Hücre çekirdeği: fonksiyonlar ve yapı. Çekirdek içindeki çekim Çekirdek içindeki faz içi kromozomların mekansal organizasyonu, ökromatin, heterokromatin
Rosa Khatskelevich: Seni Igor Ivanov ile tanıştırmak istiyorum - Ilya ve ben bu kadar uzun süre konuştuk. Ve... birkaç kural. Igor, konferansı düzenlemeye başladığımızda hemen bize, askerler gibi sadece salonda oturan ve bana bakan, dinleyen ve... ayrılan insanların olmasını istemediğimi söyledi. Salona gelenlerin sözümü kesmelerini ve uygun gördükleri yerlerde bana sorular sormalarını istiyorum.
Bu fikri çok beğendik ama şimdi salona bu kadar insanın geldiğini görünce “Bunu nasıl yapabiliriz?” diye düşünüyoruz. Ve böylece işleri akışına bırakmaya karar verdik. Yani, Igor konuşacak, sizden konuşmasını kesecek sorular bekliyoruz, ancak çok fazla soru olduğu ortaya çıkarsa ve Igor konuşmasına devam edemeyecekse, o zaman bir şekilde düzene sokma hakkını saklı tutarız. bu kendiliğinden süreç. Yani, diyeceğiz: “Beyler, bu kadar. Tüm sorular. Igor'un bize istediği her şeyi anlatmasına izin verin ve dersten sonra lütfen cevap verin - Burada ne kadar kalabileceğimizi bilmiyorum? - gece sorularınıza cevap verene kadar.
Katılıyor musun? Gerçekten aktif olmanızı istiyoruz, bugün gerçekten ilginç olmanızı istiyoruz ve durumun böyle olacağından neredeyse eminiz - hatta oldukça eminiz. Lütfen, başlayalım.
İgor İvanov:Çok teşekkürler. Hepinizi bu odada neredeyse dolu halde görmekten gerçekten çok memnunum. (Beni iyi duyabiliyor musun? Güzel. İşte. Resmi görebiliyor musun? Işığı kapatma? Kapatabilir misin? Böylesi daha iyi değil mi?)
Aslında, burada slaytlarda göstereceğim şey - çok az olacak, ana ifadeler olacak. Ama temelde bu ders şöyledir, el sallama: ellerinize dikkat edin, size her şeyi parmaklarımda göstereceğim. Burada.
İlk olarak, atom çekirdeğinin içinde ve hatta daha derinde - parçacıkların içinde ne olduğunu inceleyen modern fizikte var olan fikirleri anlatacağım ve sonra, en sonunda, birkaç slayt göstereceğim. fizikçilerin yıllardır beklediği deney hakkında. Bu deney zaten 10 yıl önce parça parça bir araya getirilmeye başlandı ve gelecek yıl başlatılacak. Şimdi dünyanın en büyük deney tesisinin unsurları hazırlanıyor - bu İsviçre'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı. Ve gelecek yıl piyasaya sürülecek olan bu deney, birçok soruya cevap verecek ve aslında fiziği daha da geliştirmeye itecek. Bu nedenle, teknik, deneysel ve burada bu deney hakkında birkaç slayt göstereceğim. Peki o zaman, gidelim.
Proton nasıl yaşar?
Burada toplandınız ve toplandığınıza göre fizikle ilgileniyorsunuz demektir. Muhtemelen bazı popüler bilim kitapları veya makaleleri okudunuz ve bu nedenle dünyanın yapısı hakkında biraz bilgi sahibisiniz. İlk iki veya üç dakika size tanıdık geliyorsa, sorun değil çünkü basit şeylerle başlayacağım. Ama dikkatli ol, çünkü yeterince çabuk okulda konuşulmayan şeylere geçeceğim. Ama oldukça basitler, bu yüzden onlardan da bahsetmek istiyorum. (Sorular varsa, sorun.)
Öyleyse, muhtemelen herkesin bildiği, iyi ya da neredeyse herkesin bildiği en basit şeylerle başlayalım. Etrafımızdaki tek şey bu - bir avize, örneğin zemin, hava - tüm bunlar moleküllerden oluşur. Moleküller atomlardan oluşur. Bütün bunları çok iyi biliyorsunuz, bu muhtemelen okulun orta veya ilk sınıflarında bile geçer. Dünyada çok fazla molekül var. Kaç kimyagerin madde sentezlediğini bilmiyorum - milyonlarca olduğunu düşünüyorum. Ve her madde özeldir çünkü kendi özel molekülüne sahiptir. Bu milyonlarca farklı molekül aslında çok sayıda olmayan atomlardan yapılmıştır. Periyodik sistemi muhtemelen siz de biliyorsunuzdur: Şimdi orada yüzden fazla atom, yüzlerce element keşfedilmiştir. Doğada, aslında daha az bulunur.
Böylece, bu az sayıda atomdan birçok farklı molekül oluşturmak için birleşebilirsiniz. Atomlar -bunu siz de biliyorsunuz- basit değiller: orada, merkezde çok ağır olan kompakt bir çekirdekten ve oturan elektron kabuklarından oluşurlar. (Size bu basit şeyleri şimdi sadece kelimeleri tanıtmak için anlatıyorum. O zaman bu kelimeler önemli olacak.) Ve sonunda her atomun içinde yer alan, atoma göre çok küçük ama çok ağır olan o çekirdek, - aynı zamanda temel değildir: proton ve nötronlardan oluşur. Bunu sen de çok iyi biliyorsun.
Bunların hepsi okulda yapılıyor ve görünüşe göre bunların hepsi çok basit şeyler ama aslında bu duruma biraz farklı bir açıdan bakılabilir ki bu genellikle pek dikkat edilmez. Bunu şöyle ifade edeceğim: Burada sahip olduğumuz tüm bu durumlarda - moleküller, atomlar ve çekirdekler - her yerde "kombinasyon ilkesi" adını verdiğim ilke çalışır.
Ne olduğunu? Açıklamama izin ver. Aslında fikir çok basit, hatta ilk bakışta çok basit. Daha karmaşık ve daha ağır nesnelerin, basit olanlardan sadece bazı ek parçalar eklenerek elde edilebileceğini söylüyor. Nesne ne kadar ağırsa, o kadar fazla parçaya sahiptir. Ve böylece nesnenin karmaşıklığı, kaçınılmaz olarak parça sayısındaki bir artışla ilişkilidir. Bu aynı zamanda sıradan moleküllerde de çalışır (moleküllerin ne olduğunu hayal edebilirsiniz - çok küçüktürler, ancak onları bir araya getirirseniz büyük moleküller elde edersiniz ve çok sayıda atomdan oluşan tamamen devasa moleküller vardır). Aynı şey atomlarda ve atom çekirdeklerinde de çalışır (çok küçük çekirdekler vardır; örneğin, bir alfa parçacığı çok küçük bir çekirdektir, ancak buna ek proton ve nötronlar eklerseniz, sonuç olarak ağır çekirdekler elde edersiniz).
Görünüşe göre, neden bu kadar çok konuşuyorsun? Her şey basit. Görünüşe göre, başka türlü nasıl olabilirdi? Çok açık. Yani protonun derinliklerine daldığımızda, orada tamamen farklı olacak. Orada çalışmayacak.
Ama bu beş dakika içinde olacak, ama şimdilik fiziğin şimdi ne olduğunu görelim.
Belki siz de bu resmi biliyorsunuzdur, en azından 11. sınıfta fizikte geçiyorlar. Modern fizik, maddenin derinliklerine "tırmandı". Göründüğü kadar basit değil, çünkü küçük parçacıklar - onları parmaklarınızla hissedemezsiniz ve küçük maşaların yardımıyla onları da alamazsınız ve ışık yardımıyla göremezsiniz. . Sonuç olarak, fizikçiler uzun süredir bazı parçacıkların içine nasıl "bakacaklarını" bulmaya çalışıyorlar ve en kolay yolun onları birbirine doğru itmek olduğunu keşfettiler.
Şimdi bu deneyler dünyanın farklı merkezlerinde yapılıyor - bunlar parçacıkları hızlandıran ve birbirleriyle çarpışan hızlandırıcılar. Sorularınız varsa detayları daha sonra anlatacağım ve son olarak bu deneylerden de biraz bahsedeceğim. Şimdilik bu deneylerin var olduğunu, parçacıkların birbiriyle çarpıştığını ve çarpışmaların sonuçlarını düşündüğünüzde bunların nelerden oluştuğunu anladığınızı bilmek bizim için önemli.
Bütün bunları analiz ettikten sonra - ve bu deneyler yaklaşık 40 yıl önce başladı - fizikçiler hızla protonun da temel olmadığı sonucuna vardılar. Onun da bir yapısı var ve bu yapı oldukça basit: kuark adı verilen üç küçük kompakt nesne var...
I.I.: Bekleyin bekleyin...
I.I.: Bu açık. Hemen cevaplayabilir miyim?
I.I.: Açıklayabileceğine gönülden inanıyorum. Gerçek şu ki, tüm bu slaytlarda doğal olarak çok sayıda basitleştirme olacak, yani aslında bilimsel açıdan bakıldığında birçok yanlışlıklar var. Ama bu ders bilimsel olmadığı için, bu yanlışlıkları atlıyorum, tartışmıyorum.
I.I.: Yani her şeyin yanlış olduğunu mu düşünüyorsun?
I.I.: Yani. Neyse devam edelim ondan sonra tartışalım...
Aslında şunu söylemek istiyorum: Bu konu oldukça tehlikeli çünkü bu konuda bilgili olmayan birçok insan var. Aslında, ciddiyim. Basitçe, gerçekten de, bilimde etrafında anlaşmazlıkların olduğu birkaç ince nokta vardır. Bununla birlikte, deneysel veriler var - birçoğu var - bunlar artık yaygın olarak bu biçimde formüle ediliyor: yaklaşık olarak böyle bir şeyle çevrelenmiş üç kompakt nesne (her ihtimale karşı - durgun bir protonda) var ... onları çevreler ve şartlı olarak "gluon bulutu" olarak adlandırılabilir. Gluonlar, aslında bu kuarkların çekiciliğine yol açan parçacıklardır. Ve aslında burada çok ilginç bir şey oluyor - üstelik cesurca söyleyeceğim: insanlığın daha önce hiç karşılaşmadığı bir şey. Bu gluon kuvvetleri çok sıra dışıdır.
Ne olur böyle bir şey. Yine büyük sadeleştirmelerle, çok kısaca, ama buna benziyor. Kuarkları çeken kuvvetler birdenbire sadece kuvvet olmaktan çıkarlar - cisimleşirler. Yani, nispeten konuşursak, tortu şeklinde düşerler, bu kuarkları sararlar ve yanlarındadırlar. Hayal edebilirsiniz? Yani sadece kuvvetlerle birbirine bağlanan bazı parçacıklar değil, onları birbirine bağlayan bu alanlar birden bire kendi yaşamlarını kazanmaya başlarlar. Maddi bir özleri var.
Örneğin, ağırlıkları vardır - kütleleri vardır. Ve bu kuarkların sadece "hizmetkarları" olmayı bırakırlar, sadece onları çekmezler - örneğin kendilerini çekmeye başlarlar. Yani burada şematik olarak çizilmiş olan gluon bulutunun farklı kısımları da birbirini hisseder ve bu bulutun genişlemesine izin vermez, onu geri tutar. Bu sayede protonumuzun (sonuçta hepsi bir proton, aslında) oldukça kompakt olduğu ortaya çıktı.
Bu nedenle, kuarkın çok uzağa uçamayacağı ortaya çıktı. Yani bunun sadece bir bulut olmadığını ve kuarkların kuarklar tarafından oluşturulan bir bulut olduğunu hayal ediyorsunuz. Yani, önce kuarklar birbirini çekmeye başlar ve sonra onları geride tutan bu kuvvet adeta yoğunlaşır. Ve şimdi bu kuarkları alıp onları birbirinden ayırmaya çalışırsanız -aslında, bu tür deneyler yapılıyor- tam anlamıyla şunu söyleyebilirim: Onu alırlar ve bir klik ile bir kuarkı vururlar. Bunlar sadece gerçek deneylerdir - elbette, tıklama olarak bir parmak değil, bir tür elektron kullanırlar: bir elektronu büyük bir enerjiyle hızlandırırlar - bum! - tam kuark üzerinde. Kuark gücü yettiğince uçup gitmeye çalışır ama gluon bulutundan kaçamaz: bu bulutu kendisi oluşturur. Sonuç olarak, gluon bulutunun esnemeye çalıştığı, şiştiği, şiştiği, ağırlaştığı ve sonuç olarak her şeyin parçacıklara ayrıldığı ortaya çıktı. Bir kuark bundan kurtulamaz - bu, gluon kuvvetlerinin olağandışılığının tezahürlerinden biridir.
Aslında, daha da ilginç olacak. Bu sayede, atom çekirdeğinde mükemmel bir şekilde çalışan kombinasyon ilkesini hatırlıyor musunuz? atomlarda ve moleküllerde çalıştı - peki, protonda hiç çalışmıyor. Nasıl görünüyor? Örneğin, atom çekirdeğine benzeterek düşünelim. Kuarklardan oluşan bir proton olsun. Buna birkaç tane daha kuark ekleyelim - 9, 12, her neyse. Büyük ve kalın bir mega proton almak istiyoruz. Bunu deneysel olarak yapmayı deneyebilirsiniz - aslında hiçbir zorluk yoktur. Deneyler yapıldı ve ne oldu? Bu ek kuarkların içeri girmek istemedikleri ortaya çıktı. Onları içeri itmeye çalışıyoruz ama onlar tırmanmak istemiyorlar - kendilerini izole etmek istiyorlar. Bu, fizikçilerin şu anda tam olarak anlamadıkları karmaşık bir geçiştir. Ayrıntılı olarak, bu, elbette, teorik veya sayısal olarak bir şekilde hesaplanır, ancak ne yazık ki, henüz böyle bir genel anlaşılır resim yoktur. Ama sonuç öyle ki birçok kuarkı bir araya getirmek mümkün değil.
Görünüşe göre, tamam - hayır, yani hayır, ne olduğunu incelemeye çalışalım. Parçacıkları incelemeye başlıyoruz ve aniden aslında protonun ağır analogları olduğunu görüyoruz. Bir proton var ve başka parçacıklar var - burada deneysel olarak keşfedilen, deneysel olarak incelenen birkaçını listeledim - hepsi protona çok benzer. Yaklaşık on tane var; belki neredeyse iki düzine şimdi açık. Ve en ilginç olanı, büyük bir kütleye sahip olmaları. Yani, farklı kütlelere sahip birkaç parçacık var - artmaya devam ediyor, artıyor...
Bilim adamları ilgileniyor - nasıl yani? O halde bu parçacıklar neyden yapılmıştır? Deneyler yaptılar ve hepsinin aynı üç kuarktan oluştuğunu öğrendiler. Ve üç kuark vardır ve üç kuark vardır. Bu kuarkların hepsi aynıdır. Aslında, söylemedim - kuarkların kendi isimleri, birkaç farklı çeşidi var, ama bunların hepsi zooloji - bu, onlar hakkında fazla bir şey söylemeyen bir kuark sınıflandırmasıdır. Gerçekten ilginç olan bu - bu onların hayatı: birbirleriyle nasıl bağlantılı oldukları, etkileşime girmeleri - işte bunu söylüyorum. Sınıflandırmayı bir yerden okuyabilirsiniz, önemli değil.
Peki, ne olduğu ortaya çıkıyor? Bu parçacıklarda ayrıca üç kuark olduğu ortaya çıktı, ancak fark şu ki, onlar farklı oturmak. Birbirlerine göre zor bir biçimde bulunurlar ve biraz farklı hareket ederler. Bunu düşünürseniz, bu aynı zamanda çok sıra dışı bir şeydir, çünkü sıradan günlük yaşamda, örneğin bir Rubik küpünün parçalarını alıp yeniden düzenlerseniz, ondan yeni bir şey elde edemezsiniz - daha ağır bir nesne. Ve burada tam olarak şöyle ortaya çıkıyor: kuarkları bir şekilde yeniden düzenlerseniz, bunun sonucunda gluon bulutu şişer ve aynı zamanda ağır olduğu için kütle daha fazladır. Yani, kombinasyon ilkesi tamamen ihlal edilmiştir, ancak yine de daha ağır proton analogları vardır.
Sıradan hayattan hangi örneği vereceğimi bile bilmiyorum ki ne kadar olduğunu hissedin... ( Seyirciden: "Sulu çaydanlık".) Hmm... Peki, peki, size bir gluon bulutunun örneğin sudan ve aslında başka herhangi bir şeyden nasıl farklı olduğunu anlatayım. Görüyorsunuz, bu gluon bulutunda sabit sayıda parçacık yok, “bulut maddesinin” korunumu yasası yok. Bu bulutun bir parçasını alıp küstahça çıkarırsanız - bu deneysel olarak da yapılabilir - o zaman orada hiç kaybolmaz. Bulutun yarısını alıp çıkarırsanız, orada tekrar büyüyecektir, çünkü kuarklar onsuz yapamazlar - kuarklar bu kuvvetleri farklı yönlere yayar ve sonra bu kuvvetler gerçekleşir. Bunun sadece bir tür madde bulutu değil, kendi kendine hareket eden, kendi kendini iyileştiren bir yapı olduğunu hissetmek çok önemlidir.
Soru:Ve ne nedeniyle restore edildi?
Böyle tarif edilebilir. Bunu size iki dakika içinde anlatayım. Bildiğiniz kuvvetler var - elektromanyetik kuvvetler. Bunlar elektrik yükleri arasındaki çekim kuvvetleridir. Ve bir anlamda, parçacıkların değiş tokuşu olarak düşünülebilirler - bu parçacıklara "fotonlar" denir. En önemlisi, fotonlar birbirleriyle etkileşmezler. Diyelim ki, bir yerde birkaç foton varsa ve oraya daha fazla foton eklenirse, bu önceki fotonları hiç etkilemeyecektir. Buna örneğin elektrostatikte "süperpozisyon ilkesi" denir. Elektrik ve manyetik alanlar sadece toplanır ve hepsi bu. Ancak gluon alanları ile bu işe yaramaz. Gluon konsantrasyonunu arttırırsanız, daha da fazla gluon oluşturma eğilimi gösterirler. Her gluon daha fazla gluon oluşturabilir, yeniden birleşebilir, çarpışabilir. Sonuç olarak, eğer bulutta çok az gluon varsa (örneğin, bir bulut alın ve bulutun yarısını kaldırın), o zaman kalan gluonlar yenilerini yayacak ve her şeyin kararlı olması için protonun etrafına yerleşecekler, sabit. Bu, insanların daha önce hiç bilmediği bir özelliktir.
Yani. Burada ne kombinasyon ilkesi işe yarar, ne de kütlenin nereden geldiğine dair normal bir bakış açısı. Genellikle kütle, bazı tuğlalardan oluşan bir kütleden oluşur. Üç tuğlamız varsa, o zaman üç tuğladan oluşan bir yığının toplam kütlesi, bir tuğlanın kütlesinin üç katına eşit olacaktır. Nükleer fizikte, protonlar ve nötronlar bir araya getirildiğinde, çekirdeğin kütlesi de yaklaşık olarak nükleon sayısıyla orantılıdır, sadece küçük bir bağlanma enerjisi vardır. Ve protonların içindeki her şey kesinlikle başka.
Aslında, fizikçiler hesapladılar - teorik hesaplamaları deneysel verilerle karşılaştırdılar - ve orada oturan kuarkların, bu küçük kompakt nesnelerin kütlesini hesapladılar. Ve kütlelerinin yaklaşık% 2 olduğu ortaya çıktı - sadece! - tüm protonun kütlesinden, hayal edebiliyor musunuz? Sadece hayal edin: bir adam var, kütlesi 60 kg ve içinde sadece 1 kg madde aslında: her türlü elektron, kuark - yani aslında madde dediğimiz şey. Geriye kalan 59'u ise her bir proton ve nötronda düzgün bir şekilde oturan, tartan, tartan ve yeryüzüne çeken ve vücuda atalet veren gluon bulutlarıdır. Sadece hayal etmek ilginç.
Ben de bu parçacıklar hakkında şunu söylemek istedim. Burada, kuarkların birbirine göre farklı düzenlenişinin ek bir kütle oluşturduğu ve parçacığı yeni bir şekilde yeniden ürettiği ortaya çıkıyor. Aklıma gelenlere göre, onları dönüştürücü robotlar olarak düşünmenizi önerebilirim - bilirsiniz, çizgi filmlerde böyleleri var. Böylece yeniden düzenlediler, bir şekilde büküldüler ve tamamen yeni bir şey ortaya çıktı ve görünüşe göre daha da fazlası ortaya çıktı. Burada da benzer bir şey oluyor, ancak bu kurgusal bir transformatör robotu değil, dünyamızda, her birimizin içinde gerçekten var olan şey bu. Her molekülde, atomda, bütün bunlar gerçekleşir. Görünen o ki - ve bu önemli bir ifadedir - pratikte tüm kütle - en az yüzde 90'dan fazlası - her protonda ve aslında vücutta bir gluon bulutundan oluşur. Gluon bulutu atalet verir.
Fizikçilerin kendileri de tüm bunlara biraz şaşırdılar, keşfettiklerinde kafaları karıştı. Aniden açılmadığını söylemeliyim - yavaş yavaş düzeldi, çeşitli deneyler, sayısal hesaplamalar vardı, bazı basit modeller vardı. İlk başta biraz anlaşamadılar, sonra yavaş yavaş aralarında köprüler kurmaya başladılar ve tüm bunlar yavaş yavaş bir anlayışa vardı. Ve fizikçiler şöyle düşündü: Böyle bir resimden beri, belki de deneysel olarak doğrulanmalıdır? Bu bir gluon bulutu, çünkü kuarklar - bu anlaşılabilir, bir tür parçacıklar. Ama gluon bulutu yeni bir şey. Ve böylece düşündüler: Gluon bulutunun bu özellikleri nasıl incelenebilir?
Genel olarak, dediğim gibi, şu şekilde incelenirler: parçacıkları alıp çarpışırlar, ayrı uçarken yeni bir şey doğabilir, her şeyi yakalayan, geri yükleyen dedektörler var. Bu nedenle, örneğin, bu kuarklarda ne tür bir enerjinin oturduğunu bilmek istiyorsanız, bu yöntem harika çalışıyor. Kuarklardadır, çünkü enerjinin büyük kısmını taşırlar. Ancak ne yazık ki bu, bulutun yapısını öğrenmeye yardımcı olmuyor. Sonuçta, bu sadece bir tür gluon yoğunluğu değil - bu, kendini yoğunlaştırmış ve ortaya çıkmış gibi görünen yeni bir yapıdır. Bir kez daha tekrar ediyorum - bu çok ilginç bir nesne. Bu bulut başka bir şekilde araştırılmalıdır.
Ve böylece fizikçiler bir yol buldular: parçacıkları da yüksek hızda, büyük bir enerjiyle çarpmanız gerekiyor, ancak her şeyin bir demeti doğduğunda kafa kafaya çarpışmalara değil, çarpışmalara dikkat etmelisiniz, Birbirlerine hafifçe dokunduklarında - işte burada geçiyorlar, uçuyorlar ve hafifçe birbirlerine çarpıyorlar. O zaman burada uçan bu kuarklar bu çarpışmayı hissetmiyorlar - sadece düşünün, uçtular ve uçtular. Ama işte birbirine hafifçe dokunan bulutlar - o anda başlarına zor bir şey geliyor. Bir köpük yığını olarak hayal edilebilirler. Burada iki köpük parçası uçuşuyor ve birbirine değdikleri anda aralarından bir parça köpük kayıyor.
Burada zıplayan bir nesne var - buna "pomeron" deniyor. Bu çok zor bir nesne ve aslında fizikçiler şu anda onu inceliyorlar. Yani, kelimenin tam anlamıyla, şimdi konferansa giderseniz, muhtemelen raporların yarısı, pomeronun deneysel veya teorik çalışması hakkında olacaktır. Bu cismin sadece foton gibi alınıp değiş tokuş edilen bir tür parçacık olmadığını tekrar vurgulamak istiyorum. Bu çok zor bir nesne: dinamik olarak ortaya çıkıyor ve sadece bir parçacık gibi görünmüyor.
Yaklaşık on yıl önce - şimdi sakinleştiler - konferanslardaki insanlar kelimenin tam anlamıyla birbirlerine küfrettiler, çünkü hepsinin farklı pomeron modelleri vardı. Basit modeller var, karmaşık modeller var ve bir nedenden dolayı birbirleriyle yakınlaşmadılar. Aslında, bazı modeller hala oldukça sakardı. Ama yine de. İnsanların pomeronun ne olduğunu bilmedikleri bir dönemdi - hiç. Ve bunu anlamak için farklı yollar denediler. Fiziksel saldırıya gelmedi ama en azından insanlar birbirleriyle tartışıyorlardı. Şimdi onlar da küfür ediyorlar, ama başka nedenlerle - artık Pomeron hakkında yemin etmiyorlar, çünkü muhtemelen zaten işe yaramaz olduğunu anladılar. Özellikle son 10 yılda deneyler var. Burada Hamburg'da, pomeronun özelliklerini çok iyi inceleyen bir deney vardı ve şimdi en azından biraz açık.
Pomeron, gluon bulutunun bir parçasını protondan çıkarmaya çalıştığımızda ortaya çıkan nesnedir. Bu nesnenin bir yere gitmesi gerekiyor. Örneğin, bir parçacıktan diğerine atlayabilir. Atlama sürecinde kendi başına var olur. Görüyorsunuz: orada herhangi bir kuark bağımlısı değil, sanki kendi başına yaşıyormuş gibi uzayda lokalize olmuş gibi görünüyor. Hatta ayrı yaşayabileceğine dair öneriler bile var. Bir protona çarparsanız, belirli koşullar altında, bir pomeron kaçabilir, uçabilir ve orada bir süre herhangi bir kuark olmadan kendi başına yaşayabilir. Aslında hayal etmesi oldukça ilginç.
Yani, eskiden sadece bir kuvvet olan şey, şimdi cisimleşti ve hatta ana kuarklarından koptu ve uzayda oturuyor. İnsanlar uzun zamandır bu tür nesneleri arıyorlar, ancak ne yazık ki onları bulamadılar. Bunlara "yapıştırıcı" denir - "tutkal" ve "top" kelimelerinden, yani "bir tutkal parçası". "Gluonlar", bu kuarkları birbirine yapıştırıyormuş gibi görünen "tutkal" kelimesinden gelmektedir. Yani prensipte gluon alanının bu parçasının ayrı ayrı varlığı mümkündür, ancak ne yazık ki henüz deneysel olarak bulunamamıştır. Belki bu orada değil ya da belki var - net değil, incelenmesi gerekiyor.
Fizikçiler, elbette, tüm bunları - özellikle teorisyenleri - buldular ve dediler ki: Bu harika, şimdi pomeronu bu şekilde keşfedebilirsiniz. Ancak deneyciler için aslında çok zor. Çünkü iki proton birbirine hafifçe çarparak uçtuğunda, aralarında güçlü bir çarpışma olmaz. Proton biraz sapmış - bir dereceden daha az.
Soru:İki proton geçtiğinde kuarklar - onların da kütlesi vardır, değil mi? Onlar da birbirleriyle etkileşime girecekler mi?
Evet, tekrar edeyim. Protonları birbirine çarptığınızda, aslında nasıl çarpıştıklarını - nasıl çarpıştıklarını, yani çarpıştıklarını bile kontrol edemezsiniz. Yani, onunla her şeyi yapabilirsiniz. Bir kuarkın diğeriyle çarpıştığı sert bir kafa kafaya çarpışma olabilir; dağılırlar ve akıl almaz bir şey ortaya çıkar. Bir protondan iki kuark ve başka bir protondan iki kuark bağımsız olarak çarpıştığında çarpışmalar vardır - bu da olabilir. Ve genellikle olan budur - bir sürü her şey çok fazla enerjiyle doğduğunda buna "sert çarpışmalar" denir. Ama bu çarpışmalarda, pomeron'u çalışamazsınız - bu bulut parçasını incelemek zordur. Bu nedenle fizikçiler bunu yapar: her şeyi bir araya getirirler. İşte bu çarpıştırıcıda, protonlar birkaç yıl boyunca saniyede 40 milyon kez çarpışacak. Tüm bu çarpışmaları toplayacaklar ve daha sonra, örneğin, bu türden ya da başka türden olanları arayacaklardır.
Yani aslında kuarklar etkileşime girer - her şey etkileşime girer. Bu durumda her türden çeşitlilik ortaya çıkıyor, ama sonra, fizikçiler bunu anlamaya çalıştıklarında, tam olarak ihtiyaç duydukları şeyi çıkarıyorlar.
Soru:Tüm bu kuarkları, gluon bulutlarını vb. görmeyi nasıl başardılar? Bu deneysel olarak kanıtlandı mı?
Evet. İşte Rutherford'un 1905'te yaptığı böyle bir deney. Sonra atomlar keşfedildi, ancak henüz yapılarını bilmiyorlardı - sadece bir biçimde elektronların olduğunu biliyorlardı. Yani bu deneyi yaptı.
Bazı parçacıkları -alfa parçacıklarını- aldı ve atomun içinden geçmesine izin verdi. O kadar ince bir altın folyosu vardı ki, parçacıkları bu folyoya fırlattı ve hangi açıyla saptıklarına baktı. Yani klasik fiziğe inanıyoruz ama sonra klasik fizik vardı; bu klasik fizik, parçacıkların birbirlerinin yanından geçerken elektriksel çekim veya itme ile saptırılacağı yasayı tahmin eder. Bu yasa, belirli cihaza bağlı olarak atomun belirli modeline bağlı olarak saçılma modelinin ne olacağını (buna saçılma denir - parçacıklar farklı yönlerde saptığında) açıkça öngörür. Örneğin, atom "gevşek" ise, çoğunlukla ileriye doğru uçacak ve küçük bir açıyla sapacaktır. Atom, ortaya çıktığı gibi, merkezde çok küçük ve kompakt bir çekirdeğe sahipse, resim tamamen farklı olacaktır. Yani, deneyciler ne görüyorlar - parçacıkların hangi açıda dağıldığını görüyorlar ve bundan sonra klasik elektrodinamik yasalarını kullanarak bu atomun yapısını eski haline getiriyorlar.
Deney açısından bakıldığında, proton neredeyse aynıdır. Tek şey, orada, elbette, formüllerin daha karmaşık olmasıdır. Ancak özellikle kuarklar en iyi şu şekilde görülür: iki protonu bir araya getirirseniz, enerjiye bağlı olarak farklı resimler elde edersiniz. Protonların enerjisi küçükse, o zaman protonlar basitçe saçılır, o kadar. Eğer enerji biraz daha fazlaysa - diyelim ki hız ışık hızına yakınsa, ancak çok yakın değilse - o zaman sonuç, birkaç parçacık yaratabilmenizdir. Bütün bunlar incelenmiştir, ancak protonun yapısını bu şekilde belirlemek zordur. Özelliklerini ve birbirleriyle nasıl etkileşime girdiklerini tanımlayabilirsiniz. Küçük bir yapıyı görmek için parçacıkları daha fazla dağıtmak gerekir, çünkü mikroskopta olduğu gibi daha küçük mesafeler görünür hale gelir.
Parçacıkları birbirleriyle - yani protonlar - durgun enerjilerinden 50-100 kat daha yüksek bir enerjiyle çarpıştırdığınızda, bu kuarkların çarpışabileceği ve keskin bir şekilde saçılabileceği ortaya çıkıyor. Dağıldıklarında, sonuç bir jet olur. Bu jet, kabaca orijinal kuarkların yönünde giden bir parçacık akışıdır. Yani kuarklar uçar, vurur, saçılır ve bunun sonucunda deneyde parçacıkların akışını bu yönde, parçacıkların akışını bu yönde görürüz. Orada çok yakına gelen ve çok sert itilen kompakt bir küçük nesne olduğunu varsaymaktan başka bir şey değil, onu tarif edemeyiz. Yani belki bazı insanlar tüm fiziği tamamen yeniden yazabilirler, ancak ne yazık ki henüz böyle bir teori yok.
Ancak bir protondaki kuarkların varlığını belirlemenin başka yolları da vardır. Örneğin, eğer bir proton hareketsizse, o zaman statik özelliklere sahiptir, yani hareketsiz bir protonun özellikleri - peki, kütle, bu anlaşılabilir; spini olabilir, spin kuantum bir şeydir; manyetik bir momenti vardır. Sadece protonda değil, aynı zamanda bu tip diğer parçacıklarda da deneysel olarak yüksek doğrulukla ölçülebilen çeşitli özelliklere sahiptir. Bu basit kuark modelini durağan bir protona uygularsak, gerçekte gerçekte gözlemlediğimiz şeye çok benzediği ortaya çıkıyor.
Eh, ayrıca üçüncü ve dördüncü tür deneyler de var, vesaire...
Aslında, bu kuarklar - burada elbette her şey süptildir, çünkü sabit bir protondaki kuarklar bir kuarktır ve hızlı hareket eden bir protondaki kuarklar zaten tamamen farklı nesnelerdir. Bunların hepsi çok zor, ama buna dikkat etmiyorsunuz. Aslında, farklı deneylerden, farklı kuvvetlerle birbirine bağlanan kompakt parçacıkların olduğu gibi bir resmin oluştuğuna inanın. Ve hepsi bir gluon bulutunun içine daldırılmış durumda. Ne yazık ki, çok fazla olmayan deneysel verileri tanımlayan başka bir resim. Ne yazık ki - çünkü tamamen farklı bir resim ortaya çıkarsa ilginç olurdu, bu da bu vakayı da tanımlayacaktı.
Soru:Bir proton, manyetik bir an ve bir elektrik yükü olarak uzaktan görülebilir. Çok yaklaşırsanız, belki onu oluşturan bu kuarkların da kendi manyetik anları vardır? Uzaktan bakıldığında bu yapı patlıcana benziyor ve daha yakından bakıldığında kaktüs gibi iğnelerle kaplanmış gibi görünüyor.
Aslında, bu söylediklerimin yeniden formüle edilmesidir. Çekirdekte bir tür parçacık diye gördüğümüz bir proton var, deneyler yapılıp içine baktığımızda bir çeşit ince yapı gördük. Sıradaki soru, bir kuarkın ince bir yapısı var mı? Şimdiye kadarki en yüksek enerjilerdeki deneyler, bu yapının görünür olmadığını söylüyor. Belki oradadır, ama henüz görünmüyor. Eh, teorisyenler, elbette, çok daha yaratıcıdır, zaten bir sürü model bulmuşlardır.
Geçenlerde bir makale gördüm - böyle bir parçacık olacak, Higgs bozonu, ilginç bir parçacık, herkes bundan bahsediyor - ve bu nedenle, normal bir bilimsel makale, ancak oldukça sıradan değil: kendine ait hiçbir şey yok. Bu, böyle bir kütleyi, böyle bir kütleyi, böyle bir kütleyi öngören çeşitli araştırma gruplarına yapılan 200 referansı basitçe listeleyen bir makaledir ... Sonuç, hangisinin keşfedildiği önemli değil, bir şey zaten olacaktır. Yani teorisyenler, değişen doğruluk derecelerinde yüzlerce model ortaya çıkaracaklar. Son cevap, elbette, deneyde yatıyor.
Kendiliğinden Ortaya Çıkan Olaylar
“Kendiliğinden ortaya çıkan fenomenler, başlangıçta ortaya konmamış, ancak kendi başlarına ortaya çıkan fenomenlerdir. Fizikte her yerde bulunur. Korkunç ilginç fenomen!
Bu bölümü bitirdim, ama şimdi küçük bir ara vermek istiyorum, çok küçük bir arasöz. Bana öyle geliyor ki, şimdi kitlenin yoktan varmış gibi ortaya çıkması olgusundan geniş bir bağlamda bahsetmek faydalı olacaktır. Çünkü oldukça basit bir şey ama fizikte çok önemli. Bence bu, teorik fizikteki ana keşiflerden biridir. Keşif, meydana gelebilecek fenomenlerin olmasıdır. kendi başlarına, bazı ayrıntılara, tuğlalara ve formüllere başlangıçta döşenmeleri gerekmez. Tam olarak onları doğada gördüğümüz formda kendiliğinden ortaya çıkacaklar. Bu en şaşırtıcı şey. Daha önce bahsettiğim şey, aslında %90'da ortaya çıkan kütle (örneğin bir protonun) kendiliğinden, kendi başına. Bu tür kendiliğinden ortaya çıkan fenomen, fizikte her yerde bulunur.
Tamamen farklı bir alandan bir örnek alalım. Süper iletkenlik diye bir şey var. Belki biliyorsundur. Süperiletkenlik, bir cismin elektrik direncini tamamen kaybettiği zaman, akımın hiçbir direnç olmadan içinden akabilmesidir. Süperiletken bir daire içinde kapatılırsa ve içinden herhangi bir voltaj olmadan bir akım geçerse, saatler, günler, yıllar boyunca dönecektir - bu tür deneyler yapılmıştır. Solmaz, döner, döner... Buna süperiletkenlik denir. Bu fenomen elbette dikkate değerdir ve fizikçiler bunun nasıl ortaya çıktığını anlamaya çalışmışlardır.
Doğa anlayışına yaklaşmak tamamen safsa, o zaman diyebiliriz ki: Madem bu fenomen böyle bir maddede var, onu atomlara ayıralım ve her atomu veya her molekülü araştıralım, kökeni bulmaya çalışalım - ona veren bir şey. süper iletkenlik. Elbette yapabilirsiniz: atomlara ayırın, toz haline getirin, tek tek atomları inceleyin - teorik, deneysel, her neyse. Ve orada hiçbir şey görmeyeceksin! En ufak bir süperiletkenlik ipucu olmayacak, çünkü süperiletkenlik atomlar hakkında hiçbir şey bilmiyor - neredeyse hiçbir şey - ve atomlar da süperiletkenlik hakkında hiçbir şey - neredeyse hiçbir şey bilmiyor.
Bir atom alırsanız, o zaman içinde süperiletkenlik olmayacak, sadece bir atom olacak ve hepsi bu. Eğer iki, üç atom - aynı. Bir tür küçük molekül olduğu ortaya çıkacak. Çok fazla atom alırsanız, aniden ortaya çıkar. Eh, elbette, aniden değil, birdenbire değil - sorunsuz bir şekilde gelir, çok, çok atom aldığınızda tomurcuktan yükselen bir çiçek gibidir. Ancak bu tür fenomenler, yalnızca parçacıkların etkileşime girmesi nedeniyle kendi başlarına ortaya çıkar. İlk etapta inşa edilmeleri gerekmiyordu.
Sana bir hikaye anlatacağım. Ben çocukken - o zamanlar bilgisayar oyunlarım yoktu - hayal kurmayı severdim. Kendim için türlü türlü sanal dünyalar icat ettim ve bilgisayar olmadığı için onları çizdim. Bir gezegen buldu ve karar verdi: Üzerinde hayvanlar olsun, bu gezegenin zoolojisini çizdi. Sonra daha fazla düşündüm: bırak kendi kimyasına sahip olsun. Bu elbette saçmalık, çünkü kimyanın Evren boyunca aynı olduğunu ve kimyasal elementlerin her yerde aynı olduğunu anlıyoruz. Ama ben hayal kurmak istedim ve Ivanov'un adını taşıyan periyodik bir elementler sistemi çizdim ve onu basitçe yeni elementlerle doldurdum. Etrafımdaki dünyaya baktım ve düşündüm: Neyle ortaya çıkacaktım? Örneğin, böyle bir dizinin elemanlarının manyetik olacağına karar verdim. Yani, atomun içinde, bu elementten bir madde yaratılırsa manyetizmaya yol açan özel, çok küçük bir mıknatıs olacağına karar verdim.
Bu aynı zamanda çok saf bir bakış açısıdır, çünkü manyetizma varsa (daha doğrusu fizikte buna "ferromanyetizma" denir - bir mıknatısın metal şeyleri çektiği), o zaman kalması gerektiği gerçeğine odaklanır. parçalara ayırın. tek tek atomlar. Yani, kelimenin tam anlamıyla, tek tek atomları alırsak, o zaman bildiğimiz gibi, ferromanyetik olan demir, çok güçlü bir manyetizmaya sahip olduğu için bir şekilde hepsinden çok farklı olmalıdır.
Aslında, manyetizma - ferromanyetizma - uzun süredir çalışılmaktadır ve demirdeki ferromanyetizmanın tam olarak etkileşim nedeniyle ortaya çıktığı ortaya çıkmıştır. Demir atomlarında -tam olarak atomlarda- bu kadar özel, özel hiçbir şey yoktur. Bütün bunlar, bu atomların birçoğunu koyduktan ve birbirleriyle nasıl etkileşime girdiklerini hesaba kattıktan sonra ortaya çıkar - işte hile burada ortaya çıkıyor - ve büyük bir hacim alın ve sonra demir ve diğer elementler arasındaki fark yavaş yavaş ortaya çıkacaktır. Elbette manyetize olan başka maddeler de var ama en ünlüsü demir.
Bu şeyin sadece fizikte değil, çeşitli alanlarda ortaya çıktığını da söylemek istiyorum. Matematikte kendiliğinden ortaya çıkan fenomenler vardır, ekonomide kendiliğinden ortaya çıkan fenomenler vardır, hatta biyolojide bile öyledir. İstenirse, çoğu kendiliğinden ortaya çıkan bir fenomen olarak yorumlanabilir - etkileşim nedeniyle ortaya çıkan bir fenomen.
Aslında bu çok ilginç çünkü teorik bir fizikçi bununla nasıl çalışır? Bir nesneyi araştırmak istediğinde, onun hakkında bir şeyler biliyor - örneğin, maddeyi araştırdığında, maddenin atomlardan oluştuğunu biliyor. Denklemler yazar: atomlar ve aralarındaki etkileşim kuvvetleri vardır - bu, olduğu gibi, ilk verilerdir. Çok basit ve içlerinde hiçbir şey göremezsiniz. Ama sonra bu denklemleri çözmeye çalışır. Okulda olduğu gibi, sadece bu denklemleri çözmek çok zordur, çünkü birbirleriyle çok karıştırılırlar. Ancak, hala anlamaya çalışıyoruz. Ve onları çözmeye başladığımızda, bazı formüller ortaya çıkıyor ve her şey aniden ortaya çıkıyor. Ve bu çok büyüleyici bir manzara, çünkü başlangıçta hiçbir şey bırakmadınız, ancak dünyamızda gördüğünüz bazı fenomenler birdenbire formüllerden kendiliğinden doğuyor. Gerçek olarak gördüğünüzde çok etkileyici.
Higgs alanı
"Bir başka kütle kaynağı: Tüm evren görünmez bir Higgs alanıyla dolu. Parçacıklar ona "yapışır" ve devasa hale gelir. LHC çarpıştırıcısında, bu alanın tam olarak nasıl ortaya çıktığını inceleyecekler."
Bahsettiğim kütlenin kaynağı - protonun kütlesi - aslında olası olanlardan sadece biridir. Gerçekte, en az ikisi doğada çalışır - belki daha fazlasını bilmiyoruz. İkinci kütle kaynağı elektronlar, kuarklar vb. gibi hafif parçacıklara kütle verir. Ve bu tamamen farklı bir mekanizmadır ve onu açıklayan teori de tamamen farklıdır. Bu teori henüz tam olarak test edilmedi, ancak tahminlerinin çoğu şimdiden gerçekleşti ve bu büyük, devasa çarpıştırıcıda, bu büyük deneyde çok aktif olarak araştırılacak.
Kısaca teori bu. Aslında pek çok ayrıntı var, kesinlikle matematiksel teoremler, ancak ana ifade bu. Başlangıçta tüm parçacıklar -kuarklar, elektronlar vb.- kesinlikle kütlesizdi. Bu, örneğin, bir elektron sürüsünün uçtuğu, üzerine küçük bir kuvvetin etki ettiği ve yanlara doğru bir yere uçtuğu anlamına gelir. Yani, bunlar pratikte ataleti olmayan parçacıklardır, küçük kuvvetlerin etkisi altında kolayca yanlara doğru uçarlar. Sonra, bazı mekanizmalar nedeniyle, bazı özellikler - tüm bunlar da inceleniyor - bazı görünmez Higgs alanı tüm Evreni dolduruyor. "Higgs" - bu şeyi icat eden İngiliz bilim adamı Peter Higgs'in adından, bir İngiliz bilim adamı, hepsi onun adıyla anılıyor.
Bu alan tüm Evreni eşit olarak doldurur, görünmez çünkü tüm parçacıklar onun içinden geçer. Ama içinden geçtiklerinde, biraz geride kalıyorlar. sarılmak. Hayal etmesi zor ama inan bana, bir anlamda ona yapışıyorlar. Bu, alanın parçacıkların çok hızlı hızlanmasını engellediği anlamına gelir. Parçacıklar uçtu, onlara bir kuvvet etki etti, uçmaya çalıştılar, ancak alan onlara müdahale ediyor. Sonuç olarak, elbette, uçup gidiyorlar, ama bir şekilde isteksizce, sanki ek ataletleri varmış gibi, sanki hareket etmek istemiyorlarmış gibi. Sonuç olarak, formüllerde bir kütleleri var gibi görünüyor. Bu tamamen farklı bir kitle görünümü türüdür. Burada, olduğu gibi yoğunlaşan bir başlangıç enerjisi yoktur. Sadece görmediğimiz bir ortamda hareket vardır, ancak bu ortamın bir etkisi vardır, yani bu parçacıklara kütle verir.
Bu mekanizmada çok detay var, anlatmayacağım ama bu mekanizmayı hissetmenizi istiyorum. Bunu yapmak için size evde bile yapabileceğiniz bir benzetme anlatacağım, sadece gerçek bir deney. Bir parça strafor alın ve ezin. Küçük parçalara ayrıldığında küçük köpük toplar elde edilir. O çok hafif. Onları masanın üzerinde parçalayabilir ve üzerlerine üfleyebilirsiniz - dağılırlar. Bu, kütlesiz parçacıklar için bir benzetmedir - yani çok az ataleti olan parçacıklar.
Şimdi masaya dikkatlice su dökün ve köpüğü üstüne ufalayın. Biraz ıslanmasını bekleyin ve tekrar üfleyin. Topların uçup gittiğini göreceksiniz, ancak bir şekilde isteksizce. Bu suyu görmemiş olsaydık, bize daha önce var olmayan bir tür garip hareketsizlikleri varmış gibi gelirdi. Bu atalet, hareket ederken ortamdan geçmek zorunda oldukları gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Bu durumda - suyun içinden, ama gerçekte - Higgs alanından.
Soru:Higgs alanı nereden geliyor?
Bu, gerçekten, nereden geldiği konusunda zor bir şey. Mikro kozmosun modellerini oluşturduğunuzda, bir yerden gelip gelmediği hala belirsiz olan şeyleri ortaya çıkarırsınız. O zaman netleşebilir. Diyelim ki, gerçekten de kaçınılmaz olarak daha derin bir teoriden alındığı ortaya çıkabilir. Fizik tarihinde bir zamanlar bir şeyin varsayıldığı ve daha sonra daha derin bir teoriden çıkarıldığı örnekler olmuştur. Higgs alanına ne olacağı henüz belli değil. Bunun henüz kanıtlanmadığını vurguluyorum. Yani, zaten genel kabul görmüş kabul edilen bu teori, dolaylı tezahürlerle çalışıyor gibi görünüyor, ancak sonunda bunu kanıtlamak için Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda bir deney yapmak ve bu parçacığı - Higgs bozonunu, Higgs bozonunu bulmak gerekiyor. insanların Nobel Ödülü'nü almak istediği parçacık. ödül (ve büyük olasılıkla alacak).
Soru:Higgs alanından geçerken parçacıkların enerji kaybetmediği ortaya çıktı.
Higgs alanı ile benim su analojim arasındaki farkı anlamak önemlidir: Higgs alanı müdahale eder. hızlanmak ve su hareket etmeyi zorlaştırır. Higgs alanından sabit bir hızla güvenle uçabilirsiniz ve bu müdahale etmeyecektir; hızlanmanızı engeller. Gerçekten de, ivmeyi engelleyen bir tür kuvvet ortaya çıktığında sıradan yaşamdan böyle örnekler vardır.
Farklı parçacıklar bu Higgs alanına farklı şekillerde tutunur: bazıları daha güçlü, bazıları daha zayıf. Bazı parçacıklar hiç yapışmaz. Örneğin elektromanyetik dalgalar ve ışık birbirine yapışmaz, dolayısıyla kütlesiz elde edilirler. Çok güçlü bir şekilde yapışan parçacıklar çok büyük hale gelir.
Soru:Açıklığa kavuşturmak istiyorum: Higgs alanı parçacıklara kütlesellik ve eylemsizlik sağlayan tek şey mi, yoksa bunun başka nedenleri var mı?
Bunun ikinci mekanizma olduğunu zaten söylemiştim ve protonların kütleleştiğine göre birincisi de vardı. Protonların kütleli hale gelmesinin Higgs alanıyla hiçbir ilgisi yoktur. Higgs alanının hiç olmadığı bir dünya hayal edilebilir. O zaman elektronlar kütlesiz, kuarklar kütlesiz ve protonlar dünyamızda ağırlıkları kadar kütleli olurdu çünkü bu tamamen farklı bir mekanizma.
İlk mekanizma, bir gluon bulutunun yoğunlaşması ile tanımlanır. Matematiksel olarak oldukça karmaşık, ama özü böyle bir şey. Burada, içinden geçilmesi gereken bir tür alan olarak tanımlanmaktadır. Başka mekanizmalar da var - büyük olasılıkla var, ama onlardan bahsetmeyeceğim.
Soru:Kitlenin ortaya çıkması için iki mekanizma olduğu ortaya çıktı. Higgs alanı gluon bulutunu etkiler mi?
Higgs alanı doğrudan gluonlara etki etmez. Ancak bu dikkatli bir şekilde söylenmelidir, çünkü parçacıklar gibi gluonlar üzerinde değil, kondensat üzerinde etki eder. Bu basit değil. Pek çok incelik vardır, ancak basitçe söylemek gerekirse, doğrudan gluon alanına etki etmez. Ve yine de, sanal değişiklikler nedeniyle onunla bağlantılı.
Soru:Işık hızını Higgs alanı ile açıklayabileceğinizi düşünüyorum. Higgs alanı vücuda kütle sağladığına göre, enerjisinin ışık hızına bölümü kütle mi oluyor? Higgs alanının ışık üzerinde bir etkisi olmalı, aksi takdirde enerjisi olmazdı.
Bu şeyler ilişkili değil. Fizik tarihinden böyle bir terim var - eter. "Işık taşıyan eter". Bu, titreşimleri elektromanyetik dalgalar olan bir tür varsayılan ortamdır. Yüz yıldan fazla bir süre önce böyle düşünülüyordu. Aslında, şimdi bu eterin tamamen isteğe bağlı olduğuna inanılıyor, modern elektromanyetik fenomen teorisi onsuz yapıyor.
Higgs alanı biraz eter gibi görünebilir, çünkü aynı zamanda tüm evrene nüfuz eder. Aslında eter için gerekli özelliklere sahip değildir. Örneğin, fotonları hiç etkilemez. Fotonlar uzayıp gidiyor, umurlarında değil. Ve bu kolayca anlaşılabilir, peki, anlamamak için - bu sadece deneysel bir gerçektir. 10 milyar yıldır ışığı bize gelen çok uzak kuasarları görmemiz, bu süre içinde fotonlara hiçbir şey olmamış demektir. Aksi takdirde bir şekilde dağıtılır, lekelenir ve bu kuasarların net bir görüntüsünü görürüz. Ve tüm bu süre boyunca, ışık aslında Higgs alanından geçer. Tabii ki, bu teori doğruysa - ve% 99 doğru.
Yani aslında bunlar birbiriyle ilişkili olmayan iki farklı fenomendir - elektromanyetik dalgalar ve Higgs alanı.
LHC çarpıştırıcı cihazı
Şimdi bazı resimler.
Çarpıştırıcı, çarpışan bir parçacık hızlandırıcıdır. Orada parçacıklar iki halka boyunca hızlanır ve birbirleriyle çarpışırlar. Bu, dünyanın en büyük deney tesisidir, çünkü bu halkanın - tünelin - uzunluğu 27 km'dir. Yani, hala dağlara sığması gerekiyor. İsviçre ve Fransa sınırında yer alır, Alpler oradan başlar, Mont Blanc bu yerden görünür ve diğer yandan başka dağlar vardır, bu yüzden yine de her şeyin yolunda olması için bu tektonik katmanlara dikkatlice uymanız gerekir. . Aslında bu resim ölçekli değil çünkü çapı neredeyse 9 km, derinliği ise 100 m. Yine de kabaca büyük resmi veriyor.
Parçacıkların uçtuğu bir halka var. Hızlanırlar, hızlandırılırlar - özel hızlanma bölümleri vardır. Korkunç enerjilere dağılırlar ve sonra itilirler. Onları, hassas sensörlerin bulunduğu belirli yerlere iterler. Bunlar çok büyük sensörler, bunlara “dedektörler” deniyor, onları daha sonra göstereceğim.
LHC, bu protonları ürkütücü enerjilere hızlandıracak. Sadece hayal edin: parçacıklar bir vakum tüpünün içinden uçar, kelimenin tam anlamıyla birkaç santimetre çapındadır ve çevre boyunca 27 km boyunca farklı yönlerde uzanır. Orada uçan parçacıklar - manyetik ve elektrik alanları tarafından düzeltilirler - iğneler gibi ayrı pıhtılardır. Çok incedirler, bir insan saçından daha kalındırlar ve birkaç santimetre veya birkaç on santimetre uzunluğundadırlar. O kadar korkunç bir hızla uçarlar ki, enerji harikadır. Bu parçacıkların tüm enerjisini alırsak, yaklaşık olarak hareket halindeki bir jet uçağının enerjisi gibi olacaktır. Bir tür önemsememek gibi görünüyor: tüm bu parçacıklar ve protonlar toplanır ve konursa, o zaman hiçbir şey görmeyeceksiniz, çünkü çok azı var, bir nanogram olacak. Ancak bu tür enerjilere hızlandıklarında, bir yere çarparlarsa, sadece her şeyi yok etmekle kalmazlar, kilometrelerce yol kat ederler.
Tünelin içi böyle görünüyor. İçeride biri var - bir işçi ya da fizikçi, bilmiyorum. Tünel elbette çok geniş değil. Burada bir takım ekipmanlarla donatılmış bir vakum tüpü var, çünkü öncelikle ışının izlenmesi, kontrol edilmesi gerekiyor. O zaman, tüm bunlar çok düşük sıcaklıklarda olur: sadece 2 derece Kelvin vardır, çünkü helyumun aşırı akışkan durumda olması gerekir. Sonuç, içine her şeyin doldurulduğu kalın bir banduradır. Ve hepsi 27 km boyunca uzanıyor. Bu sadece bir tür demir parçası değil - oldukça doğru bir tekniktir. Diyelim ki bu kesitler birbirleriyle kıyaslandığında mikron hassasiyetle yükseklikleri hizalanıyor. Bir boruyu alıp başka bir parçaya tutturmak kolay değil. Bu kurulum çok uzun, yani gördüğünüz gibi insanlar yürüyerek hareket etmiyor. Deneysel tesisinizin diğer ucuna ulaşmak için oldukça büyük bir bisiklet yolculuğu yapmanız gerektiğini hayal edin. Bazen küçük arabalar kullanıyorlar, özellikle de bazı parçaları getirdiklerinde.
İşte bir bölümün nasıl göründüğüne dair bir örnek. Kendine özgü işlevi olan bölümlerden sadece biridir. Burada, borunun kirişin nereden uçtuğunu hemen söyleyemezsiniz. Aslında burada o kadar sarımsı ışınlar var ki (elbette her şey gerçekçi değil), bu borulardan uçuyorlar. Ama daha sonra bu borular zaten mıknatıslar, yalıtım bölümleri vb. ile döşenmiştir. Yani her şey karmaşık ve çok pahalı.
İşte dedektörün tipik bir görünümü. Bu, LHC'de çalışacak olan ATLAS dedektörüdür. Sizce büyük mü küçük mü? Büyük çünkü buradaki insanlar ölçekli olarak çiziliyor. Düşünsenize 4-5 katlı bir bina büyüklüğünde. Tüm bu bandura şafta indirilir - tamamen değil, parçalar halinde - oraya monte edilir ... Aslında, ATLAS zaten pratik olarak monte edilmiştir ve gerçekten işe yarıyor. Doğru, şimdi ışınların çarpışmasını değil, kozmik ışınları araştırıyor. Işınlar uzaydan gelir, ayrıca dedektörde bir iz bırakırlar, sadece onları kontrol eder - aslında her şey olması gerektiği gibi çalışır. En önemli şey, burada anlatılanların sadece demir parçaları olmamasıdır - hepsi çok karmaşık bir tekniktir. Kelimenin tam anlamıyla elektronikle doldurulur ve burada kullanılan madde çok nadir ve karmaşıktır. Hayal ederseniz - tüm bunların ne kadara mal olduğu akıl için anlaşılmaz. Aslında, elbette bunu bir grup yaratmadı - birkaç bin kişi birkaç yıl boyunca bunun üzerinde çalıştı.
Soru:Bu çarpıştırıcılara kaç tane ATLAS dedektörü kurulacak?
ATLAS özel bir isimdir, bu özel dedektörün adıdır. Genel olarak dedektörlere gelince, burada gösteriliyor: dünyadaki her şey için tasarlanmış iki büyük dedektör olacak - ATLAS ve CMS (bunlar çok büyük banduralar), artı iki küçük dedektör - ALICE ve LHCb. Ve birkaç tane daha çok küçük. Yani, gerçekte yedi deney olacak, ancak iki tane büyük deney var.
Size her şeyin nasıl yapıldığını birazdan anlatacağım. Örneğin İtalya'nın güneyinde bir araştırma grubuna geldiniz. Fizikle uğraşan insanlar var, küçük bir grup var - iki kişi artı ATLAS için gerçekten çalışan üç öğrenci. Spesifik çalışmaları neye benziyor? Bir laboratuvarları var ve orada oluşturdular, bir araya getirdiler, test ettiler, örneğin bu köşe için küçük bir parça bağladılar. Dikkatlice inceliyorlar - bir yıl, belki iki. Bu cihazın nasıl çalıştığını tam olarak anlamanız gerekiyor, böylece daha sonra her şey bağlandığında her şey uçtan uca olacak. Öğrenciler bu konuda bir dönem ödevi veya diploma vb. savunurlar.
Sonra, tüm bunlar dünya çapında kelimenin tam anlamıyla onlarca, hatta yüzlerce laboratuvarda araştırılıp tamamlandığında, tüm bunlar tek bir yerde toplanıyor ve ardından büyük parçalar toplanıyor. Burada örneğin burada merkezde çok önemli bir merkezi dedektör var, tek bir yerde toplanıyor. Başka yerlerden bunlar için parçalar toplarlar vesaire. Bütün bunlar toplandıktan sonra hepsi bu tesisin bulunduğu CERN'e getiriliyor, madenlere indiriliyor ve yerinde monte ediliyor. Bu yüzden çok zor bir iş.
Dediğim gibi çok önemli olan bu merkezi dedektörü görüyor musunuz? Çok küçük görünüyor, ama gerçekte bir insan boyutunda. Burada bir resim var. Burada bir adam oturuyor ve bu büyük (bu ölçekte) merkezi dedektörün son parçalarını bir araya getiriyor. Sofistike elektroniklerle dolu bir silindir. Buraya kaç tane kablonun gittiğini göstermek için biraz yakınlaştırın. Ve her tel için şu veya bu parçacığın buraya uçtuğuna, çok fazla yük bıraktığına vb. dair bir sinyal olacaktır. Bütün bunlar birlikte analiz edildiğinde -onlarca, yüzbinlerce kablodan- hepsi bir aradadır ve ne olduğunun bir resmini verir.
Ve burada özellikle temel parçacık fiziği deneyleri için yaratılmış bir madde örneği var (bu LHC deneyinde değil, daha önce). Bu, bazen "katı duman" olarak adlandırılan bir aerojeldir. Bu çok hafif ve oldukça kırılgan bir maddedir, ayrıca köpükten daha hafiftir. Havadan sadece birkaç kat daha ağırdır, ağırlıksızdır, yarı saydamdır. Özelliği, kırılma indisinin doğada hiçbir maddede bulunmayan bir olmasıdır - 1.05. Nedense doğada bu yok. Veya su gibi - 1.3 veya gazlar gibi - 1.00002. Ama böyle bir cevher yoktu ve yaratılması gerekiyordu. Çünkü bu parça yardımı ile parçacığın hızını ölçmek çok uygundur.
Ve burada yakaladığımız parçacığın (Higgs bozonu) bozunması - elbette modelleme - nasıl görünecek. Çarpışmaların çok sık gerçekleştiğini söyledim, milyarlarca, trilyonlarca veri geliyor. Bunları bir bilgisayarla sıralarsanız, bazen bu tür olaylar meydana gelir. Bu tür resimlerin her birine olay denir. Pekala, burada ne görüyorsun? Bu, CMS dedektörünün simüle edilmiş bir uç görünümüdür. Burada böyle dağılan parçacıklar olduğunu görebilirsiniz, buraya kadar uçan ve çok fazla enerji salan parçacıklar var ve küçük uçan parçacıklar var. Higgs bozonunun doğuşu ve çürümesi böyle görünecek; insanlar bu tür olaylar için avlanacak.
Olaylar her zaman bu kadar basit olmayacak, bazen karmaşık olacak. Burada başka bir çarpışma gösterilmektedir: bir protona karşı bir proton değil, ALICE dedektöründeki iki çekirdeğin çarpışması (bu aynı zamanda bir simülasyondur). Düşünün: iki kurşun çekirdek çarpıştı, zaten birlikte 400 parçacık var ve hatta bir demet doğdu ve bu binlerce parçacık bir noktadan farklı yönlere dağılıyor. Dedektör sadece bakıp “Ah, ne kadar parçacık var!” dememelidir. Bütün bu yörüngeleri ölçmeli, parçacıkların sayısını, enerjilerini saymalı, hepsini özetlemeli ve bu parçacıkların nasıl ayrıştığını anlamalıdır. Yani, ilk anda, sadece çarpıştıklarında, her şey nasıl hareket etmeye başladı. Bütün bunlar gereklidir ve bu nedenle böyle karmaşık bir teknik yaratırlar.
Siz ve ben, kütlenin ortaya çıkması için, varlığından emin olduğumuz iki mekanizma olduğunu biliyoruz. Ancak bu hikayenin sonu değil, çünkü kütle üretmenin başka yolları da olabilir. Devasa bir cisim olarak gördüğümüz şey aslında kütlesini çok farklı mekanizmalardan alabilir.
Bu büyük çarpıştırıcı, yalnızca fizikçilere uzun yıllardır eziyet eden sorulara cevaplar sağlamakla kalmayacak, çünkü teorisyenler artık ne icat edeceklerini bilmiyorlar, çünkü çok fazla seçenek birikmiş, doğanın onlara cevap vermesi gerekiyor. Ayrıca daha ileri teorilere yeni bir yol açacaktır. Fizikçiler bundan sonra nereye gidileceğini ve neyi geliştireceklerini anlayacaklardır.
Dersten sonra sorular
Soru: Bu Higgs bozonu için söylendi. Higgs alanı... Higgs bozonu birbiriyle ilişkili mi - bu... tam olarak neyle ilgileniyor...?
Gerçekten söylemeyi unuttum. Öyleyse bak. Higgs bozonu, bu Higgs alanının bir dalgalanmasıdır, tamamen yeni bir parçacık türüdür. Ama aynı zamanda gösterilebilir - bu su ile olan analojidir. Unutma, dedim ki: Masada strafor ve biraz su. Bu suya üflediğinizde sadece parçacıkların kendilerinin bir yerde yüzdüğünü görmekle kalmaz, bazen özellikle suya sert üflerseniz suyun yüzeyinde dağılan dalgalar görürsünüz. Yani dalgalar, parçacıkları tutan ortamın titreşimleridir. Anlıyor musun? Ve onların varlığı, gerçekten bir tür çevrenin var olduğunun önemli bir kanıtıdır. Yani Higgs bozonu aynı zamanda Higgs alanının bir salınımıdır. Onu doğurmak için, parçacığın yüksek enerjisiyle, yüksek hızda çarpışmak gerekir. Ve bu yüzden açılması gerekiyor. Açılmazsa, aslında bu teorinin yanlış olduğu anlamına gelir.
Soru:Higgs bozonunun kütle tahmini nedir?
Ama bu en zor şey. Çünkü diyorum ki, farklı modeller tamamen farklı şeyleri tahmin ediyor. Bazıları hiçbir şeyi tahmin etmez. Bazıları tahmin ediyor. Deneysel kısıtlamalar var - iyi, bazıları, çok önemli değil. Sorun şu ki, hangi kütleye sahip olduğu henüz belli değil.
Soru:Kütlenin ortaya çıkması için Higgs mekanizmasından bahsettiniz. Parçacıkların neden durağan hale geldiği açık ama bu şekilde kütleleri varsa neden birbirlerini çekmeleri gerektiği açık değil? Yani, yerçekimi olarak. O zaman yerçekimi nereden geliyor?
Bu açık. Öyleyse bak. Haydi Yapalım şunu. Higgs mekanizması yerçekimi ile doğrudan ilişkili değildir. Yerçekimi, oldukça kesin olmak gerekirse, kütleler arasında meydana gelmez - Newton durumunda kütleler arasında meydana gelir, ancak görelilik teorisinde, genel görelilik teorisinde, enerjiye sahip nesneler arasında meydana gelir. Anlıyor musun? Yani, kütlesiz bir parçacığınız varsa, ancak bir yere uçuyorsa, o zaman onun da enerjisi vardır. Ve prensip olarak, aynı zamanda çekiyor. Sadece bir parçacığın kütlesi olduğunda durdurulabilir ve o zaman enerjisinin yalnızca kütlesi kalır. Ama bu özel bir durum. Aslında, kütlesiz parçacıklar arasında da yerçekimi vardır. Higgs mekanizması bunu farklı gösteriyor ama yerçekimi orada.
Soru:Nötron ve protonun, özellikle protonun, gluon alanını oluşturan üç kuarktan oluştuğunu söylediniz. Ve bir nötron ve bir protondaki kuarkların sayısını nasıl hesapladılar ve genel olarak - varlıkları deneysel olarak nasıl kontrol edilebilir, nasıl kanıtlanabilir?
Şimdi tekrar edeceğim, prensipte zaten söyledim, eğer hiç olmasaydı, her şey katı parçacıklarla dolu olsaydı, o zaman parçacıklar çarpıştığında, her şey bir şekilde az çok izotropik olarak uçardı. Farklı yönlerde, ama aşağı yukarı aynı. Deneyler, parçacıkları yüksek enerjilerde çarpmaya başladığınızda, sonucun jetler, çok dar yönlendirilmiş jetler olduğunu gösteriyor. Hesaplamalar, bunların yalnızca birbirinden ayrı uçan ve jetler oluşturan küçük kompakt nesnelere sahip olduğunuzda meydana gelebileceğini gösteriyor. Sayıları ayrıca deneysel verilerle de ilgilidir - bunlar teknik şeylerdir, yani geri yüklenebilirler.
Soru:Protonların yalnızca farklı kuark düzenlerinde farklılık gösterdiğini söylediniz...
Protonlar değil, ama birçok benzer proton var - protona benzeyen parçacıklar. Ve bu serideki hepsi birbirinden nicelik olarak değil, sadece kuarkların düzenlenmesinde farklıdır.
...ve aynı zamanda farklı kuarklar olduğunu da söylediniz. Yani, kuarklar arasındaki farka da mı bağlı?
Evet, yani sadece kendi içlerinde ağır olan ağır kuarklar vardır. Kararsızlar ama bir süre yaşıyorlar. Ve onlardan da protonun bir analogunu yapabilirsiniz. Bu parçacıklar biliniyor, açıklar, işte bunlar sadece daha ağır parçacıklar - içlerinde başka kuarklar oturuyor.
Soru:Bunun yerine, dersin kendisi hakkında değil, bir bütün olarak soru hakkında sormak istiyorum. Kütlenin ortaya çıkması için başka hangi mekanizmalar mümkündür?
Bu açık. Pekala, bir kaç tane daha söyleyeyim. İlk olarak, bilinen üç kuvveti - zayıf, güçlü ve elektromanyetik - birleştiren süper-birleşme teorisi vardır. Bütün bunlar, modern deneylerin şimdiye kadar hiç ulaşmadığı daha küçük mesafelerde gerçekleşir. Bunu açıklamaya çalışan modern teorilerde, Higgs alanının bir benzeri de vardır, sadece daha ağırdır. Yani, muhtemelen, LHC'de incelenecek olan bu Higgs alanı nedeniyle değil, yani “bizim” nedeniyle değil, daha ağır olandan dolayı kütle kazanan parçacıklar var. Eh, muhtemelen aynı mekanizma, ama böyle parçacıklar var.
Tamamen farklı bir yol, süper sicim teorisinden geçer. Çok moda bir süper sicim teorisi var. Orada, sicim titreşimleri bir Higgs alanı değil, bir enerji konsantrasyonu değil - bu sadece kütle üretmek için yeni bir mekanizma.
Genel olarak, kitleyi nasıl hayal ettiğinizi bilmiyorum. Belki özel bir şey olduğunu düşünüyorsun. Aslında, bir denklem yazarsanız, bu sadece burada ortaya çıkan bir tür ek terimdir. Bu terim bir kitle gibi görünüyor. Biz buna kitle diyoruz. Yani, kütlenin bir şekilde ortaya çıkmasında özellikle şaşırtıcı olan bir şey yoktur, hayır.
Soru:Çekirdekler çarpıştığında birkaç yüz parçacığa dağıldıklarını söylediniz. Kuarklara dağılacaklar - ve başka ne var?
Enerjiye bağlı olarak farklı şekillerde dağılırlar. Çok şey yapabilirler. Ancak kuarklara dağılmayacaktır. Durum böyle. Bir protondan bir kuarkı öylece çekip alamayacağınızı daha önce söylemiştim. Bunu yapmaya çalışırsanız, gluon alanınız "şişmeye" başlayacak ve bir noktada kırılacaktır - onu bu şekilde kırmak sadece enerjisel olarak faydalıdır. Kırıldığında, kırılma noktasında bir kuark-antikuark çifti doğar (eğer terminolojiye biraz aşina iseniz). Bir protondan bir kuarkı ayırmaya çalıştıkları ortaya çıktı - ve çekilen bir kuark değil, bir pi-mezondu (bu bir kuark ve bir antikuarktan oluşan bir parçacıktır). Bu parçacıklar süreç içinde gerçekten doğduklarında, şuna benzer: ilk olarak, ilk kuarklar çarpışır, uçarak ayrılmaya çalışırlar. Biraz uzaklara uçtuklarında bu bulut kırılır, burada bir “kuark + antikuark” ve burada bir “kuark + antikuark” belirir, sonra farklı yerlerde kırılır. Ve tüm bunlar parçalandıktan ve enerji zaten sakinleştikten sonra (çünkü başta çok fazla enerji vardı), sonra parçacıklar dağılır: pi-mezonlar, K-mezonlar, çeşitli hadronlar, vb.
Soru:Sonuç olarak, Higgs alanı teorisini alırsak, farklı parçacıkların farklı kütleleri mi olur?
Ve bu da anlaşılmaz. Bu soru bu teori içinde cevaplanmaz. Ne yazık ki, bu teorinin cevaplayamadığı sorular var. Bu teori olmadan, farklı kütlelere sahip farklı parçacıklar olduğunu biliyoruz. Bu teori aynı şeyi söylüyor, sadece başka bir deyişle: bu parçacıklar alana farklı şekillerde yapışıyor. Ama neden bu kadar çok yapıştıkları tamamen bilinmiyor. Fizikçiler, sonunda bu Higgs bozonunu keşfettikten sonra bunun netleşmeye başlayacağını umuyorlar, çünkü orada birçok seçenek var ve aslında, ne tür bir Higgs alanının olduğunu, onu hangi özel mekanizmanın onu evrende ürettiğini anlamaya başlayacaklar. tüm evren. Ama bu hala açık bir soru.
Soru:İkilik fenomeni gluon bulutuyla mı ilgili?
Hayır, ilgili değil. Dualizm -dalga-parçacık ikiliği anlamında- kuantum mekaniğinde, herhangi bir ek parçacık olmadan, herhangi bir gluon olmadan basitçe ortaya çıkar.
Soru:Sicim teorisi sadece nasıl olduğunu değil, nedenini de açıklamaya çalışır. Fakat Higgs alanı teorisi neden bu kadar çeşitli parçacıklar olduğunu açıklıyor mu?
Hayır, hayır, elbette değil. Higgs teorisinin bu versiyonu (resmi adı "elektrozayıf kuvvetlerin kendiliğinden kırılması ile elektrozayıf teori"dir) bunu açıklamaz. Aslında bu, bu sicim teorisine bir alternatif değil. Bunlar "farklı katlarda" çalışan teoriler, öyle diyelim. Süper sicim teorisi de şu ana kadar bu Higgs mekanizması hakkında hiçbir şey söylemez.
Soru:Bu teoriler örtüşebilir mi?
Kesişmezler, birini diğerinden takip edebilirler. Süper sicim teorisi çok yüksek enerjilerde formüle edilmiştir. Her şey sıkıştırıldıktan sonra düşük enerjiler elde edilir. Düşük enerjilerde ne olacağını, süper sicim teorisi henüz cevaplayamıyor. Şimdi, Higgs alanını ortaya çıkarabilirse, o zaman büyük bir başarı olacak, ancak şu ana kadar bunu yapamıyor.
Soru:Higgs teorisinden bir şeyin zaten doğrulandığını söylediniz. Tam olarak ne?
Aşağıdakileri doğruladı. Zayıf etkileşimler taşıyan parçacıklar vardır: W- ve Z-bozonları. Kütleleri vardır ve bu kütle de Higgs mekanizması tarafından üretilir. Ancak sıradan maddenin aksine - elektronlar ve kuarklar - orada belirsizlik yoktur, her şey teoride açıkça tanımlanmıştır. Yani teori, örneğin bu parçacıkların kütlelerinin birbirine oranını basitçe açıkça hesaplayabilir. Bu değer 70'lerde hesaplanmış ve tahmin edilmiştir. Bundan sonra, bu W ve Z bozonları için deneysel olarak avlanmaya başladılar. Keşfedildiler ve kütleleri bu teorinin öngörüsü ile % 1-2 doğrulukla örtüşüyor. Bu kadar iyi uyum sağlayan diğer modelleri hayal etmek zor. Ama bence öyleler, yani prensipte hala alternatifler var. Bu zaman. İkincisi, henüz keşfedilmemiş parçacıklar, onları göremeseniz bile hissedilebilir. Kuantum mekaniğinde, böyle sanal düzeltmeler vardır - ağır parçacıkların dalgalanmaları, ağır parçacıklar doğmadığında, ancak bir süre boşlukta göründüklerinde ve sonra tekrar ortadan kaybolduklarında (ancak bunlar sadece kelimeler, aslında, buna gerek yok). bu resmi görsel olarak hayal edin). Bu mekanizma, parçacıkların özelliklerini ve saçılma reaksiyonlarını etkiler - peki, sıradan parçacıklar, örneğin protonlar. Bu düzeltmeler, düzeltici faktörler, Higgs teorisi çerçevesinde hesaplandı ve deneyle aynı fikirde görünüyorlar. Yani Higgs bozonu henüz keşfedilmedi, ama sanki dolaylı olarak hissediliyor.
Soru:Evrenimizin titreşen bir dalga olduğunu ve çok büyütüldüğünde atomların da bu dalgalardan oluştuğunu söyleyen bir teori duymuştum -belki de süper sicim teorisidir. Evreni sürümünüze yerleştirmek mümkün mü?
İmkansız diyemem ama gerçekten işe yarayan bir teori bilmiyorum.
Soru:Çarpıştırıcıda kaza var mı? Muhtemelen, büyük radyasyonlar var mı?
Var, evet. Nadiren, ama var. Genellikle onlardan kaçınmaya çalışırlar. LHC'nin inşaatı sırasında bir işçi öldü, bir güvenlik ihlali nedeniyle öldü. Bazı madenlerde sabitlenmemiş bir yük kaldırıldı. İşçi aşağıdaydı ve onu çiviledi. Bir de (buna ne kadar inanılır bilmiyorum) bir kişinin kafasına bir ışın çarptığını söylüyorlar. Bir delik açtı, ama ondan sonra hala yaşadı.
Elbette çok büyük enerjiler var ve gittikleri yerde gerçekten hiçbir şey bırakmıyorlar. Yani bu kanalı kolayca kırabilirler. Ancak bu, filmlerde gösterildiği gibi her şeyi paramparça edecekleri anlamına gelmez. Prensipte bu mümkün, ama ne kadar gerçekçi - bilmiyorum.
Ancak, örneğin, insanlar manyetik alanı kapatmayı unuttuklarında, sadece küçük yaralanmalar oldu. Örneğin, cebinizde bir İngiliz anahtarı, böyle bir baskı ile geçtiğinizde, cebinizden uçar ve size zarar verebilir.
Soru:"Kuark + antikuark" parçacığının basitçe yok olmasını engelleyen nedir?
Hiçbir şey engellemez, gerçekten yok ederler. Aslında, hangi parçacığın alınacağına bağlıdır. İşte pi-boş mezon - bir kuarktan ve aynı antikuarktan oluşur. Yok edebilirler ve sonuç olarak fotonlara bozunursunuz. Pi mezonu aslında fotonlara bozunur.
Onun var olduğunu nereden biliyorlar?
Yeterince uzun yaşayan parçacıklar var - örneğin, mikrosaniye. Işık hızında mikrosaniyeler için oldukça fazla uçabilirler. Tespit ekipmanında iz bırakırlar: Parçacığın hareket ettiğini ve ardından iki parçaya ayrıldığını görebilirsiniz. Hepsi gerçek görünüyor. Ve pi-sıfır-mezon çok kısa yaşar ve bu nedenle hiçbir yere uçmak için zamanı yoktur. Bu tür parçacıklar, değişmeyen kütleye, yani bozunma ürünlerinin toplam enerjisine göre geri yüklenir. İki fotona bozunabilen bir parçacığınız varsa - örneğin, bir pi-null mezon - bu durumda reaksiyonlarını bir tür çarpışmada izlersiniz. Birinde değil, çoğunda: sadece binlerce benzer çarpışma. Ve bu iki fotonun toplam enerjisi üzerindeki dağılımı çizin. Genellikle resim şu şekilde ortaya çıkar: farklı enerjilerde az foton alırsınız ve belirli bir enerjide çok fazla foton alırsınız. Böyle bir zirve ortaya çıkıyor. Kuantum elektrodinamiğine, kuantum teorisine inanıyorsak, bu yalnızca bozunan bir parçacık oluştuğu için olur. Bu şekilde iyileşirler.
Soru:Sessiz kuarkların ve hareketli kuarkların farklı şeyler olduğu fikri ortaya çıktı. Lütfen ne kadar farklı olduklarını açıklayın. Gerçekten farklı şeyler mi? Bu önemsiz farklar - duran bir nesne ve büzülen hareket eden bir nesne gibi - değil mi?
Hayır, bunlar daha karmaşık farklılıklar.
Bu durumda rölativist teorinin değişmezliği devam ediyor mu? Sonuçta, her şey görelilik teorisi ile tutarlı olmalıdır.
Orada her şey uyum içinde. Şimdi bunu bu düzeyde açıklamaya cüret etmeyeceğim. Bu daha karmaşık bir bağlantıdır. İsterseniz, bunun hakkında ayrı ayrı konuşabilirsiniz.
Soru: Birkaç açıklayıcı sorum var.
1. LHC bir pp mi yoksa anti-pp çarpıştırıcısı mı?
Evet, bu pp, yani proton-proton çarpıştırıcısı. Bunun nedeni, bu miktarlarda antiproton elde etmenin çok zor olmasıdır. Doğada bulunmazlar, elde edilmeleri gerekir. Çarpıştırıcıda yüksek konsantrasyona sahip çok sayıda parçacık vardır, bunların çok hızlı bir şekilde elde edilmesi gerekir.
2. Süperiletkenlikten ve bu etkinin büyük hacimlerde var olduğundan bahsettiniz. Aynı koşullar altında vakumda nanoparçacıklarda süperiletkenlik olmayacağı doğru mu?
Bu anlaşılmaz. Aslında, altında hiç olmadığı bir sınır olmadığını ve onun üstünde tamamen orada olduğunu söyledim. Sadece parçacıklar arttıkça yavaş yavaş açılan bir fenomen var.
3. Protondaki gluon bulutunun bir parçasını koparmaya çalışıyoruz. Bir parça koparsa bulut büyür demiştin. Proton, ne kadar arttırılması gerektiğini nereden biliyor?
Gluonları sanki yerlerinde oturuyorlarmış gibi hayal etmeye gerek yok ve hepsi bu. Aslında, her bir gluon o kadar küçük bir şey değildir, fakat hemen tüm protonun içine oturur. Bir şekilde hileli bir şekilde birbirlerine müdahale ediyorlar. Gluon bulutunun bir parçasını koparırsanız, tüm parçacıklar bir şeylerin olduğunu "hissedecek" ve her şeyi doldurmak için çoğalmaya başlayacaklar.
Bunu ne zamana kadar yapacaklar?
Her şeyi doldurana kadar. Burada Maxwell hız dağılımıyla daha basit bir benzetme yapabilirim. Oda sıcaklığında sakin durumdaki bir gazı alıp hızları ölçersek, bu Maxwell dağılımı olacaktır. Ve şimdi yüksek enerjili parçacıkları kaldıralım (prensipte, bu yapılabilir - onları çıkarmak için değil, onları önemli ölçüde yavaşlatmak için). Sonuç böyle çarpık bir profildir. Parçacıkların geri kalanı ne yapacak? Aynı şekilde mi hareket edecekler? Hayır: Bir süre beklerseniz, her şey düzelecek ve yine Maxwell dağılımı olacak, peki, belki biraz kaymış olabilir. Etkileşimdeyken, yanlış, kararsız durumlar yavaş yavaş kararlı hale gelir. İşte gluon bulutu ile aynı.
4. Gluonlar hacmi çoğaltmaya ve doldurmaya karar verirse, toplam enerjileri artar mı?
Hayır, bir gluon diğerini yaydığında, enerji aralarında paylaşılır.
Yani, enerji tasarrufu yaparken sayı artar mı?
Kuantum parçacıkları - bunlar: sayıları sabit değil, ama enerji evet .
Soru:Gluon bulutunun bir parçasını kopardığımızda, bir miktar kütleyi de alırız. Bundan sonra, bulut geri yüklenir. Birçok kez yırtabilirim. Hiç duracak mı?
Gerçekten bir parça koparırsanız, bu protonu etkilersiniz. Bir parçayı öylece alıp kancadan çıkaramazsınız. Kendi başına, proton bir alt protona ve gluon alanının başka bir parçasına bozunmaz, çünkü bunlar çekilir. Goyuon bulutunun bir parçasını ondan çıkarmak istiyorsanız, bir şekilde onu çekmelisiniz. Ve o anda bu protona ek enerji koyarsınız. Bu enerji tamamen yeni bir goyuon bulutu oluşturmaya harcanır. Yani, bunun gerçekten nasıl olduğunu dikkatlice hayal etmeniz yeterli.
Soru: Deneysel olarak tespit edilen ters süreçler - gluon alanlarından kuarklara?
Evet, gluon alanları çarpışabilir ve "kuark + antikuark" çiftleri doğabilir.
Soru:Higgs alanı karanlık enerjinin doğasını açıklamaya yardımcı olabilir mi?
Enerji? Madde elbette yardımcı olabilir, peki ya enerji? Bu zor bir şey. Yine, olamaz diyemem. Ancak karanlık enerji hala karanlık maddeden daha belirsizdir. Karanlık enerji, Higgs alanını hesaba katmalıdır. Birisi bir modelde karanlık enerjiyi tanımlamayı taahhüt ederse, Higgs alanının enerji yoğunluğunu da hesaba katması gerekir. Şimdiye kadar, daha spesifik bir şey söyleyemem.
Soru:Higgs alanından önce kütlesi olmayan farklı parçacıklar teoride nasıl farklıydı?
Hiç de farklı değillerdi. Gerçek şu ki, o zaman - "o zaman" bu, bu simetrinin ihlalinden hemen önce anlamına gelir - bu parçacıklar arasında tam bir simetri vardı. Aynı görünüyorlardı. Artık üç lepton bilinmektedir: elektron, müon ve tau lepton. Kütle olarak farklılık gösterirler. Ve sonra hepsi kütlesizdi ve tamamen aynı görünüyorlardı. Ve sonra simetri bozuldu, kitleler ortaya çıktı, vb.
Soru:Gluon bulutunun parçalarını koparabilirsek, aynı enerjiye sahip olabiliriz ama içimizde kuarklar yok mu?
Evet, teorik olarak mümkün. Ancak deneysel olarak bu, 40 yıldır aranmasına rağmen henüz keşfedilmedi. Yapıştırıcı denir.
Soru:Yeni başlayanlar için iyi fizik kitaplarının bir listesini yazabilir misiniz?
Pekala, tüm fiziği ele almayacağım, ancak temel parçacık fiziği ve LHC ile bağlantılı olan şeyler hakkında bir seçim yazabilirim.
26. Çekirdek, ökromatin, heterokromatin içindeki faz içi kromozomların mekansal organizasyonu.
Ve bir bütün olarak interfaz çekirdeği, kromozomların mekansal organizasyonudur.
Metafaz kromozomlarının preparatlarını elde etmek için yöntemlerin geliştirilmesinin bir sonucu olarak, kromozom sayısını analiz etmek, morfolojilerini ve boyutlarını tanımlamak mümkün hale geldi. Doğru, sitolojik preparatlarda kromozomun fiziksel boyutları ve morfolojisi çok güçlüdür.
mitoz aşamasına ve ilgili sitolojik preparasyonun hazırlanma koşullarına bağlıydı. Hücre döngüsünün G2 aşamasındaki kromozomların boyut ve morfolojisinin gerçek mitotik kromozomlardan çok az farklı olduğu gösterilmeden önce uzun yıllar geçti.
Hücresel ve moleküler biyolojinin gelişimi, interfaz çekirdeğindeki tek tek kromozomları görselleştirmeyi mümkün kılmıştır.
üç boyutlu mikroskopi ve hatta bireysel alanların tanımlanması. Bu yönde çalışmalar hem sabit hem de canlı hücreler üzerinde yapılmıştır. Sitolojik preparatlardan biyologlar tarafından iyi bilinen uzun profaz ve prometafaz kromozomlarının, cam üzerine yayılma sürecinde kromozom gerilmesinin bir sonucu olduğu ortaya çıktı. Mitozun sonraki aşamalarında, kromozomlar gerilmeye daha etkili bir şekilde direnir ve doğal boyutlarını korur. Canlı hücreler üzerinde yapılan deneylerde, çeşitli flüoresan etiketleme yöntemleri ve 4D mikroskopi kullanılır. Böylece, tek tek kromozomların ömür boyu gözlemleri için, hücrelerde yetiştirilen tüm kromozomların DNA'sına ilk önce bir flüoresan etiket yerleştirildi ve ardından besin ortamı ile değiştirildi.
florokrom içermeyen hücrelerin birkaç hücre döngüsüne girmesine izin verildi. Sonuç olarak, hücreler kültürde ortaya çıktı.
Bu terim, nükleer DNA'nın proteinlerle (histonlar, histon olmayan proteinler) kompleksini ifade eder.
Hetero ve ökromatin vardır.
heterokromatin - transkripsiyonel olarak aktif olmayan, intrafaz çekirdeğinin yoğun kromatini. Esas olarak çekirdeğin çevresinde ve çekirdekçiklerin çevresinde bulunur. Heterokromatinin tipik bir örneği Barr gövdesidir.
Tarihsel açıdan bakıldığında ökromatinden daha az anlaşılmış olsa da, yeni bulgular heterokromatinin mayadan insanlara genomların organizasyonunda ve düzgün işleyişinde kritik bir rol oynadığını göstermektedir. Potansiyel önemi, memeli genomunun %96'sının kodlanmayan ve tekrarlayan dizilerden oluşması gerçeğiyle vurgulanmaktadır. Heterokromatin oluşum mekanizmalarıyla ilgili yeni keşifler beklenmedik şeyleri ortaya çıkardı.
ökromatin – Kromatinin transkripsiyonel olarak aktif ve daha az yoğunlaştırılmış parçası, heterokromatin arasındaki çekirdeğin daha açık alanlarında lokalize, genler açısından zengin Kromozomun zayıf boyanan veya hiç boyanmayan bölgesi. Diffüz kış evresi. Aktif olarak kopyalandı. Euchromatin, heterokromatine kıyasla daha az DNA sıkıştırması ile karakterize edilir ve daha önce belirtildiği gibi, esas olarak aktif olarak eksprese edilen genleri lokalize eder.
Ökromatin veya "aktif" kromatin, esas olarak memeli genomunun sadece küçük bir kısmını (%4'ten az) oluşturan kodlama dizilerinden oluşur.
Bu nedenle, toplu "ökromatin" terimi, büyük olasılıkla, birbiriyle ve kromatin fibriliyle yakından etkileşime giren ve fonksiyonel RNA'nın transkripsiyonunu gerçekleştirmek üzere tasarlanmış dinamik ve karmaşık bir mekanizma karışımını kapsayan karmaşık bir kromatinin durumunu/durumlarını belirtir. .
19632 0
Bilim adamları, parçacık hızlandırıcılar, X ışınları, yüksek yoğunluklu lazerler, elmaslar ve demir atomlarının ince bir kombinasyonunu kullanarak gezegenimizin iç çekirdeğinin sıcaklığını hesaplayabildiler.
Yeni hesaplamalara göre, daha önce düşünülenden bin derece daha yüksek olan 6000 santigrat derecedir.
Bu nedenle, Dünya gezegeninin çekirdeği, Güneş'in yüzeyinden daha yüksek bir sıcaklığa sahiptir.
Yeni veriler, jeofizik, sismoloji, jeodinamik ve gezegenin incelenmesine odaklanan diğer disiplinler gibi bilgi alanlarında tartışılmaz kabul edilen gerçeklerin yeniden düşünülmesini gerektirebilir.
Yüzeyden derinlemesine bakıldığında, Dünya bir kabuk, katı bir üst manto, ardından çoğunlukla katı bir manto, erimiş demir ve nikelden oluşan bir dış çekirdek ve katı demir ve nikelden oluşan bir iç çekirdekten oluşur. Dış çekirdek, yüksek sıcaklıklardan dolayı sıvı haldedir, ancak iç çekirdekteki daha yüksek basınç, kayanın erimesini engeller.
Yüzeyden Dünya'nın merkezine olan mesafe 6371 km'dir. Kabuğun kalınlığı 35 km, manto 2855 km; Bu tür mesafelerin arka planına karşı, 12 km derinliğe sahip Kola süper derin kuyusu sadece önemsiz gibi görünüyor. Özünde, kabuğun altında ne olduğu hakkında kesin olarak hiçbir şey bilmiyoruz. Tüm verilerimiz, Dünya'nın farklı katmanlarından sıçrayan depremlerin sismik dalgalarına ve volkanik magma gibi derinlerden yüzeye düşen acınası kırıntılara dayanmaktadır.
Doğal olarak, bilim adamları büyük bir zevkle en çekirdeğe bir kuyu delerlerdi, ancak mevcut teknoloji geliştirme seviyesi ile bu görev mümkün değil. Zaten on iki kilometrede, Kola kuyusunun sondajı durdurulmalıydı, çünkü böyle bir derinlikteki sıcaklık 180 dereceydi.
On beş kilometrede sıcaklığın 300 derece olacağı tahmin ediliyor ve bununla birlikte modern sondaj kuleleri çalışamayacak. Ve dahası, şimdi mantoda 500-4000 derece sıcaklık aralığında delmeyi mümkün kılacak hiçbir teknoloji yok. Meselenin pratik tarafını unutmamalıyız: kabuğun dışında petrol yoktur, bu yüzden bu tür teknolojileri yaratma girişimine yatırım yapmak isteyen kimse olmayabilir.
Fransız araştırmacılar, iç çekirdekteki sıcaklığı hesaplamak için laboratuvarda ultra yüksek çekirdek sıcaklıklarını ve basınçlarını yeniden oluşturmak için büyük çaba harcadılar. Basıncı simüle etmek en zor iştir: bu derinlikte, atmosfer basıncından üç milyon kat daha yüksek olan 330 gigapaskal değerine ulaşır.
Bunu çözmek için elmas örslü bir hücre kullanıldı. Çapı bir milimetreden küçük olan bir alan üzerinde malzemeye iki taraftan etki eden iki konik elmastan oluşur; böylece demir numunesine 200 gigapaskallık bir basınç uygulandı. Demir daha sonra bir lazerle ısıtıldı, bu koşullar altında katı halden sıvı hale geçişi gözlemlemek için X-ışını kırınım analizine tabi tutuldu. Son olarak, bilim adamları sonuçlarını 330 gigapaskallık bir basınç için ayarlayarak iç çekirdeğin kaplama sıcaklığının 5957 artı veya eksi 500 derece olmasını sağladı. Çekirdeğin içinde, daha da yüksek görünüyor.
Gezegenin çekirdeğinin sıcaklığını yeniden düşünmek neden önemlidir?
Dünyanın manyetik alanı tam olarak çekirdek tarafından üretilir ve gezegenin yüzeyinde meydana gelen birçok olayı etkiler - örneğin, atmosferi yerinde tutar. Çekirdek sıcaklığının önceden düşünülenden bin derece daha sıcak olduğunu bilmek, henüz pratik bir uygulama sağlamıyor, ancak gelecekte işe yarayabilir. Yeni sıcaklık değeri, gelecekte ciddi bilimsel keşiflere yol açabilecek yeni sismolojik ve jeofizik modellerde kullanılacaktır. Genel olarak, çevreleyen dünyanın daha eksiksiz ve doğru bir resmi, bilim adamları için başlı başına değerlidir.
Konstantin Mokanov
Kütlesi 9.675.1022 kg'dır. İç çekirdeğin ortalama yoğunluğu 12.85 g/cm³'tür. Çekirdeğin merkezindeki yoğunluk 13.01 g/cm³'tür. İç çekirdek 1936'da Danimarkalı jeofizikçi I. Lehmann tarafından keşfedildi.
İç çekirdeğin kristalleşmesinin başlama zamanının 2 milyar yıl önce olduğu tahmin ediliyor.
Sismik çalışmalar, sismik dalga hızlarının anizotropisinin iç çekirdekte kaydedildiğini göstermektedir: boyuna dalgaların yayılma hızı, kutup ekseni boyunca ekvator planına göre %3-4 daha yüksektir.
bakış açısı da var kim?] iç çekirdeğin kristal halinde değil, amorfa benzer özel bir durumda olduğunu ve elastik özelliklerinin basınçtan kaynaklandığını.
Wikimedia Vakfı. 2010 .
Diğer sözlüklerde "İç Çekirdek" in ne olduğunu görün:
İç çekirdek- Her halükarda, dünyanın çekirdeğinin 5000 km'nin altında bulunan katı kısmı ... Coğrafya Sözlüğü
Dünya gezegeninin genel yapısı ... Wikipedia
Merkez. bölge Dünya, ortalama yarıçapı 3470 km (ortalama derinlik 2900 km) olan küresel bir yüzeyle sınırlandırılmıştır. Daha düşük ile karşılaştırıldığında mantodan, Ya.Z.'nin maddesi artan bir yoğunluğa, elektriksel iletkenliğe ve azaltılmış bir hıza sahiptir ... ... Jeolojik Ansiklopedi
Dünya Modeli Dünyanın çekirdeği, Dünya gezegeninin merkezi, en derin kısmı olan jeosferdir, Dünya'nın mantosunun altında bulunur ve muhtemelen bezlerden oluşur ... Wikipedia
NÜKLEUS (hücre çekirdeği), biyolojide, tek hücreli ve tüm çok hücreli organizmaların çoğunda hücrenin zorunlu bir parçasıdır. 1 mikrondan (bazı protozoalarda) 1 mm'ye (bazı balık ve amfibilerin yumurtalarında) kadar boyutlar. Biyosferimizdeki tüm organizmalar ... ... ansiklopedik sözlük
1831 yılında İngiliz botanikçi Robert Brown tarafından keşfedilmiştir. Orkide cilt hücrelerinde keşfetti. Ya ile tanışmak için kök veya gövdenin genç kısımları alınır. 1. şek. Fritillaira kökünün kabuğundan çeşitli yaşlardaki hücreler gösterilmiştir ... ... Ansiklopedik Sözlük F.A. Brockhaus ve I.A. efron
Bu makale veya bölümün gözden geçirilmesi gerekiyor. Lütfen makaleyi makale yazma kurallarına uygun olarak geliştirin ... Wikipedia
Dünya ... Vikipedi
Aphelion'un Dünya Yörüngesi özelliklerinin Dünya Apollo 17 fotoğrafı 152.097.701 km 1.0167103335 AU e ... Vikipedi
Kitabın
- Oracle çekirdeği. Yöneticiler ve Veri Geliştiriciler için Dahili Cihaz, Lewis Jonathan Kategori: Veritabanları Yayıncı: DMK-Press,
- Oracle çekirdeği. Veritabanı Yöneticileri ve Geliştiricileri için Dahili Bilgiler, Lewis Jonathan, Bu kitapta yazar, Oracle DBMS'nin dahili bileşenleri hakkında her veritabanı yöneticisinin başarılı bir şekilde başa çıkmak için bilmesi gereken yalnızca en temel bilgileri sağlar ... Kategori: Veritabanları Yayımcı:
Yükleniyor...