Как выглядит самая маленькая частица во Вселенной?
Многие из вас могут наивно полагать, что самой маленькой частицей во Вселенной является атом. Что же, атом действительно считался мельчайшей и неделимой частицей вплоть до открытия в 1897 году Джозефом Томпсоном электрона; протона, который был открыт в 1920 году Эрнестом Резерфордом, а в 1932 году и нейтрона, который впервые был обнаружен английским физиком Джеймсом Чедвиком. Спустя почти 100 лет, мы знаем, что все во Вселенной состоит из кварков — загадочных частиц, которые принимают активное участие в гравитационных и электромагнитных взаимодействиях. Так что же такое кварк и как он выглядит?
Кварки — самая маленькая частица во Вселенной
Что такое кварк?
Кварк — наименьшая частица мироздания. Именно из кварков состоят все электроны, нейтроны и протоны атомов, каждый из которых был образован 13,7 миллиардов лет назад сразу после Большого Взрыва. Спустя несколько минут после рождения Вселенной, наше мироздание смогло остынуть настолько, что смогли образоваться первые элементарные частицы — кварки и электроны. Кварки соединились друг с другом, образовав ядро атомов. Спустя примерно 400 000 лет Вселенная смогла остынуть настолько, что произошло замедление в движении электронов, позволив атомным ядрам их захватить. Именно таким образом все видимое и невидимое нам пространство смогло обзавестись первыми атомами гелия и водорода, которые, между прочим, все еще остаются самыми распространенными веществами во Вселенной.
Как выглядят атомные частицы?
Наиболее крупными атомными частицами считаются протоны и нейтроны, которые несколько тяжелее электронов и располагаются прямо в самом центре атома. Электроны же образуют легковесное облако, которое вращается вокруг атомного ядра. Известно, что вес 1800 электронов соответствует одному тяжеловесу-протону. Помимо этого, добавление хотя бы одного протона к атому приводит к образованию нового вещества с отличными от оригинала свойствами, причем добавление лишнего нейтрона создает всего лишь изотоп вещества или же просто более тяжелую его версию.
Ядро атома состоит из протонов, нейтронов и электронов, которые, в свою очередь, состоят из кварков
Как уже говорилось выше, абсолютно все элементарные частицы состоят из кварков. которые представляют из себя основу мироздания. Интересный факт: Название “кварк” было взято в одном из романов известного в XX веке писателя-модерниста Джеймса Джойса, который необычным словом решил обозначить звук, воспроизводимый утками.
Джеймс Джойс — писатель, благодаря которому появился термин «кварки»
Сами же кварки подразделяются на 6 так называемых “ароматов”, каждый из которых обладает своими собственными характеристиками или “цветом”. Кроме того, каждый из 6 типов кварков обладает и собственным весьма оригинальным именем. Так, помимо нижнего и верхнего видов кварков, существуют также странный, очарованный, прелестный и истинный кварки.
Конечно же, “странность” или “прелестность” кварков сильно отличаются от привычных нам понятий. Точно так же, как и понятие цвета кварков на самом деле имеет в виду далеко не их оттенок, но способ взаимодействия кварков и других микрочастиц — глюонов. Что ж, фантазия ученых иногда умеет удивлять.
Если вам нравится данная статья, предлагаю вам посетить наш канал на Яндекс.Дзен, где вы сможете найти еще больше полезной информации из мира науки и техники.
В любом случае, кварки представляют из себя по-настоящему уникальные частицы, от которых во всех смыслах зависит существование нашей Вселенной в том виде, в котором мы ее знаем. Быть может, тайна возникновения Большого взрыва и наше постижение основных законов Вселенной действительно зависят от одной крошечной песчинки, которая в тысячи и тысячи раз меньше атома.
Какая из частиц имеет наименьшую массу?
Элементарные частицы – это не только те, которые входят в состав атома. Элементарные частицы – это частицы, которые нельзя расщепить на составные части. К сегодняшнему дню открыто более 350 элементарных частиц. Но из них стабильными являются только электроны, протоны, фотоны и нейтрино и их античастицы. Например, для электрона античастицей является позитрон. Остальные частицы самопроизвольно распадаются (если нейтрон находится вне атома, он тоже распадается). Строением и свойствами элементарных частиц занимается физика элементарных частиц. Смотрите таблицу элементарных частиц
Здесь приводится обзор разных семейств элементарных и составных частиц, и какими теориями описываются их взаимодействия. Вся материя образуется частицами, которые имеют общее название Фермионы (слева на таблице). Справа представлены бозоны, которые являются переносчиками взаимодействий, и теории, которые этим занимаются. А посередине находится самый знаменитый и только недавно обнаруженный на адронном коллайдере так называемый Бозон Хиггса. Он придает элементарным частицам массу.
Лептоны – это фермионы, имеющие вид точечных частиц, то есть их радиусы меньше 10^(-18) метра, а может быть и вообще их радиусы равны нулю. Так, к семейству лептонов относится электрон, позитрон, все мюоны, нейтрино. Кварки – частицы с дробным зарядом, их заряды составляют 1/3 от зарядов электрона и позитрона. Бозоны – сюда входят фотоны, 8 глюонов, и много других частиц. А вещество образуют адроны и лептоны. Так как протоны и нейтроны состоят из нуклонов, а нуклоны, в свою очередь, из трех кварков.
Но вопрос был про массу. Будем писать массу в Мэв (мегаэлектронвольтах). Электрон и позитрон 0,511 Мэв. Из отряда кварков (всего имеется 6 кварков) их массы распределены от 3 до 174000 Мэв. Поэтому протоны и нейтроны — весьма тяжелые частицы. Мюон 106 Мэв. Электрон и позитрон 0,511 Мэв. Но вот масса нейтрино пока точно неизвестна, но она меньше, чем 0,000001 Мэв, но больше нуля. Но вот массы глюона и фотона равны 0 (нулю).
Ну и кто имеет наименьшую массу? Из наиболее известных нам частиц это электроны и позитроны (не забыли, что позитрон – это электрон, но с положительным зарядом). Правда, позитронов в нашем мире много меньше, чем электронов. Нейтрино в нашем мире огромное количество. Огромный поток нейтрино летит от солнца по всем направлениям, в том числе много их пронизывает нашу Землю насквозь и улетают дальше. Поэтому их очень трудно обнаружить. Но ученые умеют это делать. А вот масса хорошо нам известного фотона вообще равна нулю.
Кстати переведем Мэв в килограммы: 1 Мэв = 1,783*10^(-30) кг.
Какая частица имеет наименьшую массу ?
В физике частиц лептоны представляют собой семейство частиц с наименьшей массой. Среди них нейтрино — наименьшая известная частица.
Хотя электроны являются точечными частицами без заметной внутренней структуры, они сильнее взаимодействуют с гравитационными полями, чем нейтрино.
Электроны также имеют заряд, что дает им дополнительное измерение и способность взаимодействовать с электромагнитными силами, гравитацией и слабыми ядерными силами. Нейтрино не имеют заряда и взаимодействуют только со слабыми ядерными и гравитационными силами.
Эти мельчайшие взаимодействия позволяют им беспрепятственно пересекать вселенную вблизи скорости света. Крошечная масса нейтрино помогает ему играть важную роль в астрофизических процессах всех видов.
Интересные статьи:
Похожие статьи:
- Какая самая высокая точка в Северной Америке ?
- Какой из химических элементов обладает наименьшей атомной массой?
- Какая планета имеет самую короткую орбиту?
- Сколько валентных электронов имеет галлий ?
- Что такое частица в науке ?
- Что такое бета-частица ?
- Из чего состоит альфа-частица ?
- Какая громкость рок концерта ?
Какая частица имеет наименьшую массу
Критическая масса – минимальная масса делящегося вещества, при которой в нём может происходить самоподдерживающаяся ядерная реакция деления. Если масса вещества ниже критической, то слишком много нейтронов, необходимых для реакции деления, теряется, и цепная реакция не идёт. При массе больше критической цепная реакция может лавинообразно ускоряться, что приводит к ядерному взрыву.
Критическая масса зависит от размеров и формы делящегося образца, так как они определяют утечку нейтронов из образца через его поверхность. Минимальную критическую массу имеет образец сферической формы, так как площадь его поверхности наименьшая. Критическая масса чистого металлического плутония-239 сферической формы 11 кг (диаметр такой сферы 10 см), урана-235 – 50 кг (диаметр сферы 17 см). Критическая масса также зависит от химического состава образца. Отражатели и замедлители нейтронов, окружающие делящееся вещество, могут существенно снизить критическую массу.
- Цепная реакция деления и атомный реактор
- Бомба из урана-235