Fisiks ọhụrụ na-enwu site n'ọtụtụ ebe

Mgbanwe ọ bụla enwere ike anyị ga-achọ ime na Standard Model of physics (1) ma ọ bụ n'ozuzu relativity, anyị abụọ kacha mma (n'agbanyeghị na-ekwekọghị) echiche nke eluigwe na ala, adịlarị nke ukwuu. N'ikwu ya n'ụzọ ọzọ, ị nweghị ike ịgbanwe ọtụtụ ihe na-emebighị ihe niile.

Nke bụ eziokwu bụ na e nwekwara nsonaazụ na phenomena nke enweghị ike ịkọwa na ndabere nke ụdị mara anyị. Ya mere, anyị kwesịrị ịpụ n'ụzọ anyị iji mee ka ihe ọ bụla ghara ịkọwa ma ọ bụ na-ekwekọghị n'ihe ọ bụla na-akwụ ụgwọ kwekọrọ na echiche ndị dị ugbu a, ka anyị kwesịrị ịchọ ndị ọhụrụ? Nke a bụ otu n'ime ajụjụ ndị bụ isi nke physics ọgbara ọhụrụ.

Ọkọlọtọ Model of particle physics akọwaala nke ọma mmekọrịta niile amaara ama na achọpụtara n'etiti ụmụ irighiri ihe achọpụtala. E mebere eluigwe na ala quaks, leptonov na nlele bosons, nke na-ebunye atọ nke anọ bụ isi ike na ọdịdị na-enye ahụ ike ha zuru ike. E nwekwara n'ozuzu relativity, anyị dị mwute ikwu na-abụghị quantum tiori nke ike ndọda, nke na-akọwa mmekọrịta dị n'etiti spacetime, ihe na ike na eluigwe na ala.

Ihe isi ike dị n'ịgafe echiche abụọ a bụ na ọ bụrụ na ị gbalịa ịgbanwe ha site na iwebata ihe ọhụrụ, echiche na ọnụọgụ, ị ga-enweta nsonaazụ na-emegide nha na nleba anya anyị nweburu. Ọ dịkwa mma icheta na ọ bụrụ na ịchọrọ ịgafe usoro sayensị anyị ugbu a, ibu ihe akaebe dị ukwuu. N'aka nke ọzọ, ọ na-esiri ike ịghara ịtụ anya ọtụtụ ihe n'aka onye na-emebi ụdị ndị a nwalere ma nwale ruo ọtụtụ iri afọ.

N'agbanyeghị ụdị ihe a chọrọ, ọ bụghị ihe ijuanya na ọ siri ike na onye ọ bụla na-anwa ịgbagha usoro dị ugbu a na physics. Ma ọ bụrụ na ọ na-eme ya, a naghị eji ya kpọrọ ihe ma ọlị, n'ihi na ọ na-asụ ngọngọ ngwa ngwa na nlele nlele dị mfe. Ya mere, ọ bụrụ na anyị na-ahụ oghere ndị nwere ike, mgbe ahụ, ndị a bụ nanị ndị na-atụgharị uche, na-egosi na ihe na-egbuke egbuke ebe, ma ọ bụghị ihe doro anya ma ọ bara uru ịga ebe ahụ ma ọlị.

Fiziks amara ama enweghị ike ijikwa ụwa niile

Ihe atụ nke shimmer nke a "n'ụzọ zuru ezu ọhụrụ na dị iche iche"? Ọfọn, dị ka ihe atụ, nlebanya nke recoil ọnụego, nke yiri ekwekọghị na nkwupụta na Eluigwe na Ala jupụtara nanị na irighiri ihe nke Standard Model na-erube isi n'ozuzu tiori nke relativity. Anyị maara na isi mmalite nke ike ndọda, ụyọkọ kpakpando, ụyọkọ ụyọkọ kpakpando, na ọbụna nnukwu webụsaịtị ezughị iji kọwaa ihe a, ikekwe. Anyị maara na, ọ bụ ezie na Standard Model na-ekwu na ihe na antimatter kwesịrị ịmepụta ma bibie ya nha nha, anyị na-ebi n'eluigwe na ala nke nwere obere ihe mgbochi. N'ikwu ya n'ụzọ ọzọ, anyị na-ahụ na "fisiks a ma ama" enweghị ike ịkọwa ihe niile anyị na-ahụ na mbara igwe.

Ọtụtụ nnwale arụpụtala nsonaazụ a na-atụghị anya ya nke, ọ bụrụ na a nwalere ya na ọkwa dị elu, nwere ike ịbụ mgbanwe mgbanwe. Ọbụna ihe a na-akpọ Atomic Anomaly nke na-egosi ịdị adị nke ụmụ irighiri ihe nwere ike ịbụ njehie nnwale, mana ọ nwekwara ike bụrụ ihe ịrịba ama nke ịgafe Standard Model. Ụzọ dị iche iche nke ịlele eluigwe na ala na-enye ụkpụrụ dị iche iche maka ọnụego nke mgbasawanye ya - nsogbu nke anyị tụlere n'ụzọ zuru ezu na otu n'ime mbipụta MT na-adịbeghị anya.

Agbanyeghị, ọ nweghị nke ọ bụla n'ime nsogbu ndị a na-enye nsonaazụ doro anya nke a ga-ewere dị ka akara enweghị mgbagha nke physics ọhụrụ. Nke ọ bụla ma ọ bụ ihe ndị a niile nwere ike ịbụ naanị mgbanwe ọnụ ọgụgụ ma ọ bụ ngwa emezigharịrị ezighi ezi. Ọtụtụ n'ime ha nwere ike rụtụ aka na physics ọhụrụ, mana enwere ike ịkọwa ha n'ụzọ dị mfe site na iji irighiri ihe na ihe ndị ama ama n'ihe gbasara mmekọrịta n'ozuzu na ụdị ọkọlọtọ.

Anyị na-eme atụmatụ ịnwale, na-atụ anya nsonaazụ doro anya na ndụmọdụ. Anyị nwere ike ịhụ n'oge na-adịghị anya ma ike ọchịchịrị ọ na-aba uru mgbe niile. Dabere na ọmụmụ ụyọkọ kpakpando nke Vera Rubin Observatory mere atụmatụ yana data gbasara supernovae dị anya nke a ga-eme n'ọdịnihu. telescope nancy amara, na mbụ WFIRST, anyị kwesịrị ịchọpụta ma ọchịchịrị ike evolves na oge n'ime 1%. Ọ bụrụ otu a, mgbe ahụ, a ga-agbanwerịrị ụdị “ọkọlọtọ” anyị. O kwere omume na oghere oghere interferometer antenna (LISA) n'usoro atụmatụ ga-enyekwa anyị ihe ịtụnanya. Na nkenke, anyị na-agụta ụgbọ ala nlele na nnwale ndị anyị na-eme atụmatụ.

Anyị na-ka na-arụ ọrụ na ubi nke urughuru physics, na-atụ anya ịhụ phenomena n'èzí Model, dị ka a ọzọ ezi nha nke magnetik oge nke eletrọn na muon - ma ọ bụrụ na ha ekwetaghị, ọhụrụ physics pụtara. Anyị na-arụ ọrụ ịchọpụta ka ha si agbanwe neutrino – ebe a kwa, ọhụrụ physics na-enwu site na. Ma ọ bụrụ na anyị wuo ezigbo elektrọn-positron collider, okirikiri ma ọ bụ linear (2), anyị nwere ike ịchọpụta ihe karịrị ọkọlọtọ ọkọlọtọ nke LHC enweghị ike ịchọpụta. N'ime ụwa nke physics, a na-atụpụta nnukwu ụdị LHC nke nwere gburugburu ihe ruru 100 km ogologo oge. Nke a ga-enye ike ọgụ dị elu, nke, dị ka ọtụtụ ndị ọkà mmụta sayensị si kwuo, ga-emesị gosi ihe ọhụrụ. Otú ọ dị, nke a bụ ego ego dị oke ọnụ, na-ewu nnukwu ibu naanị na ụkpụrụ - "ka anyị wuo ya ma hụ ihe ọ ga-egosi anyị" na-ewelite ọtụtụ obi abụọ.

2. Linear lepton collider - visualization

Enwere ụdị ụzọ abụọ maka nsogbu na sayensị anụ ahụ. Nke mbụ bụ ụzọ dị mgbagwoju anya, nke mejupụtara n'ụdị dị warara nke nnwale ma ọ bụ ụlọ nyocha maka idozi otu nsogbu. Ụzọ nke abụọ a na-akpọ usoro ike brute.onye na-emepụta nnwale zuru ụwa ọnụ, oke oke ma ọ bụ ihe nyocha iji nyochaa eluigwe na ụwa n'ụzọ ọhụrụ kpamkpam karịa ụzọ anyị gara aga. Nke mbụ na-aka mma na ọkọlọtọ Model. Nke abụọ na-enye gị ohere ịchọta akara nke ihe ọzọ, ma, ọ dị mwute ikwu, ihe a na-akọwaghị kpọmkwem. Ya mere, ụzọ abụọ a nwere ihe ndọghachi azụ ha.

Chọọ maka ihe a na-akpọ Theory of All (TUT), grail dị nsọ nke physics, kwesịrị itinye ya n'ụdị nke abụọ, ebe ọ bụ na ọtụtụ mgbe ọ na-abịa n'ịchọta ike dị elu na elu (3), nke ike nke ọdịdị emecha jikọta n'ime otu mmekọrịta.

3. Ike achọrọ maka ịdị n'otu echiche nke mmekọrịta

Neutrin dị mkpa

N'oge na-adịbeghị anya, sayensị na-elekwasị anya na mpaghara ndị ọzọ na-adọrọ mmasị, dị ka nchọpụta neutrino, bụ nke anyị bipụtara akụkọ buru ibu na nso nso a na MT. N’ọnwa Febụwarị 2020, akwụkwọ akụkọ Astrophysical bipụtara akwụkwọ gbasara nchoputa nke neutrinos ike dị elu nke amabeghị ebe ọ si na Antarctica. Na mgbakwunye na nnwale a maara nke ọma, a na-eme nyocha na kọntinent na-etu oyi n'okpuru koodu aha ANITA (), nke gụnyere ntọhapụ nke balloon nwere ihe mmetụta. ebili mmiri redio.

E mere ha abụọ na ANITA iji chọọ ebili mmiri redio sitere na neutrinos ike dị elu na-adaba na ihe siri ike nke na-eme ice. Avi Loeb, bụ́ onyeisi oche nke Ngalaba Na-ahụ Maka Astronomy Harvard, kọwara na ebe nrụọrụ weebụ Salon, sị: “Ihe omume ndị ANITA chọpụtara n’ezie yiri ihe na-adịghị mma n’ihi na a pụghị ịkọwa ha dị ka neutrinos sitere n’ike mmụọ nsọ. (...) Ọ nwere ike ịbụ ụfọdụ ụdị urughuru na-emekọrịta ihe adịghị ike karịa neutrino nwere ihe nkịtị. Anyị na-eche na ihe ndị dị otú ahụ dị ka ihe gbara ọchịchịrị. Mana gịnị na-eme ihe omume ANITA na-agba ume?

Neutrinos bụ naanị irighiri ihe ndị a maara na-emebi ụkpụrụ ọkọlọtọ. Dị ka Standard Model nke elementrị particles, anyị ga-enwe atọ ụdị neutrinos (electronic, muon na tau) na atọ ụdị antineutrinos, na mgbe e guzobere ha ga-eguzosi ike na-agbanweghi agbanwe na ha Njirimara. Ebe ọ bụ na 60, mgbe mbụ mgbako na nha nke neutrinos mepụtara Sun pụtara, anyị chọpụtara na e nwere nsogbu. Anyị maara ọnụọgụ neutrino eletrọn ole e mebere na ya anyanwụ isi. Ma mgbe anyị tụlere mmadụ ole bịara, anyị hụrụ naanị otu ụzọ n'ụzọ atọ nke ọnụ ọgụgụ ahụ e buru n'amụma.

Ma ọ bụ ihe na-ezighị ezi na ndị nchọpụta anyị, ma ọ bụ ihe na-ezighị ezi na ihe nlereanya anyị nke Sun, ma ọ bụ ihe na-ezighị ezi na neutrinos n'onwe ha. Nnwale reactor mere ngwa ngwa gbaghaa echiche ahụ na ọ dị ihe na-adịghị mma na ihe nchọpụta anyị (4). Ha na-arụ ọrụ dị ka a tụrụ anya na arụmọrụ ha bụ nke ọma. Neutrinos anyị chọpụtara ka edebanyere aha ya na ọnụọgụ neutrinos na-abata. Ruo ọtụtụ iri afọ, ọtụtụ ndị na-enyocha mbara igwe na-arụ ụka na ụdị anyanwụ anyị ezighị ezi.

4. Onyonyo nke ihe omume neutrino na Cherenkov radieshon si Super Kamiokande detector

N'ezie, enwere ohere ọzọ dị egwu nke, ọ bụrụ na ọ bụ eziokwu, ga-agbanwe nghọta anyị banyere eluigwe na ala site n'ihe Standard Model buru amụma. Echiche bụ na ụdị neutrinos atọ anyị maara n'ezie nwere uka, ọ bụghị dabere, na na ha nwere ike ịgwakọta (na-agbanwe) ka ha gbanwee ụtọ ma ọ bụrụ na ha nwere ike zuru ezu. Ọ bụrụ na neutrino bụ eletrọnịkị kpalitere, ọ nwere ike ịgbanwe n'ụzọ muon i taonovma nke a ga-ekwe omume naanị mgbe o nwere uka. Ndị ọkà mmụta sayensị na-enwe nchegbu banyere nsogbu nke neutrinos aka nri na aka ekpe. N'ihi na ọ bụrụ na ị nweghị ike ịmata ọdịiche dị na ya, ị nweghị ike ịmata ma ọ bụ urughuru ma ọ bụ ihe mgbochi.

Neutrino nwere ike ịbụ antiparticle nke ya? Ọ bụghị dị ka ọkọlọtọ ọkọlọtọ Model. Fermionsn'ozuzu ha ekwesịghị ịbụ antiparticles nke ha. Fermion bụ urughuru ọ bụla nwere ntụgharị nke ± XNUMX/XNUMX. Otu a gụnyere quarks na lepton niile, gụnyere neutrinos. Agbanyeghị, enwere ụdị fermions pụrụ iche, nke dị ugbu a naanị na tiori - Majorana fermion, nke bụ ihe mgbochi nke ya. Ọ bụrụ na ọ dị, ihe pụrụ iche nwere ike na-eme... neutrino free okpukpu abụọ beta ire ere. Na ebe a bụ ohere maka ndị nyocha bụ ndị na-achọ ogologo oge dị otú ahụ oghere.

N'ime usoro niile a na-ahụ anya metụtara neutrinos, ihe ndị a na-egosipụta ihe onwunwe nke ndị ọkà mmụta sayensị na-akpọ aka ekpe. Neutrinos aka nri, nke bụ ihe ndọtị kachasị mma nke Standard Model, enweghị ebe a ga-ahụ ya. Ihe niile MS ndị ọzọ nwere ụdị aka nri, mana neutrinos enweghị. Gịnị kpatara? Nyocha kachasị ọhụrụ, nke zuru oke nke otu ndị ọkachamara n'ihe gbasara sayensị mba ụwa, gụnyere Institute of Nuclear Physics of the Polish Academy of Sciences (IFJ PAN) na Krakow, emela nyocha n'okwu a. Ndị ọkà mmụta sayensị kwenyere na enweghị nleba anya nke neutrinos aka nri nwere ike igosi na ha bụ Majorana fermions. Ọ bụrụ na ha dị, mgbe ahụ ụdị akụkụ aka nri ha buru oke ibu, nke na-akọwa ihe isi ike nke nchọpụta.

Agbanyeghị, anyị amabeghị ma neutrinos bụ ihe mgbochi n'onwe ha. Anyị amaghị ma ha na-enweta oke ha site na njikọ na-adịghị ike nke Higgs boson, ma ọ bụ na ha nwetara ya site na usoro ọzọ. Ma anyị amaghị, ikekwe ngalaba neutrino dị mgbagwoju anya karịa ka anyị chere, yana neutrinos na-adịghị mma ma ọ bụ dị arọ na-ezo n'ọchịchịrị.

Atọm na ndị ọzọ anomalies

Na elementrị urughuru physics, e wezụga fashionable neutrinos, e nwere ndị ọzọ, a na-amachaghị nke ọma ebe nyocha nke "ọhụrụ physics" nwere ike na-enwu site. Dị ka ihe atụ, ndị ọkà mmụta sayensị atụpụtawo n'oge na-adịbeghị anya ụdị urughuru subatomic ọhụrụ iji kọwaa ihe mgbagwoju anya mgbawa ka (5), ihe pụrụ iche nke ihe meson nke mejupụtara otu iko i otu onye na-ere ihe ochie. Mgbe ụmụ irighiri ihe ndị dị na kaon rere ure, obere akụkụ nke ha na-enwe mgbanwe ndị tụrụ ndị ọkà mmụta sayensị anya. Ụdị ire ere a nwere ike igosi ụdị urughachị ọhụrụ ma ọ bụ ike anụ ahụ ọhụrụ na-arụ ọrụ. Nke a bụ n'èzí ohere nke ọkọlọtọ Model.

Enwere nnwale ndị ọzọ iji chọta oghere na ọkọlọtọ ọkọlọtọ. Ndị a gụnyere ịchọ g-2 muon. Ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ otu narị afọ gara aga, ọkà mmụta physicist Paul Dirac buru amụma oge ndọta nke eletrọn na-eji g, ọnụọgụ na-ekpebi njirimara mkpụkọ nke akụkụ ahụ. Mgbe ahụ nha gosiri na "g" dịtụ iche na 2, na physics malitere iji ọdịiche dị n'etiti ezigbo uru nke "g" na 2 na-amụ esịtidem Ọdịdị nke subatomic particles na iwu nke physics n'ozuzu. N'afọ 1959, CERN dị na Geneva, Switzerland, mere nnwale mbụ nke tụrụ uru g-2 nke obere irighiri ihe subatomic nke a na-akpọ muon, jikọtara ya na elektrọn mana ọ naghị akwụsi ike na ugboro 207 dị arọ karịa uru nke elementrị.

Brookhaven National Laboratory dị na New York malitere nnwale nke ya wee bipụta nsonaazụ nke nnwale g-2 ha na 2004. Ntụle abụghị ihe Standard Model buru n'amụma. Agbanyeghị, nnwale ahụ achịkọtaghị data zuru oke maka nyocha ndekọ ọnụ ọgụgụ iji gosipụta n'ụzọ zuru oke na uru a tụrụ dị iche n'ezie ọ bụghị naanị mgbanwe ọnụ ọgụgụ. Ụlọ ọrụ nyocha ndị ọzọ na-eji g-2 eme nnwale ọhụrụ ugbu a, ma eleghị anya anyị ga-amata nsonaazụ ya n'oge na-adịghị anya.

Ọ nwere ihe na-akpali mmasị karịa nke a Kaon anomalies i muon. Na 2015, nnwale na ire ere nke beryllium 8Be gosiri anomaly. Ndị ọkà mmụta sayensị nọ na Hungary na-eji ihe nchọpụta ha eme ihe. Otú ọ dị, na mberede, ha chọpụtara, ma ọ bụ chere na ha chọpụtara, nke na-egosi ịdị adị nke ike nke ise bụ́ isi nke okike.

Ndị ọkà mmụta sayensị na Mahadum California nwere mmasị na ọmụmụ ihe ahụ. Ha tụrụ aro ka ihe a kpọrọ atọm anomaly, mere ka ọ bụ ihe ọhụrụ kpam kpam, bụ́ nke kwesịrị ibu ike nke ise nke okike. A na-akpọ ya X17 n'ihi na a na-eche na oke ya kwekọrọ na ọ fọrọ nke nta ka ọ bụrụ 17 nde volt electron. Nke a dị okpukpu 30 karịa oke eletrọn, mana ọ na-erughị oke proton. Na ụzọ X17 si eme ihe na proton bụ otu n'ime njirimara ya kachasị njọ - ya bụ, ya na proton adịghị emekọrịta ihe ma ọlị. Kama, ọ na-emekọrịta ihe na eletrọn ma ọ bụ neutron akwụghị ụgwọ, nke na-enweghị ụgwọ ọ bụla. Nke a na-eme ka o sie ike itinye irighiri X17 n'ime ọkọlọtọ ọkọlọtọ anyị ugbu a. Ejikọtara Bosons na ndị agha. Ejikọtara gluons na ike siri ike, bosons nwere ike adịghị ike, yana photons nwere electromagnetism. E nwere ọbụna ihe a na-atụ aro maka ike ndọda a na-akpọ graviton. Dị ka boson, X17 ga-ebu ike nke ya, dị ka nke ruo ugbu a bụụrụ anyị ihe omimi ma nwee ike ịbụ.

Eluigwe na Ala na ntụzịaka ya masịrị?

N'ime akwụkwọ e bipụtara n'April a n'akwụkwọ akụkọ Science Advances, ndị ọkà mmụta sayensị na Mahadum New South Wales dị na Sydney kọrọ na nha ọhụrụ nke ìhè na-ewepụta site na quasar ijeri afọ 13 dịpụrụ adịpụ na-akwado ọmụmụ ihe gara aga nke chọpụtara obere ọdịiche dị na nhazi ahụ dị mma mgbe niile. nke eluigwe na ala. Prọfesọ John Webb sitere na UNSW (6) na-akọwa na usoro dị mma na-adịgide adịgide "bụ ọnụọgụ nke ndị ọkà mmụta sayensị na-eji dị ka ihe atụ nke ike electromagnetic." ike electromagnetic na-edobe electrons gburugburu nuclei na atom ọ bụla dị na mbara igwe. E wezụga ya, ihe niile ga-adaba. Ruo n'oge na-adịbeghị anya, a na-ewere ya dị ka ike na-adịgide adịgide na oge na ohere. Ma n'ime nnyocha ya n'ime afọ iri abụọ gara aga, Prọfesọ Webb achọpụtala ihe na-adịghị mma na nhazi ọma siri ike nke ike electromagnetic, nke a tụrụ n'otu ntụziaka a họọrọ na mbara igwe, na-adịkarị ka ọ dịtụ iche.

"" Webb na-akọwa. Ihe nkwekọ apụtaghị na nha otu ndị Australia, mana n'iji nsonaazụ ha atụnyere ọtụtụ nha ọkụ quasar ndị ọzọ nke ndị ọkà mmụta sayensị ndị ọzọ.

"" Prọfesọ Webb kwuru. "". N'uche ya, nsonaazụ ya yiri ka ọ na-egosi na enwere ike ịnwe ntụzịaka a họọrọ na mbara igwe. N'ikwu ya n'ụzọ ọzọ, Eluigwe na Ala n'ụzọ ụfọdụ ga-enwe nhazi dipole.

"" ka ọkà mmụta sayensị na-ekwu banyere akara anomalies.

Nke a bụ otu ihe ọzọ: kama ihe e chere na ọ bụ mgbasa nke ụyọkọ kpakpando, quasars, igwe ojii gas na mbara ala na ndụ, eluigwe na ụwa nwere mberede na mpaghara ugwu na ndịda. Prọfesọ Webb dị njikere ịnakwere na nsonaazụ nha nke ndị ọkà mmụta sayensị mere n'ọkwa dị iche iche site na iji teknụzụ dị iche iche na ebe dị iche iche n'ụwa bụ n'ezie nnukwu ndaba.

Webb na-arụtụ aka na ọ bụrụ na e nwere ntụziaka na mbara igwe, ma ọ bụrụ na electromagnetism na-atụgharị dịtụ iche na mpaghara ụfọdụ nke cosmos, a ga-achọgharịgharị echiche ndị kachasị mkpa n'azụ ọtụtụ physics nke oge a. "", na-ekwu. Ihe nlereanya a gbadoro ụkwụ n'echiche nke ike ndọda Einstein, bụ nke na-ewere n'ụzọ doro anya na ọ bụ iwu nke okike. Ma ọ bụrụ na ọ bụghị, mgbe ahụ ... echiche nke ịtụgharị dum ụlọ nke physics na-akpali akpali.