Матан/Элементарные частицы

Материал из Lurkmore

В эту статью нужно добавить как можно больше хороших, годных фактов, матана и Мишеля Уэльбека. Также сюда можно добавить интересные факты, картинки и прочие кошерные вещи.

Элементарные частицы^[1] — это тот самый расовый конструктор LEGO, из которого строятся все обьекты нашей Вселенной. Делятся на фермионы (частицы вещества) и бозоны (переносчики взаимодействия)^[2]. Как понятно увидеть их человеческому, да и любому другому, невооруженному глазу не дано — уж слишком они мелкие. Правда, увидеть можно отдельный фотон (он бозон), собственно чего пиздить это единственная на всем свете частица готорую мы можем увидеть, опа.. прихуели я чую на этом месте мои дорогие читатели и школьники младших класов (собственно по это по определению процесса "увидеть", если только не тыкать в глаз твердыми предметами), см. «Современные проблемы биофизики» Блюменфельда.

[править] Генезис

Дело было так:

• древние греки предположили существование мелких неделимых частиц, невидимых глазу, и назвали их атомами;
  • затем было открыто, что атом состоит из ядра и электронов вокруг;
    • а в ядре оказались протоны и (кроме водорода-1) нейтроны;
      • как оказалось, нейтрон может распасться на превратиться в протон, испустив электрон или антинейтрино электронное (нейтрино и антинейтрино как бы 3 вида, а на самом деле это просто необычные электроны);
        • позже в коллайдере были найдены мезоны, которым отводилась роль «последнего кирпича»;
          • но не тут-то было: исследователи обнаружили, что мезоны — это вовсе не то, что они думали, и есть еще всякие частицы типа лямбда-гиперона, которые так же существуют в виде гипотезы, а также в коллайдере;
            • дальше — кварки и бозон глюон (из которых состоят протоны, нейтроны, гипероны, etc.), остальные лептоны (нейтрино, мюоны, электроны), и античастицы к ним, Тысячи их;
              • существование следующей ступеньки — преонов — ещё не доказано, но название уже на всякий случай зарезервировали (Теория струн v3.0 утверждает что, следующий уровень – многомерные браны);
                •  ??????
                  • PROFIT? Я гарантирую это! А Быдло считает, что на эту хуиту были необоснованно проебаны сотни нефти. И что самое странное, ведь действительно были проебаны.
                    
                    

Следует упомянуть одну важную вещь, про которую не рассказывают в школе. Современная теория элементарных частиц называется Стандартная модель и выглядит следующим охуенным образом:

Во Вселенной существует четыре фундаментальных взаимодействия (поля):

• сильное (притяжение между частицами, из которых состоит ядро атома)
• слабое (организует радиоактивный распад атомного ядра, на самом деле частный случай электромагнитного)
• электромагнитное (самое понятное – обмен фотонами между электрически заряженными частицами)
• гравитационное (пока не входит в модель, т.к. не обнаружено экспериментально, временно верим в это).

И блиать как их спаять вместе никто ни хуя не знает. Не задавая вообще вопроса, а возможно ли это? Собственно, это и не нужно никому, потому что скорей всего все поля есть одно, как когда-то множество самых разнообразных сил (натяжения нити, сжатия пружины, столкновения тел, трения, сопротивления воздуха, сила взрыва и т. д.) оказались одним электромагнитным взаимодействием. А недавно слабое и электромагнитное оказались одним.

А элементарные частицы делятся на две группы:

• бозоны – переносчики этих взаимодействий, кванты соответствующих полей, и
• фермионы – непосредственно сами частицы материи, которые взаимодействуют между собой бозонами.

Бозоны: фотон – для электромагнитного, глюон – сильного, W- и Z-бозоны – для слабого, и предполагается гравитон – для гравитации.

Фермионы: кварки из которых состоят ядра (протоны-нейтроны) и лептоны (электрон и его юродивые собратья).

Сказать, что бозоны – это волны, а фермионы – частицы материи – нельзя. Т.к. на самом деле все эти частицы являются одновременно и волной и частицей (см. Двухщелевой опыт). Кроме того, как и для любой системы, появившейся единовременно, а не эволюционном путем, ей характерно отсутствие явной закономерности в свойствах составных частей – например, некоторые бозоны имеют электрический заряд (переносимый фотонами – бозонами другого поля) и т.п.

Мнение ГСМ: А по существу ни кто не знает точно, это такой фетиш у великих думальщиков придумать хуйню чтобы простой обыватель не мог заподозрить простоту их изречений и в дальнейшем не осудил их что мол "Я и сам мог такую хуйню придумать".

Теория струн (не имеющая отношение к настоящей науке) предполагает, что последней ступенькой являются, ВНЕЗАПНО, одномерные струны, точнее многомерные браны, они так считают с каждой вновь найденной и необоснованной частицей а поскольку предыдущую не могут обосновать, думают над новой теорий, чтобы поток финансирования не останавливался. А поскольку ученые работают головой в отличии от тебя, мой юный Аноним, им нужно больше еды и средств чтобы обеспечить себя и свою безбедную старость. И так, каждый кварк, электрон и бозон - это скомканная вибрирующая ниточка (а точнее 11-мерная брана), вы можете заподозрить тут хуйню, но это не так, ведь умные люди сказали об этом, частота вибраций которой и делает ее той или иной частицей. Это бы объяснило почему частица одновременно и частица и волна. Хотя постой постой! если эта охуенная брана является волной, то как она может быть частицей? Спросил школьник. Серьезные дяди ему ответили – брана есть брана, а частица или волна – это лишь наше восприятие браны, ты, Школьник, путаешь первичное и вторичное.

Именно так мой юный анонюга. Если бы ты чаще сидел на научных сайтах, а не на Лурке и проно сайтах, то ты однозначно не залазил бы в эту статью, а уж коли залез будь любезен записать, выучить и завтра придешь расскажешь своему учителю физики.

[править] Инструменты

Единственный способ посмотреть, не состоит ли элементарная частица из еще более элементарных частиц, и изучить ее характеристики, это столкнуть на огромной скорости эти элементарные частицы. Ученые с середины прошлого века используют для этого коллайдеры, в которых сталкивают разные частицы, и изучают то, что от них останется. Самый крутой из четырех самых крутых в мире коллайдеров – Большой адронный коллайдер.

[править] Человек встречает элементарные частицы

Никакой особой опасности элементарные частицы для человека не представляют (тупица, он сам есть элементарные частицы!) — нужно только правильно дозировать их получение, а также такой параметр частицы, как её энергия. Например, на долю космонавтов выпадает немало глюков и вспышек в глазах: когда (в космосе) космонавт закрывает глаза, то он периодически видит «вспышки» — это элементарные частицы (от которых уже не защищает атмосфера) начинают пролетать через органическую массу во всех направлениях, в том числе — не только через половые органы, но и через глаз, который реагирует на них не хуже, чем на фотоны. Учитывая, что до земли, даже сквозь все эти ваши магнитные пояса и атмосферу, высокоэнергичные частицы тоже иногда долетают, та же хуйня, хотя и намного-намного реже, может наблюдаться и у простых битардов (разика два в году примерно, ВНЕЗАПНАЯ яркая точка ни с того, ни с сего).

[править] Протоны

Это реальный случай. Пруф на педивикии. Алсо, анонимус лично знал чела, который жил на одной лестничной с упомянутым человеком в г. Протвино.

[править] Мюоны

С этим частицами каждый сталкивается постоянно.

Это относительно (по мерками частиц) долгоживущие частицы (~2 мкс) — лептоны второго поколения, ранее именовавшиеся полным названием, мю-мезонами, которые постоянно рождаются в верхних слоях атмосферы. Космические лучи — в основном, протоны, которые обладают энергиями на несколько порядков выше, чем предел в Самом Большом Ускорителе — постоянно попадают в атмосферу из Космоса и тут же долбятся о протоны, нейтроны, электроны… обо все, что там есть, им все равно, и рождают лулзы вторичные частицы совершенно разнообразных видов (каскады) — начальная энергия такова, что в конце их будет очень много (ШАЛ, широкий атмосферный ливень).

Однако (к сожалению!), мы практически этих частиц не видим — они быстро теряют свою энергию, так как почти все они хорошо взаимодействуют с частицами атмосферы. Однако, некоторые (мюоны) как раз таки успешно добираются до нас. Это объяснятся тем, что они 0) имеют высокую энергию 1) в сильном взаимодействии не участвуют, только в электромагнитном и слабом — и почти все долетают и успешно пронизывают нас насквозь, а которым все же повезло — устраивают маленькие каскады внутри.

Тем не менее, они не проходят далее десятков метров грунта, потому как постепенно теряют свою энергию на ионизационное излучение.

Поток мюонов на уровне моря — порядка 1 частица на квадратный сантиметр в минуту, так что пока ты это читал, сквозь тебя прошло несколько десятков таких частиц. Плавайте поездами аэрофлота.

С мюонами связан популярный физический лулз. Теоретики придумали мезоны (частички, переносящие слабые сильные взаимодействия (слабые взаимодействия переносят промежуточные W и Z бозоны)). Экспериментаторы их нашли, и сразу две. Одну назвали мю-мезон, а другую — пи-мезон. Через какое-то время Теоретики поняли, что мю-мезон ни разу не мезон, и мягко намекнули, что его стоит переименовать в мюон. Клево, сказали экспериментаторы, и переименовали пи-мезон в пион, который таки мезон (кварк-антикварк), в отличие от мюона.

Кроме того, с помощью мюонов возможен холодный термоядерный синтез, но энергетической выгоды не получится. Точнее есть надежда, что когда-то получится, но пока в этом направлении всё заметно хуже, чем в старых добрых токамаках, а даже они пока электричества не дают и в ближайшее время не планируют. Дело в том, что отрицательный мюон успешно косплеит электрон, но из-за нехилой массы льнёт к самому ядру, нейтрализуя его заряд. Два ядра успешно сливаются, выделяя энергию синтеза, да вот незадача — живёт наш супер-катализатор всего-то ничего, а получается нехилыми усилиями.

[править] Бозон Хиггса

ЭпичнаяХтоническая, по меркам микромира, хренобобина — в тысячу раз тяжелее протона. И для его получения нужны энергии порядка нескольких ТЕРАэлектрон-вольт, которые и будут достигнуты в этом вашем Большом Адронном Коллайдере. Благодаря журнализдам о Бозоне Хиггса теперь знает каждый школьник, хотя на коллайдере занимаются далеко не только бозоном.

Этот бозон отвечает за появление у элементарных частиц массы.

Масса – это единица инертности тела, то есть показатель на сколько много нужно приложить силы, чтобы ускорить это тело. А все частицы с массой — находятся в поле Хиггса, в котором летают бозоны Хиггса и мешают частице разгоняться до скорости света (фотон имеет массу 0).

То есть бозон Хиггса – не то что тормозит частицу, а просто мешает ей ускоряться. Подробнее про хиггса тут.

[править] Нейтрино

Нейтрино — оно на то и нейтрино, так как практически ни с чем не взаимодействует, и все остальное тоже с ним взаимодействовать не хочет, а участвует оно только в слабом взаимодействии. Обладает большой проникающей способностью. Так, например, нейтрино может запросто пронзить насквозь земной шар и улететь путешествовать дальше. Плотность потока этих частиц такова, что можно с уверенностью сказать — прямо в этот момент через твою тушку пролетело около 10¹⁴ сих частиц. Так, ученые давно подозревали, что внутри (в центре) Солнца, где находится его центральный реактор, должно рождаться много нейтрино. Детектор состоял из большого бассейна перхлорэтилена в глубокой шахте. За несколько месяцев в нем застряло всего ~30 нейтрино!

Алсо у Митчела Уилсона есть об этом роман, хотя это и не лучшее его произведение.

Интересно использование этих частичек в фантастике.

• К примеру, в романе Г. Гаррисона про стальную крысу есть эпизод, когда герой переоделся в костюм алиена, а на кончике носа укрепил «детектор нейтрино» (источник нейтрино — этакий «маячок» — был заблаговременно размещен на костюме преследуемого), ведь «нейтрины — это такие частицы, которые свободно проникают через стены» (неточная цитата).
• У Пейсателя же встречается боевое оружие — излучатель нейтрино (или тахионов, какая разница…), делающий в людях дырки. Как потоком нейтрино сделать дырку хотя бы в тоненьком презервативе — предстоит догадаться будущим поколениям ученых пейсателей… Чушь, у Пейсателя действительно тахионы, а они ни разу не то же самое, что нейтрино
• У Стругацких в рассказе «6 спичек» при помощи нейтрино делают иглоукалывание в мозг, после чего человек превращается в надчеловека. Как потоком нейтрино сделать... (см. предыдущий пункт)
• У Станислава Лема в романе «Солярис» так называемые «Гости» состояли только из нейтрино. Эти нестабильные конструкции жили более 9000 секунд только потому, что их удерживало энергетическое поле Океана.
• У Дугласа нашего Адамса в пятой книжке эпопеи о путеводителе для вольных путешественников по Галактике нейтрино попало в атом и привело к тому, что клевер на той версии планеты Земля стал расти только четырехлистный, главная героиня не улетела на летающей тарелке с двухголовым, но, видимо, чертовски обаятельным и привлекательным пришельцем, а вся планета не была уничтожена вогонами при прокладке гиперпространственного шоссе, как все остальные ее версии - но каким именно образом, не объясняется.
• Альзо, в фильме «Пиздец всем кроме ZOG» «2012» ржака начинается с самых первых минут, где солнечные нейтрино начинают взаимодействовать с веществом ядра Земли «на физическом уровне»(sic!). Они-то взаимодействуют IRL, оставляя жирный кусок своей энергии в теле нашей матушки, но для такого эффекта как в кино их совсем недостаточно. При таком раскладе как в фильме, каждый житель Земли напоминал бы хорошо прожареный на нейтринном излучении стейк. Что в первую очередь приводит к бурлению говн в голове императора всея Земли и президента Америки по совместительству, а уж потом мантии Земли.

Следует отметить, что не исключен вариант, при котором подавляюще бОльшая часть массы в нашей Вселенной приходится именно на долю нейтрино, а не на какие-нибудь там протоны-нейтроны. Такие вот дела.

[править] Нейтроны

Нейтроны имеют относительно «нейтральное» название, но несмотря на это встреча с ними не рекомендуется. Состоят из ddu кварков и постоянно меняются ими с протонами и другими нейтронами. Будучи лишенным такой возможности, распадается до протона примерно за 900 секунд (время жизни, отличается от периода полураспада в ln2 раз).

[править] В аэропорту

Военные и секьюрити всегда хотят знать, что вы там везете через таможню. К (их) сожалению, «воротца», через которые нужно проходить, сняв весь пирсинг и зубные штифты, могут обнаружить только металлические предметы, а по изображению содержимого чемоданчика на экране трудно отличить фаллоимитатор от тринитротолуоловой шашки.

Поэтому среди военных периодически бродит мысль — использовать юркие нейтрончики для более надежной подсветки поцыэнтов [1]. Идейка — в резонансном рассеянии быстрых нейтронов на азоте, которого в разной взрывчатке почему-то много, а в «хорошем» багаже мало (в безобидном макетном ноже его тоже мало, надо сказать). Разумеется, это совершенно безопасный для здоровья метод. Но вот в зонах боевых действий, для поиска бескорпусных мин таки используется, но там причин испортить здоровья и без источника быстрых нейтронов хватает. Алсо, существует СТОЛЬКО безазотных ВВ, что даже тотальное применение метода всего лишь заставит потенциальных бомберменов на недельку отсрочить хитрый план, синтезируя свежачок.

[править] Кварки

Кварки — якобы фундаментальные частицы, которые, согласно стандартной модели, обладают зарядом, кратным e/3, и в свободном состоянии никак не наблюдаются.

Надо сказать, что кварки — это самые доставляющие элементарные частицы. Дело в том, что кварки различаются между собой не как-нибудь, а «ароматами», которых имеется в наличии шесть: «верхний (up)» — «нижний (down)», «очарованный (charm)» — «странный (strange)», «истинный (true, top)» — «прелестный (beauty, bottom)». У первых — заряд по 2/3, у вторых — по минус 1/3. Представьте себе «нижний» аромат. Кроме того, в этой самой Стандартной модели постулируется, что кварки обладают внутренней характеристикой, именуемой «цвет», которая отвечает за сильное взаимодействие. Что характерно, цветов у кварков ровно три — красный, зеленый и синий (с учетом антикварков шесть — антикрасный, антизеленый и антисиний). И при смешении получается бесцветная, но «видимая» в этом лучшем из миров частица. Сами же кварки, хоть обладают «цветом» и «запахом», в свободном состоянии непосредственно зарегистрированы быть не могут — судят о них по траекториям, порождаемых при столкновении частиц, которые и регистрируются. С феноменологической точки зрения, можно сказать, что реальные (т.е. не_виртуальные) кварки должны быть объединены так, чтобы образовывать т.н. "синглет" по отношению к цвету - т.е. быть в неком "бесцветном" состоянии. Только такие частицы мы и можем наблюдать. Натурально, один кварк бесцветным быть не может, поэтому в столкновениях одиночные кварки не получаются никогда. Силы, связывающие кварки, схожи с пружиной: чем сильнее раздвигаешь, тем сильнее они притягиваются. Если гипотетически пытаться разорвать два кварка (пусть будет двухкварковая частица), то энергия связи между ними будет нарастать, и в какой-то момент она будет настолько велика, что этого будет достаточно для появления двух новых кварков, которые свяжутся с исходными. И мы получим две частицы. Кто-то скажет «материя из ничего!!!». А вот хуй: сколько энергии ты потратишь на попытки разорвать кварки, даже если бы ты мог это делать?.

Считается, что «странные» кварки могут при столкновении с другими превращать их в себе подобных (схрена ли? они же не бозоны), а также отталкиваются от других странных кварков. Таким образом, одна из моделей БП — ВНЕЗАПНОЕ создание странного кварка в каком-нибудь ускорителе частиц, и последующий распад всей планеты в субатомную пыль.

Еще у кварков есть спина и масса, но на это всем похуй.

Алсо, раньше ученые подозревали, что кварки тоже из чего-то состоят, предположительно — из преонов, но после того, как изобрели теорию струн, на преоны всем стало похуй.

Алсо один из экспериментов на этом вашем БАК - получение кварковой плазмы, сиречь разгон частиц до такой энергии, что кварки будут существовать в не связанном состоянии.

[править] Санчо против CERN

Увы, не все любят элементарные частицы. Некий Санчо и его товарищи собираются пожаловаться Комиссару Совета Европы по правам человека, господину Томасу Хаммарбергу, на грядущий всепланетный катаклизм, который собираются устроить ученые и CERN, что построили этот самый коллайдер пруф1 пруф2. Доказательства? Принцип Ферми — пока на Земле не обнаружено следов посещения другими цивилизациями — но число цивилизаций должно быть велико и они должны были уже давно посетить нас — следовательно, раз следов нет, то всякая цивилизация заканчивает свое развитие самоэкстерминатусом через построение Коллайдера. Нужны экспериментальные данные? А гамма-вспышки — это разве не доказательство? На замечание о том, что энергии в этом Коллайдере будут гораздо ниже энергий космических лучей, там стараются не обращать внимания, ну а власти, как обычно, все скрывают.

[править] Галерея

Атом (увел.). Спасибо , Кэп.

ё

[править] Ссылки

Замечательный ликбез, поймёт даже школьник (если он ещё что-то понимает).

[править] Примечания

1. ↑ Классическое понятие «минимально возможной единицы материи» см. Атомизм и Древняя Греция
2. ↑ Это так думают думальщики головой которых иногда называют учеными, но мы то знаем как на самом деле все обстоит, пруфлинков в интернетых предостаточно что бы устроить не один Террабайт текстовой информации в виде срачей и холиваров.
3. ↑ Потому и не были задеты мозговые структуры — в виду отсутствия оных.

[ + ]   Матан/Элементарные частицы Матан

Науки  Высшая математика • Евгеника • Квантовая механика • Матан (Матановая капча) • Сопромат • Философия Достижения  TeX • Tucker • Атомная бомба • Биореактор • Большой адронный коллайдер • ГМО • Корчеватель • Кубик Рубика • Нанотехнологии • Палата мер и весов • Роботы • Термоядерный синтез • Чернобыль • Экзоскелет Теория и открытия  Радиация • Теория большого взрыва (сериал) • Теория относительности • Теория струн • Чёрная дыра • Элементарные частицы Мемы  265 • Squirrel institute • xkcd • Деление на ноль (Яценюк) • Дигидрогена монооксид • Задача Льва Толстого • Задача Эйнштейна • Закон Мерфи • Закон Парето • Кот Шрёдингера • Матановая капча • Квадратно-гнездовой способ мышления • Метод научного тыка • Поймать льва в пустыне • Рекурсия • Сферический конь в вакууме • Фотон • Число Эрдёша Люди и организации  Организации (ИТМО • МФТИ • НМУ) • Белоненко • Березовский • Вассерман • Григорий Перельман • Инженер • Кари Байрон • Леонардо да Винчи • Лобачевский • Луговский (Цитатник) • Льюис Кэрролл • Миша Вербицкий • Никола Тесла • Омар Хайям • Пятисемиты • Ричард Докинз • Ричард Фейнман • Стивен Хокинг • Технофашисты • Яков Перельман Паранаука  Science freaks/Научное фричество • Scorcher.ru • Великая тайна воды • Вечный двигатель • Гомеопатия • ГСМ • Квадратно-гнездовой способ мышления • Научный креационизм (аргументы) • НЛП • Соционика • Телегония • Торсионные поля • Электронный голосовой феномен Фрики и шарлатаны  Sherak • Алекс Лотов • Андрей Скляров • Британские учёные • Владимир Жданов • Гаряев • Геннадий Малахов • Грабовой • Мулдашев • Олег Т. • Петрик • РАЕН • Устин Чащихин • Фоменко • Чудинов • Чурляев • Юрий Мухин Срачи  Бесполезная наука • Взлетит или не взлетит? • Дети индиго • Луносрач • Наука vs Религия • Пирамидосрач • Плутоносрач • Физики vs лирики