Senie cilvēki domāja, ka mēs sastāvam no četrām "elementiem" – ūdens, zemes, uguns un gaisa; par kuriem mēs tagad zinām, ka tie nav elementi. Pašlaik ir aptuveni 118 elementi. Visi elementi sastāv no atomiem, kas kādreiz tika uzskatīti par nedalāmiem. Divdesmitā gadsimta sākumā pēc Dž.Dž.Tompsona un Rezerforda atklājumiem bija zināms, ka atomi sastāv no kodoliem (no protoniem un neitroniem) centrā un elektroniem. orbītā apkārt. Līdz 1970. gadiem bija zināms, ka protoni un neitroni arī nav fundamentāli, bet tie sastāv no “augšējiem kvarkiem” un “lejupējiem kvarkiem”, tādējādi padarot “elektronus”, “augšus kvarkus” un “lejupējos kvarkus” par trim visa pamata sastāvdaļām. iekš visums. Līdz ar kvantu fizikas progresīvo attīstību mēs uzzinājām, ka daļiņas patiesībā ir atvasinājumi, un enerģijas saišķi vai paketes laukos, kas nozīmē daļiņas, nav būtiski. Galvenais ir lauks, kas ir to pamatā. Tagad mēs varam teikt, ka kvantu lauki ir visa veida pamatelementi visums (ieskaitot tādas progresīvas bioloģiskās sistēmas kā mēs). Mēs visi sastāvam no kvantu laukiem. Daļiņu īpašības, piemēram, elektriskais lādiņš un masa, ir apgalvojumi par to, kā to lauki mijiedarbojas ar citiem laukiem. Piemēram, īpašība, ko mēs saucam par elektrona elektrisko lādiņu, ir paziņojums par to, kā elektronu lauks mijiedarbojas ar elektromagnētisko lauku. Un. tās masas īpašība ir apgalvojums par to, kā tā mijiedarbojas ar Higsa lauku.
Kopš seniem laikiem cilvēki ir domājuši, no kā mēs sastāvam? Kas ir visums sastāv no? Kādi ir dabas pamatelementi? Un kādi ir dabas pamatlikumi, kas regulē visu visums? Standarta modelis zinātne ir teorija, kas atbild uz šiem jautājumiem. Tiek uzskatīts, ka šī ir veiksmīgā zinātnes teorija, kas jebkad ir izveidota pēdējo gadsimtu laikā, viena teorija, kas izskaidro lielāko daļu lietu visums.
Cilvēki jau agri zināja, ka mēs sastāvam no elementiem. Katrs elements, savukārt, sastāv no atomiem. Sākotnēji tika uzskatīts, ka atomi ir nedalāmi. Tomēr 1897. gadā Dž.Dž.Tompsons atklāja elektronus, izmantojot elektrisko izlādi caur katodstaru lampu. Drīz pēc tam, 1908. gadā, viņa pēctecis Raterfords ar slaveno zelta folijas eksperimentu pierādīja, ka atoma centrā ir mazs pozitīvi lādēts kodols, ap kuru riņķo negatīvi lādēti elektroni. orbītas. Pēc tam tika konstatēts, ka kodoli sastāv no protoniem un neitroniem.
1970. gados tika atklāts, ka neitroni un protoni nav nedalāmi, tāpēc tie nav fundamentāli, bet katrs protons un neitrons sastāv no trīs mazākām daļiņām, ko sauc par kvarkiem, kas ir divu veidu – “augšupējie kvarki” un “lejupējie kvarki” (“ kvarks augšā un kvarks ir tikai dažādi kvarki. Termini 'augšup' un 'uz leju' nenozīmē saistību ar virzienu vai laiku. Protoni sastāv no diviem “augšupējiem kvarkiem” un “lejupējiem kvarkiem”, savukārt neitronu veido divi “lejupējie kvarki” un “augšējais kvarks”. Tādējādi “elektroni”, “augšupējie kvarki” un “lejupējie kvarki” ir trīs vissvarīgākās daļiņas, kas ir visa cilvēka pamatelementi. visums. Tomēr līdz ar zinātnes attīstību arī šī izpratne ir mainījusies. Tiek atklāts, ka lauki ir fundamentāli, nevis daļiņas.
Daļiņas nav fundamentālas. Galvenais ir lauks, kas ir to pamatā. Mēs visi sastāvam no kvantu laukiem.
Saskaņā ar pašreizējo izpratni par zinātni viss visums sastāv no neredzamām abstraktām vienībām, ko sauc par "laukiem", kas pārstāv dabas pamatelementus. Lauks ir kaut kas tāds, kas ir izkliedēts visums un katrā telpas punktā iegūst noteiktu vērtību, kas laika gaitā var mainīties. Tas ir kā šķidruma viļņi, kas šūpojas visā visums, piemēram, magnētiskie un elektriskie lauki ir izplatīti visā visums. Lai gan mēs nevaram redzēt elektriskos vai magnētiskos laukus, tie ir reāli un fiziski, par ko liecina spēks, ko jūtam, kad divi magnēti tiek tuvināti. Saskaņā ar kvantu mehāniku, tiek uzskatīts, ka lauki ir nepārtraukti, atšķirībā no enerģijas, kas vienmēr tiek sadalīta dažos atsevišķos gabaliņos.
Kvantu lauka teorija ir ideja par kvantu mehānikas apvienošanu ar laukiem. Saskaņā ar to elektronu šķidrums (ti, šī šķidruma viļņu viļņi) tiek piesaistīts mazos enerģijas saišķos. Šos enerģijas kūļus mēs saucam par elektroniem. Tādējādi elektroni nav fundamentāli. Tie ir viena un tā paša pamatā esošā lauka viļņi. Līdzīgi divu kvarku lauku viļņošanās rada “augšus kvarkus” un “lejupējos kvarkus”. Un tas pats attiecas uz visām citām daļiņām visums. Lauki ir visa pamatā. Tas, ko mēs domājam par daļiņām, patiesībā ir lauku viļņi, kas sasaistīti mazos enerģijas kūlīšos. Mūsu galvenie pamatelementi visums ir šīs šķidrumam līdzīgās vielas, ko mēs saucam par laukiem. Daļiņas ir tikai šo lauku atvasinājumi. Tīrā vakuumā, kad daļiņas tiek pilnībā izņemtas, lauki joprojām pastāv.
Trīs visvienkāršākie kvantu lauki dabā ir "elektrons", "augšējais kvarks" un "lejs kvarks". Ir ceturtais, ko sauc par neitrīno, taču tie mūs neveido, bet tiem ir svarīga loma citur visums. Neitrīno ir visur, tie plūst cauri visam visur bez mijiedarbības.
https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fast-radio-burst-frb-20220610a-originated-from-a-novel-source/Matērijas lauki: četri pamata kvantu lauki un ar tiem saistītās daļiņas (proti, "elektrons", "augšējais kvarks", "zemais kvarks" un "neitrīns") veido pamatiežu visums. Nezināmu iemeslu dēļ šīs četras pamatdaļiņas atkārtojas divas reizes. Elektroni reproducē “muonu” un “tau” (kas ir attiecīgi 200 un 3000 reižu smagāki par elektroniem); augšupējie kvarki rada “dīvainu kvarku” un “apakšējo kvarku”; dūnu kvarki rada “charm quark” un “top quark”; savukārt neitrīno rada “mūona neitrīno” un “tau neitrīno”.
Tādējādi ir 12 lauki, kas rada daļiņas, mēs tos saucam matērijas lauki.
Zemāk ir saraksts ar 12 matērijas laukiem, kas veido 12 daļiņas visums.
Spēka lauki: 12 matērijas lauki mijiedarbojas viens ar otru, izmantojot četrus dažādus spēkus - nopietnība, elektromagnētisms, spēcīgi kodolspēki (darbojas tikai nelielā kodola mērogā, satur kvarkus kopā protonos un neitronos) un vāji kodolspēki (darbojas tikai nelielā kodola mērogā, kas ir atbildīgs par radioaktīvo sabrukšanu un ierosina kodolsintēzi). Katrs no šiem spēkiem ir saistīts ar lauku – elektromagnētiskais spēks ir saistīts ar gluona lauks, lauki, kas saistīti ar spēcīgiem un vājiem kodolspēkiem, ir W un Z bozonu lauks un lauks, kas saistīts ar gravitāciju, ir laika laiks pati.
Zemāk ir saraksts ar četriem spēka laukiem, kas saistīti ar četriem spēkiem.
| elektromagnētiskais spēks | gluona lauks |
| Spēcīgi un vāji kodolspēki | w & z bozona lauks |
| nopietnība | telpas laiks |
Jūsu darbs IR Klientu apkalpošana visums ir piepildīta ar šiem 16 laukiem (12 matērijas lauki plus 4 lauki, kas saistīti ar četriem spēkiem). Šie lauki harmoniski mijiedarbojas. Piemēram, kad elektronu lauks (viens no matērijas laukiem) sāk viļņoties uz augšu un uz leju (jo tur ir elektrons), tas palaiž vienu no pārējiem laukiem, piemēram, elektromagnētisko lauku, kas, savukārt, arī svārstīties un viļņošanās. Tiks izstarota gaisma, kas nedaudz svārstīsies. Kādā brīdī tas sāks mijiedarboties ar kvarku lauku, kas savukārt svārstīsies un viļņosies. Pēdējais attēls, ar kuru mēs nonākam, ir harmoniska deja starp visiem šiem laukiem, kas savieno viens otru.
Higsa lauks
Sešdesmitajos gados vienu citu lauku paredzēja Pīters Higss. Līdz 1960. gadiem tas kļuva par mūsu izpratnes neatņemamu sastāvdaļu visums. Taču nebija eksperimentālu pierādījumu (tas nozīmē, ka, ja mēs liksim Higsa laukam pulsēt, mums vajadzētu redzēt saistītās daļiņas), līdz 2012. gadam, kad CERN pētnieki LHC ziņoja par atklājumu. Daļiņa izturējās tieši tā, kā prognozēja modelis. Higsa daļiņai ir ļoti īss mūžs, apmēram 10-22 sekundes.
Tas bija pēdējais ēkas bloks visums. Šis atklājums bija svarīgs, jo šis lauks ir atbildīgs par to, ko mēs saucam par masu visums.
Daļiņu īpašības (piemēram, elektriskais lādiņš un masa) ir apgalvojumi par to, kā to lauki mijiedarbojas ar citiem laukiem.
Tā ir laukā esošo lauku mijiedarbība visums kas rada tādas dažādu daļiņu īpašības kā masa, lādiņš utt., ko mēs piedzīvojam. Piemēram, īpašība, ko mēs saucam par elektrona elektrisko lādiņu, ir paziņojums par to, kā elektronu lauks mijiedarbojas ar elektromagnētisko lauku. Tāpat tās masas īpašība ir paziņojums par to, kā tā mijiedarbojas ar Higsa lauku.
Izpratne par Higsa lauku patiešām bija nepieciešama, lai mēs saprastu masas nozīmi visums. Higsa lauka atklāšana bija arī standarta modeļa apstiprinājums, kas tika ieviests kopš 1970. gadiem.
Kvantu lauki un daļiņu fizika ir dinamiskas studiju jomas. Kopš Higsa lauka atklāšanas ir notikuši vairāki notikumi, kas ir saistīti ar standarta modeli. Atbilžu meklējumi par standarta modeļa ierobežojumiem turpinās.
***
Avoti:
Karaliskā institūcija 2017. Kvantu lauki: Visuma īstie celtniecības bloki – kopā ar Deividu Tongu. Pieejams tiešsaistē plkst https://www.youtube.com/watch?v=zNVQfWC_evg
***
