristal de tungstène agrandie 10 millions de fois ; chaque point brillant est son atome individuel.

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Travaillant à la création de la théorie du rayonnement, Max Planck en 1900 est arrivé à la conclusion que les atomes d'une substance chauffée devraient émettre de la lumière par portions, quanta, ayant la dimension d'action (J.s) et l'énergie proportionnelle à la fréquence de rayonnement : E = hn.

En 1923, Louis de Broglie transpose l'idée d'Einstein de la double nature de la lumière - la dualité onde-particule - à la matière : le mouvement d'une particule correspond à la propagation d'une onde infinie.

Les expériences de diffraction ont confirmé de manière convaincante la théorie de de Broglie, selon laquelle le mouvement de toute particule s'accompagne d'une onde dont la longueur et la vitesse dépendent de la masse et de l'énergie de la particule.

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Un joueur de billard expérimenté sait toujours comment les boules vont rouler après un coup et les enfonce facilement dans la poche. Avec les particules atomiques, c'est beaucoup plus difficile. Il est impossible d'indiquer la trajectoire d'un électron volant : ce n'est pas seulement une particule, mais aussi une onde, infinie dans l'espace.

La nuit, quand il n'y a pas de nuages dans le ciel, la lune n'est pas visible et les lumières n'interfèrent pas, le ciel est rempli d'étoiles brillantes. Il n'est pas nécessaire de rechercher des constellations familières ou d'essayer de trouver des planètes proches de la Terre. Regarde juste! Essayez d'imaginer un immense espace rempli de mondes et s'étendant sur des milliards de milliards d'années-lumière. Ce n'est qu'en raison de la distance que les mondes semblent être des points, et beaucoup d'entre eux sont si éloignés qu'ils ne peuvent pas être distingués séparément et se fondent dans une nébuleuse. Il semble que nous soyons au centre de l'univers. Maintenant, nous savons que ce n'est pas le cas. Le rejet du géocentrisme est un grand mérite de la science. Il a fallu beaucoup d'efforts pour réaliser que la petite Terre se déplace dans une section aléatoire, apparemment non allouée, d'un espace illimité (littéralement !).

Mais la vie est née sur Terre. Il s'est développé avec un tel succès qu'il a réussi à produire une personne capable de comprendre le monde qui l'entoure, de rechercher et de trouver les lois qui régissent la nature. Les acquis de l'humanité dans la connaissance des lois de la nature sont si impressionnants que l'on se sent involontairement fier d'appartenir à cette pincée de raison, perdue à la périphérie d'une Galaxie ordinaire.

Etant donné la diversité de tout ce qui nous entoure, l'existence de lois générales est étonnante. Non moins frappant est que tout est construit à partir de particules de trois types seulement - électrons, protons et neutrons.

Afin d'utiliser les lois fondamentales de la nature pour dériver des observables et prédire de nouvelles propriétés de diverses substances et objets, des théories mathématiques complexes ont été créées, qui ne sont pas du tout faciles à comprendre. Mais les contours de l'image scientifique du Monde peuvent être appréhendés sans recourir à une théorie rigoureuse. Naturellement, cela nécessite du désir. Mais pas seulement: même une connaissance préliminaire devra consacrer du travail. Il faut essayer de comprendre des faits nouveaux, des phénomènes inconnus, qui à première vue ne concordent pas avec l'expérience existante.

Les acquis de la science conduisent souvent à l'idée que "rien n'est sacré" pour elle : ce qui était vrai hier est aujourd'hui écarté. Avec la connaissance, on comprend avec quel respect la science traite chaque grain d'expérience accumulée, avec quelle prudence elle avance, en particulier dans les cas où il est nécessaire d'abandonner les idées enracinées.

Le but de cette histoire est de présenter les caractéristiques fondamentales de la structure des substances inorganiques. Malgré leur variété infinie, leur structure est relativement simple. Surtout par rapport à n'importe quel organisme vivant, même le plus simple. Mais il y a une chose en commun : tous les organismes vivants, comme les substances inorganiques, sont construits à partir d'électrons, de protons et de neutrons.

Il est impossible d'embrasser l'immensité : pour connaître, au moins en termes généraux, la structure des organismes vivants, il faut une histoire spéciale.

INTRODUCTION

La variété des choses, des objets - tout ce que nous utilisons, qui nous entoure, est sans limite. Non seulement dans leur objectif et leur structure, mais aussi dans les matériaux utilisés pour les créer - des substances, comme on dit, lorsqu'il n'est pas nécessaire de souligner leur fonction.

Les substances, les matériaux semblent solides et le toucher confirme ce que les yeux voient. Il semblerait qu'il n'y ait pas d'exceptions. eau qui coule et le métal solide, si dissemblable l'un à l'autre, sont similaires en une chose : le métal et l'eau sont solides. Certes, le sel ou le sucre peuvent être dissous dans l'eau. Ils trouvent leur place dans l'eau. Oui, et dans un corps solide, comme une planche de bois, vous pouvez enfoncer un clou. Avec un effort considérable, il est possible de réaliser que la place qui était occupée par un arbre sera occupée par un clou de fer.

Nous savons très bien qu'un petit morceau peut être détaché d'un corps solide, pratiquement n'importe quel matériau peut être broyé. Parfois c'est difficile, parfois cela arrive spontanément, sans notre participation. Imaginez-vous sur la plage, sur le sable. Nous comprenons qu'un grain de sable est loin d'être la plus petite particule de la substance qui compose le sable. Si vous essayez, vous pouvez réduire les grains de sable, par exemple en passant à travers les rouleaux - à travers deux cylindres de métal très dur. Une fois entre les rouleaux, le grain de sable est broyé en plus petits morceaux. En fait, c'est ainsi que la farine est fabriquée à partir de céréales dans les moulins.

Maintenant que l'atome est fermement entré dans notre vision du monde, il est très difficile d'imaginer que les gens ne savaient pas si le processus de broyage est limité ou si une substance peut être broyée à l'infini.

On ne sait pas quand les gens se sont posé cette question pour la première fois. Il a été enregistré pour la première fois dans les écrits des philosophes grecs anciens. Certains d'entre eux pensaient que, quelle que soit la fraction d'une substance, elle permet une division en parties encore plus petites - il n'y a pas de limite. D'autres ont suggéré qu'il existe de minuscules particules indivisibles qui composent tout. Pour souligner que ces particules sont à la limite de l'écrasement, ils les ont appelées atomes (en grec ancien le mot « atome » signifie indivisible).

Il est nécessaire de nommer ceux qui, les premiers, ont avancé l'idée de l'existence des atomes. Il s'agit de Démocrite (né vers 460 ou 470 av. J.-C.). nouvelle ère, mort dans une extrême vieillesse) et Épicure (341-270 av. J.-C.). Ainsi, la science atomique a presque 2500 ans. L'idée d'atomes n'a en aucun cas été immédiatement acceptée par tout le monde. Même il y a 150 ans, peu de gens avaient confiance en l'existence des atomes, même parmi les scientifiques.

C'est parce que les atomes sont très petits. Ils ne peuvent pas être vus non seulement à l'œil nu, mais aussi, par exemple, avec un microscope grossissant 1000 fois. Réfléchissons : quelle est la taille des plus petites particules visibles ? Différentes personnes ont une vision différente, mais tout le monde conviendra probablement qu'il est impossible de voir une particule inférieure à 0,1 millimètre. Par conséquent, si vous utilisez un microscope, vous pouvez, bien qu'avec difficulté, voir des particules d'environ 0,0001 millimètre, soit 10 -7 mètres. En comparant les tailles des atomes et les distances interatomiques (10 -10 mètres) avec la longueur, acceptée par nous comme la limite de la capacité de voir, nous comprendrons pourquoi toute substance nous semble solide.

2500 ans c'est long. Peu importe ce qui se passe dans le monde, il y a toujours eu des gens qui ont essayé de répondre à la question de savoir comment fonctionne le monde qui les entoure. A certains moments, les problèmes de l'organisation du monde inquiétaient davantage, à d'autres - moins. La naissance de la science dans son sens moderne s'est produite relativement récemment. Les scientifiques ont appris à expérimenter - à poser des questions à la nature et à comprendre ses réponses, à créer des théories décrivant les résultats des expériences. Les théories nécessitaient des méthodes mathématiques rigoureuses pour tirer des conclusions valables. La science a parcouru un long chemin. Sur ce chemin, qui pour la physique a commencé il y a environ 400 ans avec les travaux de Galileo Galilei (1564-1642), une quantité infinie d'informations a été obtenue sur la structure de la matière et les propriétés des corps. nature différente découvert et compris une infinité de phénomènes divers.

L'humanité a appris non seulement à comprendre passivement la nature, mais aussi à l'utiliser à ses propres fins.

Nous ne considérerons pas l'histoire du développement des concepts atomiques sur 2500 ans et l'histoire de la physique sur les 400 dernières années. Notre tâche est de dire aussi brièvement et clairement que possible sur quoi et comment tout est construit - les objets qui nous entourent, les corps et nous-mêmes.

Comme déjà mentionné, toute matière est composée d'électrons, de protons et de neutrons. Je le sais depuis mes années d'école, mais cela ne cesse de m'étonner que tout soit construit à partir de seulement trois types de particules ! Mais le monde est si varié ! De plus, les moyens que la nature utilise pour réaliser la construction sont également assez uniformes.

Une description cohérente de la façon dont les différents types de substances sont construits - science complexe. Elle utilise des mathématiques sérieuses. Il faut souligner qu'il n'y a pas d'autre théorie simple. Mais les principes physiques qui sous-tendent la compréhension de la structure et des propriétés des substances, bien qu'ils ne soient pas triviaux et difficiles à imaginer, peuvent toujours être compris. Avec notre histoire, nous essaierons d'aider tous ceux qui s'intéressent à la structure du monde dans lequel nous vivons.

MÉTHODE SHARD, OU DIVISER ET SAVOIR

Il semblerait que le plus Manière naturelle comprendre comment un dispositif complexe (jouet ou mécanisme) est agencé - pour le démonter, le décomposer en ses composants. Il faut juste être très prudent, en se rappelant qu'il sera beaucoup plus difficile à plier. "Casser - ne pas construire" - dit la sagesse populaire. Et encore une chose: en quoi consiste l'appareil, nous le comprendrons peut-être, mais son fonctionnement est peu probable. Il est parfois nécessaire de dévisser une vis, et c'est tout - l'appareil a cessé de fonctionner. Il ne faut pas tant démonter, mais comprendre.

Puisque nous ne parlons pas de la décomposition réelle de tous les objets, choses, organismes qui nous entourent, mais de l'imaginaire, c'est-à-dire du mental, et non de l'expérience réelle, alors vous n'avez pas à vous inquiéter : vous n'avez pas faut ramasser. Aussi, ne lésinons pas sur l'effort. Nous ne nous demanderons pas s'il est difficile ou facile de décomposer l'appareil en ses composants. Attends une seconde. Et comment savons-nous que nous avons atteint la limite ? Peut-être qu'avec plus d'efforts on peut aller plus loin ? On s'avoue : on ne sait pas si on a atteint la limite. Nous devons utiliser l'opinion généralement admise, sachant que ce n'est pas un argument très fiable. Mais si vous vous souvenez qu'il ne s'agit que d'une opinion généralement acceptée et non de la vérité ultime, le danger est faible.

Il est maintenant généralement admis que les pièces à partir desquelles tout est construit sont particules élémentaires. Et bien que pas tous. Après avoir regardé dans le livre de référence approprié, nous serons convaincus : il y a plus de trois cents particules élémentaires. L'abondance de particules élémentaires nous a fait réfléchir à la possibilité de l'existence de particules sous-élémentaires - des particules qui composent les particules élémentaires elles-mêmes. C'est ainsi qu'est née l'idée des quarks. Ils ont ça propriété incroyable, qui n'existent apparemment pas à l'état libre. Il y a beaucoup de quarks - six, et chacun a sa propre antiparticule. Peut-être que le voyage dans les profondeurs de la matière n'est pas terminé.

Pour notre histoire, l'abondance de particules élémentaires et l'existence de particules sous-élémentaires ne sont pas essentielles. Les électrons, les protons et les neutrons sont directement impliqués dans la construction des substances - tout n'est construit qu'à partir d'eux.

Avant de discuter des propriétés des particules réelles, réfléchissons à la façon dont nous aimerions voir les détails à partir desquels tout est construit. En ce qui concerne ce que nous aimerions voir, bien sûr, nous devons tenir compte de la diversité des points de vue. Choisissons quelques fonctionnalités qui semblent obligatoires.

Premièrement, les particules élémentaires doivent avoir la capacité de s'unir en diverses structures.

Deuxièmement, j'aimerais penser que les particules élémentaires sont indestructibles. Connaissant la longue histoire du monde, il est difficile d'imaginer que les particules qui le composent soient mortelles.

Troisièmement, je voudrais que les détails eux-mêmes ne soient pas trop. En regardant les blocs de construction, nous voyons comment différents bâtiments peuvent être créés à partir des mêmes éléments.

En nous familiarisant avec les électrons, les protons et les neutrons, nous verrons que leurs propriétés ne contredisent pas nos souhaits, et le désir de simplicité correspond sans doute au fait que seuls trois types de particules élémentaires participent à la structure de toutes les substances.

ÉLECTRONS, PROTONS, NEUTRONS

Présentons les caractéristiques les plus importantes des électrons, des protons et des neutrons. Ils sont rassemblés dans le tableau 1.

L'amplitude de la charge est donnée en coulombs, la masse est donnée en kilogrammes (unités SI) ; les mots "spin" et "statistiques" seront expliqués ci-dessous.

Faisons attention à la différence de masse des particules : les protons et les neutrons sont près de 2000 fois plus lourds que les électrons. Par conséquent, la masse de tout corps est presque entièrement déterminée par la masse des protons et des neutrons.

Le neutron, comme son nom l'indique, est neutre - sa charge est nulle. Un proton et un électron ont la même magnitude mais des charges de signe opposé. L'électron est chargé négativement et le proton est chargé positivement.

Parmi les caractéristiques des particules, il n'y a aucune caractéristique apparemment importante - leur taille. Décrivant la structure des atomes et des molécules, les électrons, les protons et les neutrons peuvent être considérés comme des points matériels. La taille du proton et du neutron ne devra être rappelée que lors de la description des noyaux atomiques. Même comparés à la taille des atomes, les protons et les neutrons sont monstrueusement petits (de l'ordre de 10 -16 mètres).

Essentiellement, cette courte section est réduite à la présentation des électrons, des protons et des neutrons comme éléments constitutifs de tous les corps de la nature. On pourrait simplement se limiter au tableau 1, mais il faut comprendre comment à partir d'électrons, de protons et de neutrons la construction est en cours, ce qui amène les particules à se combiner en structures plus complexes et ce que sont ces structures.

ATOM - LA PLUS SIMPLE DES STRUCTURES COMPLEXES

Il y a beaucoup d'atomes. Il s'est avéré nécessaire et possible de les disposer d'une manière spéciale. L'ordre permet de souligner la différence et la similitude des atomes. L'arrangement raisonnable des atomes est le mérite de D. I. Mendeleev (1834-1907), qui a formulé la loi périodique qui porte son nom. Si l'on ignore temporairement l'existence des périodes, alors le principe de l'arrangement des éléments est extrêmement simple : ils sont agencés séquentiellement en fonction du poids des atomes. Le plus léger est l'atome d'hydrogène. Le dernier atome naturel (non créé artificiellement) est l'atome d'uranium, qui est plus de 200 fois plus lourd que lui.

Comprendre la structure des atomes a expliqué la présence de périodicité dans les propriétés des éléments.

Au tout début du XXe siècle, E. Rutherford (1871-1937) a montré de manière convaincante que la quasi-totalité de la masse d'un atome est concentrée dans son noyau - une petite région (même comparée à un atome) de l'espace : le rayon de la noyau est environ 100 000 fois plus petit que la taille d'un atome. Lorsque Rutherford fit ses expériences, le neutron n'avait pas encore été découvert. Avec la découverte du neutron, on a compris que les noyaux sont constitués de protons et de neutrons, et il est naturel de considérer un atome comme un noyau entouré d'électrons, dont le nombre est égal au nombre de protons dans le noyau - après tout, en général, l'atome est neutre. Les protons et les neutrons, en tant que matériau de construction du noyau, ont reçu un nom commun - les nucléons. (du latin noyau- cœur). C'est le nom que nous utiliserons.

Le nombre de nucléons dans un noyau est généralement désigné par la lettre UN. Il est clair que A = N + Z, Où N est le nombre de neutrons dans le noyau, et Z- nombre de protons, égal au nombreélectrons dans un atome. Nombre UN est appelée masse atomique, et Z- numéro atomique. Les atomes avec le même numéro atomique sont appelés isotopes : dans le tableau périodique, ils sont dans la même cellule (en grec iso -égal , topos - lieu). Le fait est que les propriétés chimiques des isotopes sont presque identiques. Si vous examinez attentivement le tableau périodique, vous pouvez voir que, à proprement parler, la disposition des éléments ne correspond pas à la masse atomique, mais au numéro atomique. S'il y a environ 100 éléments, il y a plus d'isotopes 2000. Certes, beaucoup d'entre eux sont instables, c'est-à-dire radioactifs (du latin radio- rayonner actif- actifs), ils se désintègrent en émettant diverses radiations.

Les expériences de Rutherford ont non seulement conduit à la découverte de noyaux atomiques, mais ont également montré que les mêmes forces électrostatiques agissent dans l'atome, qui repoussent les corps de même charge les uns des autres et attirent les corps de charges opposées (par exemple, des boules d'électroscope) les uns aux autres.

L'atome est stable. Ainsi, les électrons d'un atome se déplacent autour du noyau : la force centrifuge compense la force d'attraction. Comprendre cela a conduit à la création d'un modèle planétaire de l'atome, dans lequel le noyau est le Soleil et les électrons sont les planètes (du point de vue de la physique classique, le modèle planétaire est incohérent, mais plus sur cela ci-dessous) .

Il existe plusieurs façons d'estimer la taille d'un atome. Différentes estimations conduisent à des résultats similaires : les tailles des atomes sont certes différentes, mais approximativement égales à quelques dixièmes de nanomètre (1 nm = 10 -9 m).

Considérons d'abord le système d'électrons dans un atome.

DANS système solaire les planètes sont attirées vers le soleil par gravité. opère dans l'atome force électrostatique. On l'appelle souvent Coulomb du nom de Charles Augustin Coulomb (1736-1806), qui établit que la force d'interaction entre deux charges est inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. Le fait que deux accusations Q 1 et Q 2 sont attirés ou repoussés avec une force égale à F C = Q 1 Q 2 /r 2 , Où r- la distance entre les charges, est appelée "loi de Coulomb". Index " AVEC" affecté à la force F par la première lettre du nom de famille de Coulomb (en français Coulomb). Parmi les énoncés les plus divers, il y en a peu qui s'appellent aussi justement une loi que la loi de Coulomb : après tout, le champ de son applicabilité est pratiquement illimité. Les corps chargés, quelle que soit leur taille, ainsi que les particules chargées atomiques et même subatomiques, s'attirent ou se repoussent selon la loi de Coulomb.

Digression sur la gravité

Les humains sont initiés à la gravité dès leur plus jeune âge. En tombant, il apprend à respecter la force de gravité vers la Terre. La connaissance du mouvement accéléré commence généralement par l'étude de la chute libre des corps - le mouvement d'un corps sous l'influence de la gravité.

Entre deux corps de masse M 1 et M 2 la force agit F N=- GM 1 M 2 /r 2 . Ici r- la distance entre les corps, G- constante gravitationnelle égale à 6.67259.10 -11 m 3 kg -1 s -2 , l'indice "N" est donné en l'honneur de Newton (1643 - 1727). Cette expression s'appelle la loi de la gravitation universelle, soulignant son caractère universel. Force F N détermine le mouvement des galaxies, des corps célestes et la chute des objets sur la Terre. La loi de la gravitation universelle est valable pour toute distance entre les corps. Nous ne mentionnerons pas les changements dans l'image de la gravité que la théorie générale de la relativité d'Einstein (1879-1955) a apportés.

La force électrostatique de Coulomb et la force newtonienne de gravitation universelle sont les mêmes (comme 1/ r 2) diminue avec l'augmentation de la distance entre les corps. Cela vous permet de comparer l'action des deux forces à n'importe quelle distance entre les corps. Si la force de la répulsion de Coulomb de deux protons est comparée en grandeur avec la force de leur attraction gravitationnelle, alors il s'avère que F N / F C= 10 -36 (Q 1 =Q 2 = e p; M 1 = =M 2 =m p). La gravité ne joue donc aucun rôle significatif dans la structure de l'atome : elle est trop petite par rapport à la force électrostatique.

Il n'est pas difficile de détecter des charges électriques et de mesurer l'interaction entre elles. Si la force électrique est si grande, alors pourquoi n'est-ce pas important quand, disons, ils tombent, sautent, lancent une balle ? Parce que dans la plupart des cas, nous avons affaire à des corps neutres (non chargés). Il y a toujours beaucoup de particules chargées dans l'espace (électrons, ions signe différent). Sous l'influence d'une énorme force électrique attractive (à l'échelle atomique) créée par un corps chargé, des particules chargées se précipitent vers sa source, se collent au corps et neutralisent sa charge.

ONDE OU PARTICULE ? ET VAGUE ET PARTICULE !

Il est très difficile de parler de particules atomiques et même plus petites, subatomiques, principalement parce que leurs propriétés n'ont pas d'analogues dans notre vie quotidienne. On pourrait penser que les particules qui composent ces petits atomes peuvent être commodément représentées sous la forme points matériels. Mais tout s'est avéré beaucoup plus compliqué.

Une particule et une onde... Il semblerait que même comparer n'ait pas de sens tant ils sont différents.

Probablement, quand vous pensez à une vague, vous imaginez d'abord une vague de la surface de la mer. Les vagues à terre viennent de haute mer, les longueurs d'onde - les distances entre deux crêtes successives - peuvent être différentes. Il est facile d'observer des vagues ayant une longueur de l'ordre de plusieurs mètres. Pendant l'agitation, évidemment, la masse d'eau fluctue. La vague couvre un espace considérable.

L'onde est périodique dans le temps et dans l'espace. Longueur d'onde ( λ ) est une mesure de la périodicité spatiale. La périodicité du mouvement des vagues dans le temps est visible dans la fréquence d'arrivée des crêtes des vagues sur le rivage, et elle peut être détectée, par exemple, par l'oscillation de haut en bas du flotteur. Désignons la période de mouvement des vagues - le temps pendant lequel une vague passe - par la lettre J. L'inverse de la période s'appelle la fréquence ν = 1/T. Les ondes les plus simples (harmoniques) ont une certaine fréquence qui ne change pas avec le temps. Tout mouvement ondulatoire complexe peut être représenté comme un ensemble d'ondes simples (voir "Science et Vie" n°11, 2001). À proprement parler, une onde simple occupe un espace infini et existe indéfiniment. Une particule, telle que nous l'imaginons, et une onde sont complètement différentes.

Depuis l'époque de Newton, il y a eu un débat sur la nature de la lumière. Qu'est-ce que la lumière - une collection de particules (corpuscules, du latin corpuscule- corps) ou des vagues ? Les théories se sont longtemps affrontées. La théorie ondulatoire l'emporte : la théorie corpusculaire ne peut expliquer les faits expérimentaux (interférence et diffraction de la lumière). La théorie des ondes s'est facilement adaptée à la propagation rectiligne d'un faisceau lumineux. Un rôle important a été joué par le fait que la longueur d'onde des ondes lumineuses, selon les concepts de tous les jours, est très petite : la gamme de longueurs d'onde lumière visible de 380 à 760 nanomètres. Les ondes électromagnétiques plus courtes sont les ultraviolets, les rayons X et les rayons gamma, et les plus longues sont les ondes infrarouges, millimétriques, centimétriques et toutes les autres ondes radio.

POUR fin XIX siècle, la victoire de la théorie ondulatoire de la lumière sur la théorie corpusculaire semblait définitive et irrévocable. Cependant, le XXe siècle a apporté de sérieux ajustements. Cela semblait être de la lumière, des ondes ou des particules. Il s'est avéré - à la fois des ondes et des particules. Pour les particules de lumière, pour ses quanta, comme on dit, un mot spécial a été inventé - "photon". Le mot "quantum" vient du mot latin quantum- combien, et "photon" - du mot grec Photos- lumière. Les mots désignant le nom des particules, dans la plupart des cas, ont la terminaison Il. Étonnamment, dans certaines expériences, la lumière se comporte comme des ondes, tandis que dans d'autres, elle se comporte comme un flux de particules. Petit à petit, il a été possible de construire une théorie qui prédit comment, dans quelle expérience, la lumière va se comporter. A l'heure actuelle, cette théorie est acceptée par tout le monde, le comportement différent de la lumière n'est plus surprenant.

Les premiers pas sont toujours particulièrement difficiles. J'ai dû aller à l'encontre de l'opinion établie en science, pour exprimer des déclarations qui semblaient être de l'hérésie. Les vrais scientifiques croient sincèrement à la théorie qu'ils utilisent pour décrire les phénomènes observés. Il est très difficile d'abandonner la théorie acceptée. Les premiers pas ont été franchis par Max Planck (1858-1947) et Albert Einstein (1879-1955).

Selon Planck-Einstein, c'est en portions séparées, les quanta, que la lumière est émise et absorbée par la matière. L'énergie portée par un photon est proportionnelle à sa fréquence : E = h v. Facteur de proportionnalité h La constante de Planck porte le nom du physicien allemand qui l'a introduite dans la théorie du rayonnement en 1900. Et déjà dans le premier tiers du 20e siècle, il est devenu clair que la constante de Planck est l'une des constantes mondiales les plus importantes. Naturellement, il a été soigneusement mesuré : h= 6.6260755.10 -34 J.s.

Un quantum de lumière - est-ce beaucoup ou peu ? La fréquence de la lumière visible est d'environ 10 14 s -1 . Rappelons que la fréquence et la longueur d'onde de la lumière sont liées par la relation ν = c/λ, où Avec= 299792458.10 10 m/s (exactement) - la vitesse de la lumière dans le vide. énergie quantique hν, comme il est facile de le voir, est d'environ 10 -18 J. Grâce à cette énergie, une masse de 10 -13 grammes peut être élevée à une hauteur de 1 centimètre. A taille humaine, monstrueusement petit. Mais c'est la masse de 10 14 électrons. Dans le microcosme, l'échelle est complètement différente ! Bien sûr, une personne ne peut pas sentir une masse de 10 à 13 grammes, mais l'œil humain est si sensible qu'il peut voir des quanta de lumière individuels - cela a été confirmé par une série d'expériences subtiles. Dans des conditions normales, une personne ne distingue pas le "grain" de lumière, le percevant comme un flux continu.

Sachant que la lumière a à la fois une nature corpusculaire et ondulatoire, il est plus facile d'imaginer que les particules "réelles" ont aussi des propriétés ondulatoires. Pour la première fois une telle pensée hérétique a été exprimée par Louis de Broglie (1892-1987). Il n'a pas cherché à savoir quelle était la nature de l'onde dont il avait prédit les caractéristiques. Selon sa théorie, une particule de masse m, volant à une vitesse v, correspond à une onde de longueur d'onde l = hmv et fréquence ν = E/h, Où E = m.v. 2/2 - énergie des particules.

Le développement ultérieur de la physique atomique a conduit à une compréhension de la nature des ondes qui décrivent le mouvement des particules atomiques et subatomiques. Une science est née qui s'appelait la "mécanique quantique" (dans les premières années, on l'appelait souvent la mécanique ondulatoire).

La mécanique quantique s'applique au mouvement des particules microscopiques. Lorsque l'on considère le mouvement des corps ordinaires (par exemple, tous les détails des mécanismes), il est inutile de prendre en compte les corrections quantiques (corrections dues aux propriétés ondulatoires de la matière).

L'une des manifestations du mouvement ondulatoire des particules est leur absence de trajectoire. Pour qu'il existe une trajectoire, il faut qu'à chaque instant la particule ait une certaine coordonnée et une certaine vitesse. Or c'est justement ce qui est interdit par la mécanique quantique : une particule ne peut pas avoir en même temps une certaine valeur de coordonnée X, et une certaine valeur de vitesse v. Leurs incertitudes DX Et DV sont liés par la relation d'incertitude découverte par Werner Heisenberg (1901-1974) : D X D v ~ h/mois, Où m est la masse de la particule, et h- constante de Planck. La constante de Planck est souvent appelée le quantum "d'action" universel. Sans préciser le terme action, attention à l'épithète universel. Il souligne que la relation d'incertitude est toujours vraie. Connaissant les conditions de mouvement et la masse de la particule, on peut estimer quand il faut tenir compte des lois quantiques du mouvement (en d'autres termes, quand les propriétés ondulatoires des particules et leurs conséquences ne peuvent être négligées - relations d'incertitude), et lorsqu'il est tout à fait possible d'utiliser les lois classiques du mouvement. Nous soulignons que si c'est possible, alors c'est nécessaire, puisque la mécanique classique est beaucoup plus simple que la mécanique quantique.

Notez que la constante de Planck est divisée par la masse (elles sont incluses dans les combinaisons h/m). Plus la masse est grande, plus le rôle des lois quantiques est petit.

Afin de sentir quand il est certainement possible de négliger les propriétés quantiques, nous allons essayer d'estimer les grandeurs des incertitudes D X et D v. Si D X et D v sont négligeables par rapport à leurs valeurs moyennes (classiques), les formules de la mécanique classique décrivent parfaitement le mouvement, s'il n'est pas petit, il est nécessaire d'utiliser la mécanique quantique. Cela n'a aucun sens de prendre en compte l'incertitude quantique même lorsque d'autres causes (dans le cadre de la mécanique classique) conduisent à une plus grande incertitude que la relation de Heisenberg.

Prenons un exemple. Gardant à l'esprit que nous voulons montrer la possibilité d'utiliser la mécanique classique, considérons une "particule" dont la masse est de 1 gramme et la taille est de 0,1 millimètre. A l'échelle humaine, c'est un grain, une petite particule légère. Mais il est 10 24 fois plus lourd qu'un proton et un million de fois plus gros qu'un atome !

Laissons "notre" grain se déplacer dans un récipient rempli d'hydrogène. Si le grain vole assez vite, il nous semble qu'il se déplace en ligne droite avec une certaine vitesse. Cette impression est erronée : du fait des impacts des molécules d'hydrogène sur un grain, sa vitesse change légèrement à chaque impact. Estimons combien.

Soit la température de l'hydrogène à 300 K (on mesure toujours la température sur une échelle absolue, sur l'échelle Kelvin ; 300 K = 27 o C). Multiplication de la température en kelvins par la constante de Boltzmann k B , = 1 381,10 -16 J/K, nous l'exprimerons en unités d'énergie. Le changement de vitesse du grain peut être calculé en utilisant la loi de conservation de la quantité de mouvement. A chaque collision d'un grain avec une molécule d'hydrogène, sa vitesse change d'environ 10 -18 cm/s. Le changement est complètement aléatoire et dans une direction aléatoire. Par conséquent, il est naturel de considérer la valeur de 10 -18 cm/s comme une mesure de l'incertitude classique de la vitesse du grain (D v) cl pour ce cas. Alors (D v) cl \u003d 10 -18 cm / s. Il est apparemment très difficile de déterminer l'emplacement d'un grain avec une précision supérieure à 0,1 de sa taille. Acceptons (D X) cl \u003d 10 -3 cm.Enfin, (D X) cl (D v) cl \u003d 10 -3.10 -18 \u003d 10 -21. Cela semble être une très petite quantité. Dans tous les cas, les incertitudes de vitesse et de position sont si faibles qu'on peut considérer le mouvement moyen d'un grain. Mais par rapport à l'incertitude quantique dictée par la relation de Heisenberg (D X D v= 10 -27), l'inhomogénéité classique est énorme - dans ce cas, elle la dépasse d'un million de fois.

Conclusion : lorsque l'on considère le mouvement d'un grain, il n'est pas nécessaire de prendre en compte ses propriétés ondulatoires, c'est-à-dire l'existence d'une incertitude quantique de coordonnées et de vitesse. En ce qui concerne le mouvement des particules atomiques et subatomiques, la situation change radicalement.

En physique, les particules élémentaires sont des objets physiques à l'échelle du noyau d'un atome, qui ne peuvent être divisés en parties constituantes. Cependant, aujourd'hui, les scientifiques ont quand même réussi à diviser certains d'entre eux. La structure et les propriétés de ces plus petits objets sont étudiées par la physique des particules élémentaires.

Les plus petites particules qui composent toute la matière sont connues depuis l'Antiquité. Cependant, les fondateurs du soi-disant "atomisme" sont considérés comme le philosophe La Grèce ancienne Leucippe et son élève le plus célèbre, Démocrite. On suppose que ce dernier a introduit le terme « atome ». De l'ancien grec "atomos" est traduit par "indivisible", qui définit les vues des anciens philosophes.

Plus tard, il est devenu connu que l'atome peut encore être divisé en deux objets physiques - le noyau et l'électron. Cette dernière est ensuite devenue la première particule élémentaire, lorsqu'en 1897 l'Anglais Joseph Thomson a mené une expérience avec des rayons cathodiques et a révélé qu'il s'agissait d'un flux de particules identiques avec la même masse et la même charge.

Parallèlement aux travaux de Thomson, Henri Becquerel, qui se consacre à l'étude des rayons X, mène des expériences sur l'uranium et découvre le nouveau genre radiation. En 1898, un couple de physiciens français, Marie et Pierre Curie, étudie diverses substances radioactives, trouvant le même rayonnement radioactif. Plus tard, il sera établi qu'il est constitué de particules alpha (2 protons et 2 neutrons) et bêta (électrons), et Becquerel et Curie recevront le prix Nobel. Menant ses recherches avec des éléments tels que l'uranium, le radium et le polonium, Marie Sklodowska-Curie n'a pris aucune mesure de sécurité, y compris même pas l'utilisation de gants. En conséquence, en 1934, elle fut rattrapée par la leucémie. En mémoire des réalisations du grand scientifique, l'élément découvert par le couple Curie, le polonium, a été nommé d'après la patrie de Marie - Polonia, du latin - Pologne.

Photo du 5e Congrès Solvay, 1927. Essayez de trouver tous les scientifiques de cet article sur cette photo.

À partir de 1905, Albert Einstein consacre ses publications à l'imperfection de la théorie ondulatoire de la lumière, dont les postulats divergent des résultats d'expériences. Ce qui a ensuite conduit le physicien exceptionnel à l'idée d'un "quantum de lumière" - une portion de lumière. Plus tard, en 1926, elle fut nommée « photon », traduit du grec « phos » (« lumière »), par le physiochimiste américain Gilbert N. Lewis.

En 1913, Ernest Rutherford, un physicien britannique, s'appuyant sur les résultats d'expériences déjà réalisées à cette époque, constate que les masses des noyaux de nombreux éléments chimiques multiples de la masse du noyau d'hydrogène. Par conséquent, il a suggéré que le noyau d'hydrogène est un composant des noyaux d'autres éléments. Dans son expérience, Rutherford a irradié un atome d'azote avec des particules alpha, qui ont par conséquent émis une certaine particule, nommée par Ernest comme un "proton", d'autres "protos" grecs (premier, principal). Plus tard, il a été expérimentalement confirmé que le proton est le noyau de l'hydrogène.

Évidemment, le proton n'est pas le seul composant noyaux d'éléments chimiques. Cette idée est guidée par le fait que deux protons du noyau se repousseraient et que l'atome se désintégrerait instantanément. Par conséquent, Rutherford a émis une hypothèse sur la présence d'une autre particule, qui a une masse égale à la masse d'un proton, mais qui n'est pas chargée. Certaines expériences de scientifiques sur l'interaction d'éléments radioactifs et plus légers les ont conduits à la découverte d'un autre nouveau rayonnement. En 1932, James Chadwick a déterminé qu'il se composait des mêmes particules neutres qu'il appelait les neutrons.

Ainsi, les particules les plus célèbres ont été découvertes : photon, électron, proton et neutron.

De plus, la découverte de nouveaux objets subnucléaires est devenue un événement de plus en plus fréquent et, à l'heure actuelle, environ 350 particules sont connues, considérées comme "élémentaires". Ceux d'entre eux qui n'ont pas encore pu se scinder sont considérés comme sans structure et sont dits "fondamentaux".

Qu'est-ce que la rotation ?

Avant de procéder à de nouvelles innovations dans le domaine de la physique, il est nécessaire de déterminer les caractéristiques de toutes les particules. Le plus célèbre, outre la masse et la charge électrique, comprend également le spin. Cette valeur est autrement appelée "moment cinétique intrinsèque" et n'est en aucun cas liée au déplacement de l'objet subnucléaire dans son ensemble. Les scientifiques ont pu détecter des particules avec des spins 0, ½, 1, 3/2 et 2. Pour visualiser, bien que simplifié, le spin comme une propriété d'un objet, considérons l'exemple suivant.

Laissez l'objet avoir une rotation égale à 1. Ensuite, un tel objet, lorsqu'il est tourné de 360 degrés, reviendra à sa position d'origine. Dans un avion, cet objet peut être un crayon qui, après un virage à 360 degrés, retrouvera sa position d'origine. Dans le cas d'un spin nul, quelle que soit la rotation de l'objet, il aura toujours le même aspect, par exemple une boule d'une couleur.

Pour la rotation ½, vous aurez besoin d'un élément qui conserve son apparence lorsqu'il est tourné à 180 degrés. Il peut s'agir du même crayon, uniquement meulé symétriquement des deux côtés. Une rotation de 2 nécessitera que la forme soit maintenue grâce à une rotation de 720 degrés, tandis que 3/2 nécessitera 540.

Cette caractéristique est d'une grande importance pour la physique des particules élémentaires.

Modèle standard de particules et d'interactions

Avoir un ensemble impressionnant de micro-objets qui composent le monde, les scientifiques ont décidé de les structurer, de sorte qu'une construction théorique bien connue appelée "modèle standard" a été formée. Elle décrit trois interactions et 61 particules en utilisant 17 interactions fondamentales, dont certaines qu'elle a prédites bien avant sa découverte.

Les trois interactions sont :

Électromagnétique. Il se produit entre des particules chargées électriquement. Dans un cas simple, connu de l'école, les objets de charges opposées s'attirent et les objets du même nom se repoussent. Cela se produit à travers le soi-disant vecteur d'interaction électromagnétique - un photon.
Fort, sinon - interaction nucléaire. Comme son nom l'indique, son action s'étend aux objets de l'ordre du noyau atomique, il est responsable de l'attraction des protons, des neutrons et d'autres particules, constituées également de quarks. La force forte est portée par les gluons.
Faible. Fonctionne à des distances mille fois inférieures à la taille du noyau. Cette interaction implique des leptons et des quarks, ainsi que leurs antiparticules. De plus, en cas d'interaction faible, ils peuvent se transformer l'un dans l'autre. Les porteurs sont les bosons W+, W− et Z0.

Ainsi, le modèle standard a été formé comme suit. Il comprend six quarks qui composent tous les hadrons (particules soumises à une interaction forte) :

supérieur (u);
Enchanté (c);
vrai(t);
inférieur (d);
étrange(s);
Adorable (b).

On voit que les physiciens n'ont pas d'épithètes. Les 6 autres particules sont des leptons. Ce sont des particules fondamentales de spin ½ qui ne participent pas à l'interaction forte.

Électron;
neutrino électronique ;
Muon ;
neutrino muonique ;
Tau lepton;
Neutrinos tau.

Et le troisième groupe du Modèle Standard est celui des bosons de jauge, qui ont un spin égal à 1 et sont représentés comme porteurs d'interactions :

Gluon est fort;
Photon - électromagnétique ;
Le boson Z est faible;
Le boson W est faible.

Ils incluent également la particule de spin 0 récemment découverte, qui, pour le dire simplement, confère à tous les autres objets subnucléaires une masse inertielle.

En conséquence, selon le modèle standard, notre monde ressemble à ceci : toute matière est constituée de 6 quarks qui forment des hadrons et 6 leptons ; toutes ces particules peuvent participer à trois interactions dont les porteurs sont des bosons de jauge.

Inconvénients du modèle standard

Cependant, avant même la découverte du boson de Higgs, la dernière particule prédite par le modèle standard, les scientifiques étaient allés au-delà. Un exemple frappant de ceci est le soi-disant. "interaction gravitationnelle", qui est aujourd'hui à égalité avec les autres. Vraisemblablement, son porteur est une particule de spin 2, qui n'a pas de masse, et que les physiciens n'ont pas encore pu détecter - le "graviton".

De plus, le modèle standard décrit 61 particules, et aujourd'hui plus de 350 particules sont connues de l'humanité. Cela signifie que le travail des physiciens théoriciens n'est pas terminé.

Classement des particules

Pour se faciliter la vie, les physiciens ont regroupé toutes les particules selon leur structure et d'autres caractéristiques. La classification est basée sur les caractéristiques suivantes :

Durée de vie.
1. Écurie. Parmi eux se trouvent le proton et l'antiproton, l'électron et le positon, le photon et aussi le graviton. L'existence de particules stables n'est pas limitée dans le temps, tant qu'elles sont à l'état libre, c'est-à-dire ne pas interagir avec quoi que ce soit.
2. Instable. Toutes les autres particules après un certain temps se désintègrent en leurs parties constituantes, elles sont donc appelées instables. Par exemple, un muon ne vit que 2,2 microsecondes et un proton vit 2,9 10*29 ans, après quoi il peut se désintégrer en un positon et un pion neutre.
Lester.
1. Particules élémentaires sans masse, il n'en existe que trois : photon, gluon et graviton.
2. Les particules massives sont tout le reste.
Valeur de rotation.
1. Tour complet, incl. zéro, ont des particules appelées bosons.
2. Les particules de spin demi-entier sont des fermions.
Participation aux échanges.
1. Les hadrons (particules structurelles) sont des objets subnucléaires qui participent aux quatre types d'interactions. Il a été mentionné précédemment qu'ils sont constitués de quarks. Les hadrons sont divisés en deux sous-types : les mésons (spin entier, sont des bosons) et les baryons (spin demi-entier - fermions).
2. Fondamental (particules sans structure). Ceux-ci incluent les leptons, les quarks et les bosons de jauge (lire plus haut - "Modèle standard ..").

Après avoir pris connaissance de la classification de toutes les particules, il est possible, par exemple, de déterminer avec précision certaines d'entre elles. Ainsi, le neutron est un fermion, un hadron, ou plutôt un baryon, et un nucléon, c'est-à-dire qu'il a un spin demi-entier, est constitué de quarks et participe à 4 interactions. Nucléon est le nom commun des protons et des neutrons.

Fait intéressant, les opposants à l'atomisme de Démocrite, qui a prédit l'existence d'atomes, ont déclaré que toute substance dans le monde est divisible à l'infini. Dans une certaine mesure, ils pourraient s'avérer exacts, puisque les scientifiques ont déjà réussi à diviser l'atome en un noyau et un électron, le noyau en un proton et un neutron, et ceux-ci, à leur tour, en quarks.
Démocrite a supposé que les atomes ont une forme géométrique claire, et donc les atomes «pointus» du feu brûlent, les atomes rugueux des solides sont fermement maintenus ensemble par leurs saillies et les atomes lisses de l'eau glissent pendant l'interaction, sinon ils coulent.
Joseph Thomson a fait son propre modèle de l'atome, qu'il a imaginé comme un corps chargé positivement, dans lequel les électrons sont, pour ainsi dire, "coincés". Son modèle s'appelait "boudin aux raisins secs" (modèle Plum pudding).
Les quarks tirent leur nom du physicien américain Murray Gell-Mann. Le scientifique a voulu utiliser un mot similaire au son d'un canard qui cancane (kwork). Mais dans le roman Finnegans Wake de James Joyce, j'ai rencontré le mot "quark" dans la ligne "Trois quarks pour M. Mark!", dont le sens n'est pas exactement défini et il est possible que Joyce l'ait utilisé simplement pour la rime. Murray a décidé de nommer les particules avec ce mot, car à cette époque, seuls trois quarks étaient connus.
Bien que les photons, particules de lumière, soient sans masse, à proximité d'un trou noir, ils semblent changer de trajectoire, étant attirés vers lui grâce à l'interaction gravitationnelle. En fait, un corps supermassif plie l'espace-temps, grâce à quoi toutes les particules, y compris celles sans masse, changent leur trajectoire vers un trou noir (voir).
Le Large Hadron Collider est « hadron » précisément parce qu'il entre en collision deux faisceaux dirigés de hadrons, des particules de tailles de l'ordre du noyau d'un atome, qui participent à toutes les interactions.

Faits incroyables

Les gens ont tendance à prêter attention aux gros objets qui attirent immédiatement notre attention.

Au contraire, de petites choses peuvent passer inaperçues, même si cela ne les rend pas moins importantes.

Certains d'entre eux sont visibles à l'œil nu, d'autres uniquement au microscope, et il y en a qui ne peuvent être imaginés que théoriquement.

Voici une collection des plus petites choses au monde, allant des jouets minuscules, des animaux et des personnes miniatures à une particule subatomique hypothétique.

Le plus petit pistolet du monde

Le plus petit revolver du monde SuisseMiniGun ne semble pas plus gros qu'une clé de porte. Cependant, les apparences sont trompeuses, et le canon ne mesure que 5,5 cm de long et pèse un peu moins de 20 grammes et peut tirer à une vitesse de 122 m par seconde. C'est suffisant pour tuer à courte portée.

Le plus petit carrossier du monde

Selon le livre Guinness des records Développeur Aditya "Roméo"(Aditya "Romeo" Dev) de l'Inde était le plus petit bodybuilder du monde. Mesurant seulement 84 cm et pesant 9 kg, il pouvait soulever des haltères de 1,5 kg et passait beaucoup de temps à perfectionner son corps. Malheureusement, il est décédé en septembre 2012 des suites d'une rupture d'anévrisme cérébral.

Le plus petit lézard du monde

Sphère de Kharaguan ( Sphaerodactylus ariasae) est le plus petit reptile du monde. Sa longueur n'est que de 16 à 18 mm et son poids est de 0,2 gramme. Il vit dans le parc national de Jaragua en République dominicaine.

La plus petite voiture du monde

La Peel 50 pesant 59 kg est la plus petite voiture de série au monde. Au début des années 1960, environ 50 de ces voitures ont été produites, et il ne reste plus que quelques modèles. La voiture a deux roues à l'avant et une à l'arrière, et elle atteint une vitesse de 16 km/h.

Le plus petit cheval du monde

Le plus petit cheval du monde nommé Einstein est né en 2010 à Barnstead, New Hampshire, Royaume-Uni. À la naissance, elle pesait moins qu'un nouveau-né (2,7 kg). Sa taille était de 35 cm Einstein ne souffre pas de nanisme, mais appartient à la race des chevaux pinto.

Le plus petit pays du monde

Le Vatican est le plus petit pays du monde. Il s'agit d'un petit État d'une superficie de seulement 0,44 mètre carré. km et une population de 836 personnes qui ne sont pas des résidents permanents. Un petit pays entoure la cathédrale Saint-Pierre - le centre spirituel des catholiques romains. Le Vatican lui-même est entouré par Rome, en Italie.

La plus petite école du monde

L'école Kalou en Iran a été reconnue par l'UNESCO comme la plus petite école du monde. Dans le village où se trouve l'école, seules 7 familles vivent, où il y a quatre enfants : deux garçons et deux filles, qui fréquentent l'école.

La plus petite bouilloire du monde

La plus petite théière du monde a été créée par un célèbre maître céramiste Wu Ruishen(Wu Ruishen) et il ne pèse que 1,4 gramme.

Le plus petit téléphone portable au monde

On dit que le téléphone Modu est le plus petit téléphone mobile dans le monde selon le livre Guinness des records. D'une épaisseur de 76 millimètres, il ne pèse que 39 grammes. Ses dimensions sont de 72 mm x 37 mm x 7,8 mm. Malgré sa petite taille, vous pouvez passer des appels, envoyer des SMS, lire des MP3 et prendre des photos.

La plus petite prison du monde

La prison de Sark dans les îles anglo-normandes a été construite en 1856 et contient une cellule pour 2 prisonniers.

Le plus petit singe du monde

Les ouistitis pygmées, qui vivent dans les forêts tropicales humides d'Amérique du Sud, sont considérés comme les plus petits singes du monde. Le poids d'un singe adulte est de 110 à 140 grammes et sa longueur atteint 15 cm.Bien qu'ils aient des dents et des griffes plutôt pointues, ils sont relativement dociles et sont populaires comme animaux de compagnie exotiques.

Le plus petit bureau de poste du monde

Le plus petit service postal du monde, WSPS (World's Smallest Postal Service) à San Francisco, États-Unis, convertit vos lettres en miniature afin que le destinataire doive les lire avec une loupe.

La plus petite grenouille du monde

espèce grenouille Paedophryne amauensis avec une longueur de 7,7 millimètres, il ne vit qu'en Papouasie-Nouvelle-Guinée, et est la plus petite grenouille et le plus petit vertébré au monde.

La plus petite maison du monde

La plupart petite maison dans l'univers d'une entreprise américaine Tumbleweed l'architecte Jay Shafer est plus petit que les toilettes de certaines personnes. Bien que cette maison ne fasse que 9 m². mètres a l'air minuscule, il contient tout ce dont vous avez besoin : un lieu de travail, une chambre, une salle de bain avec douche et toilettes.

Le plus petit chien du monde

En termes de taille, le plus petit chien du monde selon le livre Guinness des records est un chien. Bouh Bouh- Chihuahua d'une hauteur de 10,16 cm et d'un poids de 900 grammes. Elle vit dans le Kentucky, aux États-Unis.

De plus, le titre de plus petit chien du monde revendique Macy- un terrier de Pologne ne mesure que 7 cm de haut et 12 cm de long.

Le plus petit parc du monde

Parc Mill Ends dans la ville de Portland, Oregon, États-Unis - c'est le plus petit parc du monde avec un diamètre de seulement 60 cm.Sur un petit cercle situé à l'intersection des routes, il y a une piscine à papillons, une petite grande roue et des statues miniatures.

Le plus petit poisson du monde

espèces de poissons Paedocypris progenetica de la famille des carpes, que l'on trouve dans les tourbières, ne mesure que 7,9 millimètres de long.

La plus petite personne du monde

Népalaise de 72 ans Chandra Bahadur Dangi(Chandra Bahadur Dangi), d'une hauteur de 54,6 cm, a été reconnu comme l'homme et l'homme le plus petit du monde.

La plus petite femme du monde

La femme la plus petite du monde est Yoti Amgé(Jyoti Amge) d'Inde. À son 18e anniversaire, la fille, d'une hauteur de 62,8 cm, est devenue la plus petite femme du monde.

Le plus petit poste de police

Cette petite cabine téléphonique à Carabella, en Floride, aux États-Unis, est considérée comme le plus petit poste de police en activité.

Le plus petit bébé du monde

En 2004 Rumaisa Rahman(Rumaisa Rahman) est devenu le plus petit nouveau-né. Elle est née à 25 semaines et ne pesait que 244 grammes et sa taille était de 24 cm. Sa sœur jumelle Hiba pesait presque deux fois plus - 566 grammes pour une hauteur de 30 cm. Leur mère souffrait d'une forme grave de pré-éclampsie, ce qui peut conduire à avoir des enfants plus petits.

Les plus petites sculptures du monde

sculpteur britannique Ullard Wigan(Willard Wigan), qui souffrait de dyslexie, n'a pas excellé sur le plan académique et a trouvé du réconfort dans la création d'œuvres d'art miniatures qui ne sont pas visibles à l'œil nu. Ses sculptures sont placées dans le chas d'une aiguille, atteignant une taille de 0,05 mm. Son travail récent, qui s'appelle seulement "la huitième merveille du monde" ne dépasse pas la taille d'une cellule sanguine humaine.

Le plus petit ours en peluche du monde

Teddy Bear Mini Pooh créé par un sculpteur allemand Bettina Kaminski(Bettina Kaminski) est le plus petit ours en peluche cousu à la main avec des pattes mobiles, mesurant seulement 5 mm.

La plus petite bactérie

Le plus petit virus

Bien qu'il y ait encore un débat parmi les scientifiques sur ce qui est considéré comme "vivant" et ce qui ne l'est pas, la plupart des biologistes ne classent pas les virus comme un organisme vivant, car ils ne peuvent pas se reproduire et ne sont pas capables d'échanger en dehors de la cellule. Cependant, un virus peut être plus petit que n'importe quel organisme vivant, y compris les bactéries. Le plus petit virus à ADN simple brin est le chirocovirus porcin ( Circovirus porcin). Le diamètre de sa coquille n'est que de 17 nanomètres.

Les plus petits objets visibles à l'œil nu

La taille du plus petit objet visible à l'œil nu est de 1 millimètre. Cela signifie que dans de bonnes conditions, vous pouvez voir l'amibe commune, le cilié de la chaussure et même l'œuf humain.

La plus petite particule de l'univers

Au cours du siècle dernier, la science a fait un grand pas vers la compréhension de l'immensité de l'univers et de ses matériaux de construction microscopiques. Cependant, lorsqu'il s'agit de la plus petite particule observable dans l'univers, il y a quelques difficultés.

À une certaine époque, l'atome était considéré comme la plus petite particule. Ensuite, les scientifiques ont découvert le proton, le neutron et l'électron. Nous savons maintenant qu'en poussant des particules ensemble (comme dans le Large Hadron Collider, par exemple), elles peuvent être décomposées en encore plus de particules, telles que quarks, leptons et même antimatière. Le problème est seulement de déterminer ce qui est moins.

Mais au niveau quantique, la taille devient sans importance, car les lois de la physique auxquelles nous sommes habitués ne s'appliquent pas. Ainsi, certaines particules n'ont pas de masse, d'autres ont une masse négative. La solution à cette question est la même que la division par zéro, c'est-à-dire impossible.

Le plus petit objet hypothétique de l'univers

Considérant ce qui a été dit plus haut que le concept de taille est inapplicable au niveau quantique, nous pouvons nous tourner vers la théorie des cordes bien connue en physique.

Bien qu'il s'agisse d'une théorie plutôt controversée, elle suggère que les particules subatomiques sont composées de cordes vibrantes, qui interagissent pour créer des choses comme la masse et l'énergie. Et bien que de telles cordes n'aient pas de paramètres physiques, la tendance humaine à tout justifier nous amène à la conclusion que ce sont les plus petits objets de l'Univers.

Que savons-nous des particules plus petites qu'un atome ? Et quelle est la plus petite particule de l'univers ?

Le monde autour de nous... Qui d'entre nous n'a pas admiré sa beauté envoûtante ? Son ciel nocturne sans fond, parsemé de milliards d'étoiles mystérieuses scintillantes et la chaleur de sa douce lumière du soleil. Champs et forêts d'émeraude, rivières tumultueuses et étendues marines sans limites. Sommets étincelants de montagnes majestueuses et prairies alpines luxuriantes. Rosée du matin et trille du rossignol à l'aube. Une rose parfumée et le doux murmure d'un ruisseau. Un coucher de soleil flamboyant et le doux bruissement d'un bosquet de bouleaux...

Est-il possible de penser à quelque chose de plus beau que le monde qui nous entoure ?! Plus puissant et impressionnant ? Et, en même temps, plus fragile et tendre ? Tout cela est le monde où nous respirons, aimons, nous réjouissons, nous réjouissons, souffrons et pleurons... Tout cela est notre monde. Le monde dans lequel nous vivons, que nous ressentons, que nous voyons et que nous comprenons au moins d'une manière ou d'une autre.

Cependant, il est beaucoup plus diversifié et complexe qu'il n'y paraît à première vue. Nous savons que des prairies luxuriantes n'auraient pas vu le jour sans l'émeute fantastique d'une ronde sans fin de brins d'herbe verts flexibles, d'arbres luxuriants vêtus de robes émeraude - sans beaucoup de feuilles sur leurs branches, et de plages dorées - sans de nombreux grains étincelants de sable crissant sous les pieds nus sous les doux rayons du soleil d'été. Le grand se compose toujours du petit. Petit - d'encore plus petit. Et cette séquence, probablement, n'a pas de limite.

Par conséquent, les brins d'herbe et les grains de sable, à leur tour, sont constitués de molécules formées d'atomes. Les atomes, comme vous le savez, sont composés de particules élémentaires - électrons, protons et neutrons. Mais ils, comme on le croit, ne sont pas l'autorité finale. La science moderne prétend que les protons et les neutrons, par exemple, sont constitués d'amas d'énergie hypothétiques - les quarks. On suppose qu'il existe une particule encore plus petite - le préon, qui est encore invisible, inconnu, mais supposé.

Le monde des molécules, des atomes, des électrons, des protons, des neutrons, des photons, etc. appelé micromonde. Il est la base macrocosme- le monde de l'homme et les grandeurs qui lui correspondent sur notre planète et méga monde- le monde des étoiles, des galaxies, de l'Univers et du Cosmos. Tous ces mondes sont interconnectés et n'existent pas l'un sans l'autre.

Nous avons déjà rencontré le méga monde dans le rapport de notre première expédition. « Souffle de l'Univers. Voyage d'abord" et nous avons déjà une idée des galaxies lointaines et de l'Univers. Au cours de ce périlleux voyage, nous avons découvert le monde de la matière noire et de l'énergie noire, exploré les profondeurs des trous noirs, atteint le sommet de quasars scintillants et évité miraculeusement le Big Bang et non moins le Big Crunch. L'univers nous est apparu dans toute sa beauté et sa grandeur. Au cours de notre voyage, nous avons réalisé que les étoiles et les galaxies n'apparaissaient pas d'elles-mêmes, mais qu'elles se formaient laborieusement, pendant des milliards d'années, à partir de particules et d'atomes.

Ce sont les particules et les atomes qui composent le monde entier qui nous entoure. Ce sont eux, dans leurs innombrables et diverses combinaisons, qui peuvent nous apparaître soit sous la forme d'une belle rose hollandaise, soit sous la forme d'un amas sévère de roches tibétaines. Tout ce que nous voyons consiste en ces mystérieux représentants du mystérieux micromonde. Pourquoi « mystérieux » et pourquoi « mystérieux » ? Car l'humanité, malheureusement, sait encore très peu de choses sur ce monde et sur ses représentants.

Il est impossible d'imaginer la science moderne du microcosme sans mentionner l'électron, le proton ou le neutron. Dans tout document de référence sur la physique ou la chimie, on retrouvera leur masse à la neuvième décimale, leur charge électrique, leur durée de vie, etc. Par exemple, conformément à ces ouvrages de référence, un électron a une masse de 9,10938291 (40) x 10 -31 kg, une charge électrique - moins 1,602176565 (35) x 10 -19 C, une durée de vie - l'infini ou au moins 4,6 x 10 26 ans (Wikipédia).

La précision de la détermination des paramètres de l'électron est impressionnante et la fierté des réalisations scientifiques de la civilisation remplit nos cœurs ! Certes, en même temps, des doutes s'insinuent, qui, avec tout le désir, ne peuvent pas être complètement chassés. Déterminer la masse d'un électron égale à un milliard - milliard - milliardième de kilogramme, et même la peser à la neuvième décimale, je crois, n'est pas du tout une tâche facile, de même que mesurer la durée de vie d'un électron à 4 600 000 000 000 000 000 000 000 000 ans.

De plus, personne n'a jamais vu cet électron. Les microscopes les plus modernes ne permettent de voir qu'un nuage d'électrons autour du noyau d'un atome, à l'intérieur duquel, comme le pensent les scientifiques, un électron se déplace à grande vitesse (Fig. 1). On ne connaît pas encore avec certitude ni la taille de l'électron, ni sa forme, ni la vitesse de sa rotation. En réalité, nous savons très peu de choses sur l'électron, ainsi que sur le proton et le neutron. Nous ne pouvons que spéculer et deviner. Malheureusement, pour aujourd'hui, il alors toutes nos possibilités.

Riz. 1. Photographie de nuages d'électrons prise par des physiciens de l'Institut de physique et de technologie de Kharkov en septembre 2009

Mais un électron ou un proton sont les plus petites particules élémentaires qui composent un atome de toute substance. Et si notre moyens techniques les études du micromonde ne nous permettent pas encore de voir les particules et les atomes, peut-être commencerons-nous par quelque chose O de plus en plus connu ? Par exemple, d'une molécule ! Il est composé d'atomes. Une molécule est un objet plus grand et plus compréhensible, qui, très probablement, est étudié plus en profondeur.

Malheureusement, je dois encore vous décevoir. Les molécules ne nous sont compréhensibles que sur papier sous la forme de formules abstraites et de dessins de leur structure supposée. Nous ne pouvons toujours pas obtenir une image claire d'une molécule avec des liaisons prononcées entre les atomes.

En août 2009, en utilisant la technologie de la microscopie à force atomique, des chercheurs européens ont pour la première fois réussi à obtenir une image de la structure d'une molécule assez grosse de pentacène (C 22 H 14). La technologie la plus moderne a permis de ne voir que cinq anneaux qui déterminent la structure de cet hydrocarbure, ainsi que des taches d'atomes de carbone et d'hydrogène individuels (Fig. 2). Et c'est tout ce que nous pouvons faire pour l'instant...

Riz. 2. Représentation structurale de la molécule de pentacène (en haut)

et sa photo (ci-dessous)

D'une part, les photographies obtenues permettent d'affirmer que la voie choisie par les chimistes, décrivant la composition et la structure des molécules, ne fait plus de doute, mais, d'autre part, on ne peut que deviner que

Comment, après tout, la combinaison d'atomes se produit-elle dans une molécule et de particules élémentaires - dans un atome? Pourquoi ces liaisons atomiques et moléculaires sont-elles stables ? Comment se forment-ils, quelles forces les soutiennent ? À quoi ressemble un électron, un proton ou un neutron ? Quelle est leur structure ? Qu'est-ce qu'un noyau atomique ? Comment le proton et le neutron coexistent-ils dans le même espace et pourquoi en rejettent-ils un électron ?

Il y a beaucoup de questions de ce genre. Des réponses aussi. Certes, de nombreuses réponses ne reposent que sur des hypothèses qui suscitent de nouvelles questions.

Mes toutes premières tentatives pour pénétrer les secrets du micromonde se sont heurtées à une présentation plutôt superficielle par la science moderne de nombreuses connaissances fondamentales sur la structure des objets du micromonde, sur les principes de leur fonctionnement, sur les systèmes de leurs interconnexions et relations. Il s'est avéré que l'humanité ne comprend toujours pas clairement comment le noyau d'un atome et ses particules constitutives - électrons, protons et neutrons - sont disposés. Nous avons seulement idées générales sur ce qui se passe réellement dans le processus de division noyau atomique, quels événements peuvent se produire pendant le long cours de ce processus.

L'étude des réactions nucléaires s'est limitée à l'observation des processus et à la constatation de certaines relations de cause à effet, dérivées expérimentalement. Les chercheurs ont appris à déterminer seulement comportement certaines particules sous l'un ou l'autre impact. C'est tout! Sans comprendre leur structure, sans révéler les mécanismes d'interaction ! Seul comportement! Sur la base de ce comportement, les dépendances de certains paramètres ont été déterminées et, pour plus d'importance, ces données expérimentales ont été habillées de formules mathématiques à plusieurs niveaux. C'est toute la théorie !

Malheureusement, cela a suffi pour se lancer courageusement dans la construction de centrales nucléaires, de divers accélérateurs, de collisionneurs et dans la création de bombes nucléaires. Ayant reçu des connaissances primaires sur les processus nucléaires, l'humanité s'est immédiatement engagée dans une course sans précédent pour la possession d'une énergie puissante qui lui est soumise.

À pas de géant, le nombre de pays dotés de capacités nucléaires en service a augmenté. des missiles nucléaires en grand nombre, ils regardaient d'un air menaçant dans la direction de voisins hostiles. Des centrales nucléaires ont commencé à apparaître, générant en permanence de l'énergie électrique bon marché. Des fonds énormes ont été dépensés pour le développement nucléaire de plus en plus de nouveaux modèles. La science, essayant de regarder à l'intérieur du noyau atomique, a érigé de manière intensive des accélérateurs de particules supermodernes.

Cependant, la matière n'a pas atteint la structure de l'atome et de son noyau. La fascination pour la recherche de plus en plus de nouvelles particules et la poursuite des insignes Nobel ont relégué au second plan une étude approfondie de la structure du noyau atomique et de ses particules constitutives.

Mais des connaissances superficielles sur les processus nucléaires se sont immédiatement révélées négatives lors du fonctionnement des réacteurs nucléaires et ont provoqué l'émergence de réactions nucléaires en chaîne spontanées dans un certain nombre de situations.

Cette liste fournit les dates et les lieux de survenue de réactions nucléaires spontanées :

21/08/1945. États-Unis, Laboratoire national de Los Alamos.

21 mai 1946. États-Unis, Laboratoire national de Los Alamos.

15/03/1953. URSS, Chelyabinsk-65, Mayak Production Association.

21/04/1953. URSS, Chelyabinsk-65, Mayak Production Association.

16/06/1958. États-Unis, Oak Ridge, usine radiochimique Y-12.

15/10/1958. Yougoslavie, Institut B. Kidrich.

30 décembre 1958 États-Unis, Laboratoire national de Los Alamos.

01/03/1963. URSS, Tomsk-7, Combine chimique sibérien.

23/07/1964. USA, Woodryver, usine radiochimique.

30 décembre 1965 Belgique, Mol.

05/03/1968. URSS, Chelyabinsk-70, VNIITF.

10 décembre 1968 URSS, Chelyabinsk-65, Mayak Production Association.

26 mai 1971 URSS, Moscou, Institut de l'énergie atomique.

13 décembre 1978. URSS, Tomsk-7, Combine chimique sibérien.

23/09/1983. Argentine, réacteur RA-2.

15 mai 1997 Russie, Novosibirsk, usine de concentrés chimiques.

17/06/1997. Russie, Sarov, VNIIEF.

30/09/1999 Japon, Tokaimura, Usine de production de combustible nucléaire.

A cette liste s'ajoutent de nombreux accidents avec des porteurs aériens et sous-marins d'armes nucléaires, des incidents dans des entreprises du cycle du combustible nucléaire, des urgences dans des centrales nucléaires, des urgences lors d'essais nucléaires et bombes thermonucléaires. La tragédie de Tchernobyl et de Fukushima restera à jamais dans notre mémoire. Derrière ces catastrophes et urgences, il y a des milliers de morts. Et ça fait réfléchir très sérieusement.

Rien qu'à l'idée de centrales nucléaires en fonctionnement capables de transformer instantanément le monde entier en une zone radioactive continue, c'est horrifiant. Malheureusement, ces préoccupations sont fondées. Tout d'abord, le fait que les créateurs de réacteurs nucléaires dans leur travail utilisé non pas des connaissances fondamentales, mais une déclaration de certaines dépendances mathématiques et du comportement des particules, sur la base desquelles une structure nucléaire dangereuse a été construite. Pour les scientifiques, jusqu'à présent, les réactions nucléaires sont une sorte de "boîte noire" qui fonctionne, sous réserve de l'accomplissement de certaines actions et exigences.

Cependant, si quelque chose commence à se produire dans cette "boîte" et que ce "quelque chose" n'est pas décrit par les instructions et dépasse le cadre des connaissances acquises, alors nous, en dehors de notre propre héroïsme et de notre travail non intellectuel, ne pouvons rien nous opposer à l'élément nucléaire qui a éclaté. Des masses de personnes sont obligées d'attendre simplement humblement le danger imminent, de se préparer à des conséquences terribles et incompréhensibles, en se déplaçant vers une distance sûre, à leur avis. Dans la plupart des cas, les spécialistes du nucléaire se contentent de hausser les épaules, priant et attendant l'aide des puissances supérieures.

Les scientifiques nucléaires japonais, armés de la technologie la plus moderne, ne peuvent toujours pas freiner la centrale nucléaire de Fukushima, qui est depuis longtemps hors tension. Ils ne peuvent qu'affirmer que le 18 octobre 2013, le niveau de rayonnement dans les eaux souterraines a dépassé la norme de plus de 2 500 fois. Un jour plus tard, le niveau de substances radioactives dans l'eau a augmenté de près de 12 000 fois ! Pourquoi?! Les spécialistes japonais ne peuvent pas encore répondre à cette question ou arrêter ces processus.

Risque de création bombe atomique en quelque sorte justifié. La situation militaro-politique tendue sur la planète a nécessité des mesures de défense et d'attaque sans précédent de la part des pays opposés. Soumis à la situation, les chercheurs en atome ont pris des risques, ne se plongeant pas dans les subtilités de la structure et du fonctionnement des particules élémentaires et des noyaux atomiques.

Cependant, en temps de paix, la construction de centrales nucléaires et de collisionneurs de tous types devait commencer uniquement à condition, Quoi la science a complètement compris la structure du noyau atomique, de l'électron, du neutron, du proton et de leurs relations. De plus, les réactions nucléaires dans les centrales nucléaires doivent être strictement contrôlées. Mais vous ne pouvez vraiment et efficacement gérer que ce que vous savez à fond. Surtout s'il s'agit de l'énergie la plus puissante aujourd'hui, qu'il n'est pas du tout facile de maîtriser. Ceci, bien sûr, ne se produit pas. Pas seulement lors de la construction de centrales nucléaires.

Actuellement, en Russie, en Chine, aux États-Unis et en Europe, il existe 6 collisionneurs différents - de puissants accélérateurs de flux de particules venant en sens inverse qui les accélèrent vers vitesse élevée, donnant aux particules une énergie cinétique élevée pour ensuite les pousser les unes contre les autres. Le but de la collision est d'étudier les produits des collisions de particules dans l'espoir qu'au cours de leur désintégration, il sera possible de voir quelque chose de nouveau et encore inconnu.

Il est clair que les chercheurs sont très intéressés de voir ce qu'il adviendra de tout cela. La vitesse des collisions de particules et le niveau de financement de la recherche scientifique augmentent, mais les connaissances sur la structure de ce qui entre en collision sont restées les mêmes pendant de très nombreuses années. Il n'y a toujours pas de prédictions fondées sur les résultats des études prévues, et il ne peut y en avoir. Pas par hasard. Nous sommes bien conscients qu'il n'est possible de prédire scientifiquement qu'à la condition d'une connaissance précise et vérifiée d'au moins les détails du processus prédit. La science moderne ne dispose pas encore de telles connaissances sur les particules élémentaires. Dans ce cas, on peut supposer que le principe de base méthodes existantes la recherche devient la position : "Essayons de le faire - voyons ce qui se passe." Malheureusement.

Il est donc tout à fait naturel qu'aujourd'hui les questions liées au danger des expériences en cours soient de plus en plus discutées. Il ne s'agit même pas de la possibilité que des trous noirs microscopiques apparaissent au cours d'expériences, qui, en grandissant, peuvent dévorer notre planète. Je ne crois pas vraiment à une telle possibilité, du moins au niveau et au stade actuels de mon développement intellectuel.

Mais il y a un danger plus sérieux et plus réel. Par exemple, au Grand collisionneur de hadrons, des flux de protons ou d'ions plomb entrent en collision dans diverses configurations. Il semblerait, quel genre de menace peut provenir d'une particule microscopique, et même souterraine, dans un tunnel, enfermée dans une puissante protection en métal et en béton ? Une particule pesant 1 672 621 777 (74) x 10 -27 kg et un tunnel solide de plusieurs tonnes de plus de 26 kilomètres dans l'épaisseur d'un sol lourd sont des catégories clairement incomparables.

Pourtant, la menace existe. Lors de la réalisation d'expériences, il est fort probable qu'il y aura une libération incontrôlée d'une énorme quantité d'énergie, qui apparaîtra non seulement à la suite de la décomposition des forces intranucléaires, mais également de l'énergie située à l'intérieur des protons ou des ions plomb. Une explosion nucléaire d'un missile balistique moderne, basée sur la libération de l'énergie intranucléaire d'un atome, ne semblera pas plus terrible qu'un cracker du Nouvel An par rapport à l'énergie la plus puissante pouvant être libérée lors de la destruction de particules élémentaires. On peut soudain sortir le fabuleux génie de la bouteille. Mais pas ce complaisant bonhomme et touche-à-tout qui ne fait qu'obéir et obéir, mais un monstre incontrôlable, tout-puissant et impitoyable qui ne connaît ni pitié ni miséricorde. Et ce ne sera pas fabuleux, mais bien réel.

Mais le pire est que, comme dans une bombe nucléaire, une réaction en chaîne peut commencer dans un collisionneur, libérant de plus en plus de portions d'énergie et détruisant toutes les autres particules élémentaires. En même temps, peu importe en quoi ils consisteront - constructions métalliques tunnels, murs en béton ou formations rocheuses. L'énergie sera libérée partout, déchirant tout ce qui est lié non seulement à notre civilisation, mais à la planète entière. En un instant, il ne peut rester que de pitoyables lambeaux informes de notre douce beauté bleue, volant à travers les grandes et vastes étendues de l'Univers.

Ceci, bien sûr, est un scénario terrible, mais bien réel, et de nombreux Européens le comprennent aujourd'hui très bien et s'opposent activement à des expériences dangereuses et imprévisibles, exigeant la sécurité de la planète et de la civilisation. A chaque fois ces discours sont de plus en plus organisés et accroissent l'inquiétude interne face à la situation actuelle.

Je ne suis pas contre les expériences, car je comprends très bien que le chemin vers de nouvelles connaissances est toujours épineux et difficile. Sans expérimentation, il est presque impossible de le surmonter. Cependant, je suis profondément convaincu que chaque expérience ne devrait être réalisée que si elle est sans danger pour les personnes et le monde environnant. Aujourd'hui, nous n'avons pas une telle sécurité. Non, car il n'y a aucune connaissance sur ces particules avec lesquelles nous expérimentons déjà aujourd'hui.

La situation s'est avérée beaucoup plus alarmante que je ne l'avais imaginé auparavant. Sérieusement inquiète, je plongeai tête baissée dans le monde de la connaissance du micromonde. J'avoue que cela ne m'a pas fait beaucoup de plaisir, car dans les théories développées du microcosme, il était difficile d'établir une relation claire entre les phénomènes naturels et les conclusions sur lesquelles se basaient certains scientifiques, utilisant des positions théoriques comme appareil de recherche. la physique quantique, la mécanique quantique et la théorie des particules élémentaires.

Imaginez mon étonnement lorsque j'ai soudainement découvert que la connaissance du microcosme repose davantage sur des hypothèses qui n'ont pas de justifications logiques claires. Ayant saturé des modèles mathématiques avec certaines conventions sous la forme de la constante de Planck avec une constante dépassant trente zéros après la virgule décimale, diverses interdictions et postulats, les théoriciens décrivent cependant de manière suffisamment détaillée et précise UN soit des situations pratiques qui répondent à la question : « Que se passe-t-il si… ? ». Cependant, la question principale : "Pourquoi cela se produit-il ?", malheureusement, est restée sans réponse.

Il m'a semblé que connaître l'Univers illimité et ses galaxies si lointaines, réparties sur une distance fantastiquement vaste, est une affaire beaucoup plus difficile que de trouver le chemin de la connaissance vers ce qui, en fait, "se trouve sous nos pieds". S'appuyant sur sa moyenne et l'enseignement supérieur, je croyais sincèrement que notre civilisation n'avait plus de questions sur la structure de l'atome et de son noyau, ni sur les particules élémentaires et leur structure, ni sur les forces qui maintiennent l'électron en orbite et maintiennent une connexion stable de protons et de neutrons dans le noyau de l'atome.

Jusqu'à présent, je n'avais pas eu à étudier les bases de la physique quantique, mais j'étais confiant et supposais naïvement que cette nouvelle physique est ce qui nous sortira vraiment de l'obscurité de l'incompréhension du micromonde.

Mais, à mon grand regret, je me suis trompé. La physique quantique moderne, la physique du noyau atomique et des particules élémentaires, et en fait toute la physique du microcosme, à mon avis, ne sont pas seulement dans un état déplorable. Ils sont bloqués depuis longtemps dans une impasse intellectuelle, qui ne peut leur permettre de se développer et de s'améliorer, en avançant sur la voie de la cognition de l'atome et des particules élémentaires.

Les chercheurs du microcosme, rigidement limités par la fermeté établie des opinions des grands théoriciens des XIXe et XXe siècles, n'ont pas osé revenir à leurs racines depuis plus de cent ans et reprendre le difficile chemin de la recherche dans les profondeurs de notre monde environnant. Mon regard critique sur la situation actuelle autour de l'étude du micromonde est loin d'être le seul. De nombreux chercheurs et théoriciens progressistes ont exprimé à plusieurs reprises leur point de vue sur les problèmes qui se posent au cours de la compréhension des fondements de la théorie du noyau atomique et des particules élémentaires, de la physique quantique et de la mécanique quantique.

Une analyse de la physique quantique théorique moderne nous permet de tirer une conclusion tout à fait définitive que l'essence de la théorie réside dans la représentation mathématique de certaines valeurs moyennes de particules et d'atomes, sur la base des indicateurs de certaines statistiques mécanistes. L'essentiel dans la théorie n'est pas l'étude des particules élémentaires, leur structure, leurs connexions et interactions dans la manifestation de certains phénomène naturel, mais des modèles mathématiques probabilistes simplifiés basés sur les dépendances obtenues lors des expérimentations.

Malheureusement, ici, ainsi que dans le développement de la théorie de la relativité, les dépendances mathématiques dérivées ont été mises en premier lieu, ce qui a éclipsé la nature des phénomènes, leur interconnexion et leurs causes d'occurrence.

L'étude de la structure des particules élémentaires s'est limitée à l'hypothèse de la présence de trois quarks hypothétiques dans les protons et les neutrons, dont les variétés, au fur et à mesure que cette hypothèse théorique s'est développée, sont passées de deux, puis trois, quatre, six, douze. La science s'est simplement ajustée aux résultats des expériences, obligée d'inventer de nouveaux éléments dont l'existence n'a pas encore été prouvée. Ici, nous pouvons également entendre parler de préons et de gravitons qui n'ont pas encore été trouvés. On peut être sûr que le nombre de particules hypothétiques continuera de croître, à mesure que la science du micromonde s'enfonce de plus en plus dans une impasse.

Le manque de compréhension des processus physiques se produisant à l'intérieur des particules élémentaires et des noyaux d'atomes, le mécanisme d'interaction des systèmes et des éléments du microcosme a amené des éléments hypothétiques - porteurs d'interaction - tels que les bosons de jauge et vecteurs, les gluons, les photons virtuels, au domaine de la science moderne. Ce sont eux qui figuraient en tête de liste des entités responsables des processus d'interaction de certaines particules avec d'autres. Et peu importe que même leurs signes indirects n'aient pas été trouvés. Il est important qu'ils puissent d'une manière ou d'une autre être tenus pour responsables du fait que le noyau d'un atome ne se désagrège pas, que la Lune ne tombe pas sur la Terre, que les électrons tournent toujours sur leur orbite et que le champ magnétique de la planète continue nous protège de l'influence cosmique. .

De tout cela, c'est devenu triste, car plus je me plongeais dans la théorie du microcosme, plus ma compréhension du développement sans issue de la composante la plus importante de la théorie de la structure du monde grandissait. La position de la science actuelle du microcosme n'est pas accidentelle, mais naturelle. Le fait est que les fondations de la physique quantique ont été posées par les lauréats du prix Nobel Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Wolfgang Pauli et Paul Dirac à la fin du XIXe et au début du XXe siècle. Les physiciens de l'époque ne disposaient que des résultats de quelques premières expériences visant à étudier les atomes et les particules élémentaires. Cependant, il faut admettre que ces études ont également été menées sur des équipements imparfaits correspondant à cette époque, et la base de données expérimentale commençait à peine à se remplir.

Il n'est donc pas surprenant que la physique classique n'ait pas toujours pu répondre aux nombreuses questions qui se posaient au cours de l'étude du micromonde. Par conséquent, au début du XXe siècle, dans le monde scientifique, ils ont commencé à parler de la crise de la physique et de la nécessité de changements révolutionnaires dans le système de recherche sur le micromonde. Cette disposition a définitivement poussé les scientifiques théoriciens progressistes à rechercher de nouvelles voies et de nouvelles méthodes de cognition du micro-monde.

Le problème, nous devons rendre hommage, ne résidait pas dans les dispositions obsolètes de la physique classique, mais dans une base technique sous-développée, qui à l'époque, ce qui est tout à fait compréhensible, ne pouvait pas fournir les résultats de recherche nécessaires et alimenter des développements théoriques plus approfondis. Le vide devait être comblé. Et il était rempli. Nouvelle théorie - la physique quantique repose principalement sur des représentations mathématiques probabilistes. Il n'y avait rien de mal à cela, sauf que, ce faisant, ils oubliaient la philosophie et rompaient avec le monde réel.

Les idées classiques sur l'atome, l'électron, le proton, le neutron, etc. ont été remplacés par leurs modèles probabilistes, qui correspondaient à un certain niveau de développement de la science et permettaient même de résoudre des problèmes d'ingénierie appliquée très complexes. Le manque de base technique nécessaire et quelques succès dans la représentation théorique et expérimentale des éléments et systèmes du microcosme ont créé les conditions d'un certain refroidissement du monde scientifique vers une étude approfondie de la structure des particules élémentaires, des atomes et de leurs noyaux. . D'autant plus que la crise de la physique du microcosme semblait s'être éteinte, une révolution s'était opérée. La communauté scientifique s'est lancée avec enthousiasme dans l'étude de la physique quantique, sans se soucier de comprendre les bases des particules élémentaires et fondamentales.

Naturellement, une telle situation dans la science moderne du micro-monde ne pouvait que m'exciter, et j'ai immédiatement commencé à me préparer pour une nouvelle expédition, pour un nouveau voyage. Voyage dans le microcosme. Nous avons déjà fait un parcours similaire. C'était le premier voyage dans le monde des galaxies, des étoiles et des quasars, dans le monde de la matière noire et de l'énergie noire, dans le monde où vie pleine notre univers. Dans son rapport « Souffle de l'Univers. Voyagez d'abord» Nous avons essayé de comprendre la structure de l'Univers et les processus qui s'y déroulent.

Réalisant que le deuxième voyage ne serait pas non plus facile et nécessiterait des milliards de billions de fois pour réduire l'échelle de l'espace dans lequel je devrais étudier le monde qui m'entoure, j'ai commencé à me préparer à pénétrer non seulement dans la structure d'un atome ou molécule, mais aussi dans les profondeurs de l'électron et du proton, du neutron et du photon, et dans des volumes des millions de fois plus petits que les volumes de ces particules. Cela nécessitait une formation spéciale, de nouvelles connaissances et un équipement de pointe.

Le voyage à venir supposait un départ dès le début de la création de notre monde, et c'était ce début qui était le plus dangereux et avec le résultat le plus imprévisible. Mais cela dépendait de notre expédition si nous trouverions un moyen de sortir de la situation actuelle dans la science du micromonde ou si nous resterions en équilibre sur le pont de corde fragile de l'énergie nucléaire moderne, exposant chaque seconde danger mortel la vie et l'existence de la civilisation sur la planète.

Le fait est que pour connaître les premiers résultats de nos recherches, il fallait se rendre dans le trou noir de l'Univers et, négligeant le sens de l'auto-préservation, se précipiter dans l'enfer flamboyant du tunnel universel. Seulement là, dans des conditions de températures ultra-élevées et de pression fantastique, se déplaçant avec précaution dans les flux de particules matérielles en rotation rapide, nous avons pu voir comment se produit l'annihilation des particules et des antiparticules et comment le grand et puissant ancêtre de toutes choses - Ether, renaît, pour comprendre tous les processus en cours, y compris la formation des particules, des atomes et des molécules.

Croyez-moi, il n'y a pas tellement de casse-cou sur Terre qui peuvent décider de cela. De plus, le résultat n'est garanti par personne et personne n'est prêt à assumer la responsabilité de la réussite de ce voyage. Au cours de l'existence de la civilisation, personne n'a même visité le trou noir de la galaxie, mais ici - UNIVERS! Tout ici est grandiose, grandiose et cosmique. Il n'y a pas de blagues ici. Ici, en un instant, ils peuvent tourner corps humain dans un caillot d'énergie microscopique rougeoyant ou le disperser à travers les étendues froides sans fin de l'espace sans le droit de restaurer et de réunir. C'est l'Univers ! Immense et majestueux, froid et brûlant, illimité et mystérieux…

Par conséquent, invitant tout le monde à se joindre à notre expédition, je dois vous avertir que si quelqu'un a des doutes, il n'est pas trop tard pour refuser. Toute raison est acceptée. Nous sommes pleinement conscients de l'ampleur du danger, mais nous sommes prêts à l'affronter courageusement à tout prix ! Nous nous préparons à plonger dans les profondeurs de l'univers.

Il est clair que pour se protéger et rester en vie, plonger dans un tunnel universel chaud rempli d'explosions puissantes et de réactions nucléaires, est loin d'être une tâche facile, et notre équipement doit correspondre aux conditions dans lesquelles nous aurons à travailler. Par conséquent, il est impératif de préparer le meilleur équipement et de bien réfléchir à l'équipement de tous les participants à cette expédition dangereuse.

Tout d'abord, lors du deuxième voyage, nous prendrons ce qui nous a permis de surmonter un chemin très difficile à travers les étendues de l'Univers lorsque nous travaillions sur un rapport sur notre expédition. « Souffle de l'Univers. Voyage d'abord. Bien sûr, cela lois du monde. Sans leur candidature, notre premier voyage aurait difficilement pu se terminer avec succès. Ce sont les lois qui ont permis de trouver le bon chemin parmi les amas de phénomènes incompréhensibles et les conclusions douteuses des chercheurs dans leur explication.

Si tu te souviens, loi de l'équilibre des contraires, prédéterminer que dans le monde toute manifestation de la réalité, tout système a son essence opposée et est ou s'efforce d'être en équilibre avec elle, nous a permis de comprendre et d'accepter la présence dans le monde qui nous entoure, en plus de l'énergie ordinaire, également de l'énergie sombre , et aussi, en plus de la matière ordinaire, de la matière noire. La loi de l'équilibre des contraires a permis de supposer que le monde se compose non seulement d'éther, mais aussi que l'éther se compose de ses deux types - positif et négatif.

La loi de l'interconnexion universelle, impliquant une connexion stable et répétitive entre tous les objets, processus et systèmes de l'Univers, quelle que soit leur échelle, et loi de la hiérarchie, ordonnant les niveaux de tout système de l'Univers du plus bas au plus haut, a permis de construire une "échelle d'êtres" logique de l'éther, des particules, des atomes, des substances, des étoiles et des galaxies à l'Univers. Et, ensuite, trouvez des moyens de transformer un nombre incroyablement élevé de galaxies, d'étoiles, de planètes et d'autres objets matériels, d'abord en particules, puis en flux d'éther chaud.

Nous avons trouvé la confirmation de ces points de vue dans l'action. loi de développement, qui détermine le mouvement évolutif dans toutes les sphères du monde qui nous entoure. A travers l'analyse de l'action de ces lois, nous sommes arrivés à une description de la forme et à la compréhension de la structure de l'Univers, nous avons appris l'évolution des galaxies, nous avons vu les mécanismes de formation des particules et des atomes, des étoiles et des planètes. Il est devenu tout à fait clair pour nous comment le grand est formé à partir du petit, et le petit est formé à partir du grand.

Seulement comprendre loi de continuité du mouvement, qui interprète la nécessité objective du processus de mouvement constant dans l'espace pour tous les objets et systèmes sans exception, nous a permis de prendre conscience de la rotation du noyau de l'Univers et des galaxies autour du tunnel universel.

Les lois de la structure du monde étaient une sorte de carte de notre voyage, qui nous aidait à avancer le long de la route et à surmonter ses sections les plus difficiles et les obstacles rencontrés sur le chemin de la compréhension du monde. Par conséquent, les lois de la structure du monde seront également l'attribut le plus important de notre équipement lors de ce voyage dans les profondeurs de l'Univers.

La deuxième condition importante pour le succès de la pénétration dans les profondeurs de l'Univers, bien sûr, sera Résultats expérimentaux scientifiques, qu'ils détenaient depuis plus de cent ans, et l'ensemble stock de connaissances et d'informations sur les phénomènes micromonde accumulée par la science moderne. Lors du premier voyage, nous étions convaincus que de nombreux phénomènes naturels peuvent être interprétés de différentes manières et tirer des conclusions complètement opposées.

Les conclusions erronées, étayées par des formules mathématiques lourdes, conduisent en règle générale la science dans une impasse et ne fournissent pas développement nécessaire. Ils jettent les bases d'autres pensées erronées, qui, à leur tour, forment les dispositions théoriques des théories erronées développées. Il ne s'agit pas de formules. Les formules peuvent être absolument correctes. Mais les décisions des chercheurs sur comment et sur quelle voie avancer peuvent ne pas être tout à fait correctes.

La situation peut être comparée à la volonté de se rendre de Paris à l'aéroport Charles de Gaulle par deux routes. Le premier est le plus court, qui ne peut pas durer plus d'une demi-heure en utilisant uniquement une voiture, et le second est exactement l'inverse, tour du monde en voiture, bateau, engins spéciaux, bateaux, traîneaux à chiens à travers la France, l'Atlantique, Amérique du Sud, l'Antarctique, l'Océan Pacifique, l'Arctique et enfin par le nord-est de la France directement jusqu'à l'aéroport. Les deux routes nous mèneront d'un point au même endroit. Mais pour combien de temps et avec quel effort ? Oui, et être précis et arriver à destination au cours d'un voyage long et difficile est très problématique. Par conséquent, non seulement le processus de mouvement est important, mais aussi le choix du bon chemin.

Dans notre voyage, tout comme dans la première expédition, nous essaierons de porter un regard un peu différent sur les conclusions sur le microcosme qui ont déjà été faites et acceptées par l'ensemble du monde scientifique. Tout d'abord, par rapport aux connaissances acquises grâce à l'étude des particules élémentaires, des réactions nucléaires et des interactions existantes. Il est tout à fait possible qu'à la suite de notre immersion dans les profondeurs de l'Univers, l'électron apparaisse devant nous non pas comme une particule sans structure, mais comme un objet plus complexe du microcosme, et le noyau atomique révélera sa structure diverse, vivre sa vie insolite et active.

N'oublions pas de prendre la logique avec nous. Cela nous a permis de trouver notre chemin à travers les endroits les plus difficiles de notre dernier voyage. Logiquesétait une sorte de boussole indiquant la direction le droit chemin dans un voyage à travers l'univers. Il est clair que même maintenant nous ne pouvons pas nous en passer.

Cependant, une seule logique ne suffira évidemment pas. Dans cette expédition, on ne peut pas se passer d'intuition. Intuition nous permettra de trouver ce que nous ne pouvons même pas encore deviner, et là où personne n'a rien cherché avant nous. C'est l'intuition qui est notre merveilleuse assistante, dont nous écouterons attentivement la voix. L'intuition nous fera bouger, indépendamment de la pluie et du froid, de la neige et du gel, sans espoir ferme et sans informations claires, mais c'est elle qui nous permettra d'atteindre notre objectif malgré toutes les règles et directives auxquelles toute l'humanité s'est habituée. du banc de l'école.

Enfin, nous ne pouvons aller nulle part sans notre imagination débridée. Imagination- c'est l'outil de connaissance dont nous avons besoin, qui nous permettra de voir sans les microscopes les plus modernes ce qui est beaucoup plus petit que les plus petites particules déjà découvertes ou seulement supposées par les chercheurs. L'imagination nous montrera tous les processus qui se déroulent dans un trou noir et dans un tunnel universel, fournira des mécanismes d'émergence de forces gravitationnelles lors de la formation de particules et d'atomes, nous guidera à travers les galeries du noyau de l'atome et permettra de faire un vol fascinant sur un électron léger tournant autour d'une société solide mais maladroite de protons et de neutrons dans le noyau atomique.

Malheureusement, lors de ce voyage dans les profondeurs de l'Univers, nous ne pourrons rien emporter d'autre - il y a très peu d'espace et nous devons nous limiter même aux choses les plus nécessaires. Mais cela ne peut pas nous arrêter ! Nous comprenons le but! Les profondeurs de l'univers nous attendent !

La réponse à la question permanente : quelle est la plus petite particule de l'univers a évolué avec l'humanité.

Les gens pensaient autrefois que les grains de sable étaient les éléments constitutifs de ce que nous voyons autour de nous. Ensuite, l'atome a été découvert et il a été considéré comme indivisible jusqu'à ce qu'il soit divisé pour révéler les protons, les neutrons et les électrons à l'intérieur. Ils ne se sont pas non plus avérés être les plus petites particules de l'univers, car les scientifiques ont découvert que les protons et les neutrons sont composés de trois quarks chacun.

Jusqu'à présent, les scientifiques n'ont pu voir aucune preuve qu'il y ait quelque chose à l'intérieur des quarks et que la couche de matière la plus fondamentale ou la plus petite particule de l'univers ait été atteinte.

Et même si les quarks et les électrons sont indivisibles, les scientifiques ne savent pas s'ils sont les plus petits morceaux de matière qui existent ou si l'univers contient des objets encore plus petits.

Les plus petites particules de l'univers

Ils viennent dans différentes saveurs et tailles, certains ont un lien incroyable, d'autres se vaporisent essentiellement, beaucoup d'entre eux ont des noms fantastiques : baryons et mésons quarks, neutrons et protons, nucléons, hyperons, mésons, baryons, nucléons, photons, etc. .d.

Le boson de Higgs est une particule si importante pour la science qu'elle est appelée la "particule de Dieu". On croit qu'il détermine la masse de tous les autres. L'élément a été théorisé pour la première fois en 1964 lorsque les scientifiques se sont demandé pourquoi certaines particules étaient plus massives que d'autres.

Le boson de Higgs est associé au soi-disant champ de Higgs qui est censé remplir l'univers. Deux éléments (le champ quantique de Higgs et le boson de Higgs) sont chargés de donner de la masse aux autres. Nommé d'après le scientifique écossais Peter Higgs. Le 14 mars 2013, la confirmation de l'existence du boson de Higgs a été officiellement annoncée.

De nombreux scientifiques affirment que le mécanisme de Higgs a résolu la pièce manquante du puzzle pour compléter le "modèle standard" existant de la physique qui décrit les particules connues.

Le boson de Higgs a fondamentalement déterminé la masse de tout ce qui existe dans l'univers.

Quarks

Les quarks (traduits par fous) sont les éléments constitutifs des protons et des neutrons. Ils ne sont jamais seuls, n'existant qu'en groupe. Apparemment, la force qui lie les quarks augmente avec la distance, donc plus on s'éloigne, plus il sera difficile de les séparer. Par conséquent, les quarks libres n'existent jamais dans la nature.

Particules fondamentales des quarks sont sans structure, pointillés environ 10-16 cm de taille.

Par exemple, les protons et les neutrons sont constitués de trois quarks, les protons ayant deux quarks identiques tandis que les neutrons en ont deux différents.

Supersymétrie

On sait que les "briques" fondamentales de la matière - les fermions - sont les quarks et les leptons, et les gardiens de la force des bosons sont les photons, les gluons. La théorie de la supersymétrie dit que les fermions et les bosons peuvent se transformer l'un en l'autre.

La théorie prédictive dit que pour chaque particule que nous connaissons, il y a une particule sœur que nous n'avons pas encore découverte. Par exemple, pour un électron c'est un selekron, pour un quark c'est un squark, pour un photon c'est un photino et pour un higgs c'est un higgsino.

Pourquoi n'observons-nous pas cette supersymétrie dans l'Univers maintenant ? Les scientifiques pensent qu'ils sont beaucoup plus lourds que leurs cousins conventionnels, et plus ils sont lourds, plus leur durée de vie est courte. En fait, ils commencent à se dégrader dès leur apparition. La création de la supersymétrie nécessite beaucoup d'énergie, qui n'existait que peu de temps après le big bang et pourrait éventuellement être créée dans de grands accélérateurs comme le Large Hadron Collider.

Quant à savoir pourquoi la symétrie est apparue, les physiciens spéculent que la symétrie a peut-être été brisée dans un secteur caché de l'univers que nous ne pouvons ni voir ni toucher, mais que nous ne pouvons ressentir que gravitationnellement.

Neutrino

Les neutrinos sont des particules subatomiques légères qui sifflent partout à la vitesse proche de la lumière. En fait, des milliards de neutrinos traversent votre corps à tout moment, bien qu'ils interagissent rarement avec la matière normale.

Certains viennent du soleil, tandis que d'autres viennent de rayons cosmiques, interagissant avec l'atmosphère terrestre et les sources astronomiques telles que l'explosion d'étoiles sur voie Lactée et d'autres galaxies lointaines.

Antimatière

On pense que toutes les particules normales ont de l'antimatière avec la même masse mais une charge opposée. Quand la matière et se rencontrent, elles se détruisent. Par exemple, la particule d'antimatière d'un proton est un antiproton, tandis que le partenaire antimatière d'un électron est appelé un positron. L'antimatière est l'une des substances les plus chères au monde que les gens aient pu identifier.

Gravitons

Dans le domaine de la mécanique quantique, toutes les forces fondamentales sont transmises par des particules. Par exemple, la lumière est composée de particules sans masse appelées photons qui transportent une force électromagnétique. De même, le graviton est une particule théorique qui porte la force de gravité. Les scientifiques n'ont pas encore découvert les gravitons, qui sont difficiles à trouver car ils interagissent si faiblement avec la matière.

Fils d'énergie

Dans les expériences, de minuscules particules telles que les quarks et les électrons agissent comme des points uniques de matière sans distribution spatiale. Mais les objets ponctuels compliquent les lois de la physique. Puisqu'il est impossible de s'approcher infiniment près du point, puisque les forces agissantes peuvent devenir infiniment grandes.

Une idée appelée théorie des supercordes peut résoudre ce problème. La théorie stipule que toutes les particules, au lieu d'être ponctuelles, sont en fait de petits filaments d'énergie. Autrement dit, tous les objets de notre monde sont constitués de fils vibrants et de membranes d'énergie. Rien ne peut être infiniment proche du fil car une partie sera toujours légèrement plus proche que l'autre. Cette "échappatoire" semble résoudre certains des problèmes de l'infini, rendant l'idée attrayante pour les physiciens. Cependant, les scientifiques n'ont toujours aucune preuve expérimentale que la théorie des cordes est correcte.

Une autre façon de résoudre le problème ponctuel est de dire que l'espace lui-même n'est pas continu et lisse, mais qu'il est en fait constitué de pixels discrets ou de grains, parfois appelés la structure spatio-temporelle. Dans ce cas, deux particules ne peuvent se rapprocher indéfiniment, car elles doivent toujours être séparées par la granulométrie minimale de l'espace.

pointe du trou noir

Un autre prétendant au titre de plus petite particule de l'univers est une singularité (un seul point) au centre d'un trou noir. Les trous noirs se forment lorsque la matière se condense dans un espace suffisamment petit pour que la gravité s'y accroche, provoquant l'aspiration de la matière vers l'intérieur, se condensant finalement en un seul point de densité infinie. Du moins selon les lois actuelles de la physique.

Mais la plupart des experts ne considèrent pas les trous noirs comme étant vraiment infiniment denses. Ils croient que cet infini est le résultat conflit interne entre deux théories de fonctionnement - la théorie générale de la relativité et la mécanique quantique. Ils suggèrent que lorsque la théorie gravité quantique peut être formulée, la véritable nature des trous noirs sera révélée.

longueur Planck

Les fils d'énergie et même la plus petite particule de l'univers peuvent avoir la taille d'une "longueur de planche".

La longueur de la barre est de 1,6 x 10 -35 mètres (le nombre 16 précédé de 34 zéros et d'un point décimal) - une échelle incompréhensiblement petite associée à divers aspects de la physique.

La longueur de Planck est "l'unité naturelle" de mesure de la longueur, qui a été proposée par le physicien allemand Max Planck.

La longueur de Planck est trop petite pour être mesurée par n'importe quel instrument, mais au-delà, on pense qu'elle représente la limite théorique de la longueur mesurable la plus courte. Selon le principe d'incertitude, aucun instrument ne devrait jamais être capable de mesurer moins que cela, car dans cette gamme, l'univers est probabiliste et incertain.

Cette échelle est également considérée comme la ligne de démarcation entre la relativité générale et la mécanique quantique.

La longueur de Planck correspond à la distance où le champ gravitationnel est si fort qu'il peut commencer à faire des trous noirs à partir de l'énergie du champ.

Apparemment maintenant, la plus petite particule de l'univers a à peu près la taille d'une longueur de planche : 1,6 10 −35 mètres

conclusions

Depuis le banc de l'école, on savait que la plus petite particule de l'univers, l'électron, a charge négative et une très petite masse, égale à 9,109 x 10 - 31 kg, et le rayon classique de l'électron est de 2,82 x 10 -15 m.

Cependant, les physiciens travaillent déjà avec les plus petites particules de l'univers, la taille de Planck, qui est d'environ 1,6 x 10 −35 mètres.