Лекции

Современная физика элементарных частиц

IMG 0814 Resized

Санкт-Петербургский планетарий

Александровский парк, д. 4 10 февраля в 19:00 300 р

О событии

Физика высоких энергий

Санкт-Петербургский планетарий продолжает серию увлекательных лекций по физике. На этот раз мы посетили седьмую лекцию цикла «Физика для неспециалистов», которая была посвящена физике высоких энергий и квантовой теории поля. Курс лекций ведет  кандидат физико-математических наук, популяризатор науки, стипендиат фонда «Династия» Кирилл Половников.

Согласно периодической системе химических элементов, всё, что мы видим вокруг себя, 500 тысяч неорганических и около 20 миллионов органических соединений, состоят всего из 118 элементов.

Но долгое время считалось, что они включают в себя всего по 3 элемента: протон, электрон и нейтрон. Если в Древней Греции философы с помощью одних умственных изысканий смогли дойти до существования «некой неделимой частицы» — атома, то после опытов Эрнеста Резерфорда удалось доказать, что сам атом состоит из тяжелого ядра и движущихся вокруг него электронов. Однако, когда в дело вступила физика высоких энергий, ситуация в корне изменилась. Что же нам удалось узнать из лекции?

  1. Философский камень существует: чтобы получить золото из другого металла, нужно просто отнять необходимое количество электронов из его ядра. Однако это чрезвычайно дорогостоящий процесс, что делает промышленное производство золота банально не окупающимся.
  2. Но не всё так просто. В дело включилась физика высоких энергий! Оказалось, что есть 3 частицы, из которых состоят все остальные. Элементарные частицы протон, нейтрон и электрон состоят из фундаментальных частиц — кварков. Самое странное в них то, что они не существуют в разрыве друг от друга. Если пытаться вытягивать из протона один кварк, то напряжение между кварками будет увеличиваться, то есть будет расти энергия. Если кварк всё-таки вырвать, то высвободившаяся энергия превратится в массу, то есть в два кварка. Один уходит к вытянутому, а второй заменяет его на месте разрыва.
  3. До начала XX века были известны две силы — гравитационная и электромагнитная. Оказалось, что для взаимодействия всех новых открытых частиц этого мало. В итоге появилось сильное и слабое ядерное взаимодействие. Эти четыре взаимодействия стали основой всего, за что и были впоследствии названы «фундаментальные взаимодействия».
    IMG 0834 Resized
  4. Дальнейшие исследования пошли еще дальше. Трёх кварков оказалось недостаточно, а вот 6 — в самый раз. Они получили названия: нижний, верхний, странный, очарованный, прелестный, истинный. К ним добавили лептоны, фотоны, глюоны и бозоны
  5. У каждой частицы есть античастица. Эта та же самая частица, только с противоположным зарядом. Если у электрона отрицательный заряд, то электрон с положительным зарядом, позитрон, является античастицей. Есть также антикварки, антипротоны и др. Таким образом, можно получить антиводород и другие «анти» химические элементы.
  6. Если столкнуть частницу и античастицу, то происходит полная аннигиляция — или уничтожение и преобразование в энергию. Чтобы этого не допустить, антиматерию удерживают в магнитном поле. И если антиматерию получают в Большом адронном коллайдере (БАК), то его не зря называют «машиной судного дня».
  7. Чтобы описать все происходящие в БАК процессы и новые открытия, существует весьма интересная формула — лагранжиан стандартной модели. Она описывает все существующие взаимодействия. Ученые очень надеялись, что БАК поможет выйти за её пределы, но этого не случилось.
  8. Электромагнетизм и слабое взаимодействие — это проявление одной и той же силы, или электрослабого взаимодействия. Сегодня ученые считают, что они вкупе с сильным взаимодействием могут также быть частью одного целого. А если идти дальше и включить сюда гравитацию, то все четыре фундаментальных взаимодействия могут быть объединены под одной физико-математической теорией — теорией всего.

Главная задача, которая стоит сегодня перед теоретиками, — это найти подтверждение теории всего, но, к сожалению, чтобы это сделать, нужно построить коллайдер размером не менее чем во всю нашу Солнечную систему.

Фото: Яна Барабанова

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Рассказать друзьям

0 Комментариев

Подписаться на рассылку

Февраль
пнвтсрчтптсбвс
1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728
Комментарии

Войти с помощью 

Присоединяйтесь к нам в социальных сетях

В наших группах вы можете узнать много нового и интересного, а так же - принять участие в опросах и конкурсах

Присоединиться
Присоединиться