Самая маленькая частица в мире


Самая маленькая частица во вселенной

Рейтинг самых маленьких частиц, которые существуют

Огромна наша вселенная. Удивительно прекрасная и сказочная реальность находится рядом. С древнейших времён пытались понять наш мир мудрецы и учёные. Постепенно начала складываться картина мира, представление о нём, которое имеется теперь.

Вероятно, эта картина ещё не раз будет дополнена новыми подробностями и отбросом в сторону заблуждений, которые сейчас кажутся истиной.

Но главные тропинки к пониманию, из чего же состоит окружающий большой космос и материя – уже пройдены. И пусть много ещё непонятного, но уже есть фундамент – знания о мельчайших частицах вселенной. Вот сведения о 10 таких частицах.

Электрон

Люди уже почти сотню лет пользуются энергией, извлекаемой из потока этих малых объектов. Но до сих пор до конца понять их строение так и не смогли.

Так как это противоречит человеческой логике и здравому смыслу. Трудно представить облако, похожее на плазму, составные части которой находятся почти везде внутри этого облака. Который находится как размазанная орбита в атоме вокруг ядра.

Это не просто облако или орбита, а бублик. Водород имеет один такой бублик. А литий два. Хотя электронов, частиц и одновременно плазменных образований – три. Есть отчего прийти в недоумение. В школьном курсе химии и физики даются упрощённые представления о строении вещества. Надо это знать и помнить.

Позитрон

Это та же частица, что и предыдущая, но только с обратным знаком. Так уж случилось, что в нашем мире электронов подавляющее большинство, чем его антипода. Хотя, возможно, есть такие области космического пространства, где позитронов больше.

В нашем мире эти частицы стабильны при высоких энергиях. К примеру, в недрах звёзд. Или когда космическое вещество взаимодействует с излучениями.

Нельзя ни на секунду забывать, что эта необычная для нашей области пространства субстанция по поведению и характеристикам – также до конца непонятная пока, как и её сестра, имеющая платье бублика электрона. Эта частица тем более непонятна, так как стабильную её изучать трудно.

Протон

Мы знаем, что материальное вещество состоит из малых тел – атомов. В центре атома есть ядро. Это и есть протон. Образование намного массивнее электрона.

Самое удивительное, что 3 кварка, которые там находятся, никак неделимые. Были эксперименты, когда отсекали у протона часть тела. Отсечённое уходило в виде небольшого выплеска энергии, а протон оставался целёхоньким, вновь с тремя кварками.

Следует знать, что в мире элементарных взаимодействий такие фокусы встречаются часто. Чем глубже в материю, тем чудеснее и волшебнее проявляются эти реальные события на уровне микроскопических масштабов.

Нейтрон

Микроскопическое образование на теле протона. Образно это выглядит таким образом. Трёхмерное тяжёлое облако протона облеплено со всех сторон тяжёлыми облаками нейтронов.

Всё вместе – и нейтроны, облепившие протон, и само центральное тело – рассматривается как она система, которую назвали одним именем – нуклон.

Прослеживается взаимосвязь состояния нуклона от количества бубликов, электронов. То есть это почти живая система, со своим перераспределением энергий, которая, как известно, никуда не исчезает. И нейтрон в этой системе обладает одной из ключевых распределительных функций.

Фотон

Это промежуточное состояние вещества, парадоксальное по своей сути. Он существует только в движении, с определённой скоростью. Частица фотон – это частицы света.

Причём частицей эту уникальную сущность природы можно назвать только условно. Это и частица и волна. Парадоксальность заключается ещё в том, что фотоны могут мгновенно останавливаться, и опять двигаться с прежней огромной скоростью.

Большинство людей даже не задумываются о необычности явления обычного отражения света в зеркале. Свет движется к зеркалу с определённой большой скоростью. На поверхности зеркала останавливается.

Тут же под углом уходит от зеркала в другом направлении, с большой скоростью. А зеркало такое же холодное, как и было. Парадоксально, но это факт. А ведь фотон – материальная частица.

Кварк

Очень удивительные элементарные частицы, которые могут существовать только в связанном состоянии с другими кварками. Тут может быть любая комбинация из разных составляющих. Без этой составляющей физического мира не было бы квантовой физики.

Так как именно кварки, их необычайное поведение и связанные с этим выраженные явно феноменальные законы – стали катализаторами знаний о квантовой физике. При проведении экспериментов и вычислений.

Разные сочетания кварков порождают множество других элементарных частиц. Так пара частиц образуют мезон, тройка – барион. Причём можно подобрать разные сочетания.

Тут ещё непочатый край для экспериментов и исследований. У большинства учёных сложилось впечатление, что исследование в этом направление будет вестись долго. А результатом станут новые научные и технологические открытия.

Глюон

Эти частицы можно понять как связующую субстанцию, которая связывает кварки. Это своеобразный клей для кварков. Отдельно они не могут существовать, а при помощи глюонов, их общего поля – собираются в комбинации элементарных частиц, подчиняющихся каким-то программным установкам физического общего закона взаимодействий, который над ними. Который пронизывает и управляет ими.

Уже классифицированы сотни, если не тысячи новых состояний элементарных частиц, которые образуются из кварков. И всё это благодаря существованию глюонов, их способности соединять, склеивать.

Мюоны

Это мельчайшие составляющие космических лучей определённой насыщенности, способные проходить через атмосферу и даже проникать через горные породы. Удивительно, но эти странные частицы, их свойства, были лучше изучены в результате заинтересованности одним физиком египетскими пирамидами в середине 60 годов прошлого века.

Изучая пирамиды, этот любознательный физик предположил, что мюоны лучше проходят через воздух, чем через горные породы. Он не успел воспользоваться своей догадкой.

Последующие события в том регионе помешали проверить догадки. Но в начале 21 века после исследований и ряда научных работ мюоны были изучены лучше, даже создали мюонный томограф, который был поставлен на службу в деле нахождения ядерной контрабанды.

Нейтрино

Почти неуловимая частица. По своему похожа на фотон и на электрон. Но не имеет заряда. И почти не имеет массы. Скорость движения зависит от массы, которая очень мала.

Нейтрино чуть медленнее света. Зато проникает везде. Сначала её вычислили математически. Потом в процессе экспериментов всё же были зафиксированы реальные данные обнаружения этой удивительной, неуловимой частицы.

Так как это микроскопическое чудо природы не имеет заряда, то прошивает нашу планету во всех направлениях насквозь, не замечая даже этого. Чтобы экспериментально её уловить, стали строить подземные устройства с хитроумной начинкой. И вот уже несколько десятков лет следящая аппаратура у этих устройств иногда фиксирует след пролёта этой почти неуловимой частицы.

Бозон Хиггса

Поиском этой частицы начали заниматься совсем недавно. И вроде уже нашли. Хотя точных сведений пока нет. Почему такой ажиотаж вокруг этой частицы? Дело в том, что современная физика считает, что существование так называемой частицы бога, бозона Хиггса подтвердит верность стандартной модели, которая бытует в современной физике.

По всем расчётам стандартной модели выходит, что должно существовать одно общее поле. Его назвали полем Хиггса. Оно создаёт частицы бозоны Хиггса. А те, в свою очередь, помогают ломать симметрию. У частиц появляется масса. Это объясняет теорию большого взрыва и появление материи после этого. Так это или нет, покажут дальнейшие исследования.

Какая самая маленькая частица в мире?

Tweet

Самая маленькая частица в мире - это связь между кварками и лептонами. Кварки - это фундаментальные частицы, которые образуют нейтроны и протоны в атомах. Существует несколько различных классификаций кварков на основе их свойств, которые подразделяются на верхний, нижний, очаровательный, верхний и нижний; Я не придумываю имена, я просто говорю вам, что они из себя представляют. Большинство кварков исчезли в микросекунды после Большого взрыва, но могут быть воссозданы при определенных условиях.Верхние и нижние кварки являются обычными явлениями и объединяются с двумя своими собратьями, образуя нейтрон или протон. Протон состоит из 2 верхних и 1 нижних кварков, что в итоге дает 1 положительный заряд. Нейтроны состоят из 2-х нижних кварков и 1-го кварка Up и имеют нулевой общий заряд. Математика, кажется, не складывается, но я уверен, что существует очень сложный квантово-физический способ объяснить, почему различные комбинации Up и Down дают протон или нейтрон.

Leptons сложнее объяснить, и я сделаю все возможное.Лептоны - еще одна составляющая частица, из которой состоит атом. Лептоны бывают 6 видов: электроны, мюоны и тау. Остальные три являются этими частицами в сочетании с ассоциированным с ними нейтрино: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино. Нейтрино имеют очень небольшую массу и почти не имеют заряда и являются результатом ядерного синтеза и бета-распада. Бета-распад производит электронные нейтрино и происходит, когда нейтроны превращаются в протоны или наоборот. Каждую секунду в человеческое тело проникают квадриллионы нейтрино, большинство из которых исходит от нашего Солнца.

Связанные

.

Что является самым маленьким во Вселенной?

Ответ на непреходящий вопрос о самой маленькой вещи во вселенной эволюционировал вместе с человечеством. Когда-то люди думали, что песчинки - это строительные блоки того, что мы видим вокруг. Затем был открыт атом, и его считали неделимым, пока он не был расщеплен, чтобы обнаружить внутри протоны, нейтроны и электроны. Они тоже казались элементарными частицами до того, как ученые обнаружили, что протоны и нейтроны состоят из трех кварков каждый.

«На этот раз мы не смогли увидеть никаких доказательств того, что внутри кварков что-то есть», - сказал физик Энди Паркер. «Достигли ли мы самого фундаментального слоя материи?»

И даже если кварки и электроны неделимы, сказал Паркер, ученые не знают, являются ли они мельчайшими частицами существующей материи или есть ли во Вселенной объекты еще более мелкие. [Графика: мельчайшие частицы природы]

Паркер, профессор физики высоких энергий в Кембриджском университете Англии, недавно вел специальную телепередачу о США.Канал К. Би-би-си под названием "Горизонт: насколько мала Вселенная?"

Строки или точки?

В экспериментах крохотные крошечные частицы, такие как кварки и электроны, похоже, действуют как отдельные точки материи без пространственного распределения. Но точечные объекты усложняют законы физики. Поскольку к точке можно подойти бесконечно близко, силы, действующие на нее, могут стать бесконечно большими, а ученые ненавидят бесконечность.

Эту проблему может решить идея под названием теория суперструн.Теория утверждает, что все частицы, вместо того чтобы быть точечными, на самом деле представляют собой маленькие петли из струны. Ничто не может быть бесконечно близко к петле из струны, потому что она всегда будет немного ближе к одной части, чем к другой. Эта «лазейка», похоже, решает некоторые из этих проблем бесконечностей, делая эту идею привлекательной для физиков. Однако у ученых до сих пор нет экспериментальных доказательств правильности теории струн.

Другой способ решить точечную проблему - сказать, что само пространство не является непрерывным и гладким, а фактически состоит из дискретных пикселей или зерен, иногда называемых пеной пространства-времени.В этом случае две частицы не смогли бы подойти бесконечно близко друг к другу, потому что они всегда должны были бы быть разделены минимальным размером крупинки пространства.

Сингулярность

Еще одним претендентом на звание самой маленькой вещи во Вселенной является сингулярность в центре черной дыры. Черные дыры образуются, когда материя конденсируется в достаточно маленьком пространстве, которое берет на себя гравитация, заставляя материю тянуться внутрь и внутрь, в конечном итоге конденсируясь в единую точку бесконечной плотности.По крайней мере, по нынешним законам физики.

Но большинство экспертов не думают, что черные дыры действительно бесконечно плотные. Они думают, что эта бесконечность является продуктом внутреннего конфликта между двумя господствующими теориями - общей теорией относительности и квантовой механикой - и что, когда будет сформулирована теория квантовой гравитации, истинная природа черных дыр будет раскрыта.

«Я предполагаю, что [сингулярности черной дыры] намного меньше кварка, но я не верю, что они имеют бесконечную плотность», - сказал Паркер LiveScience.-35 метров (перед числом 16 стоят 34 нуля и десятичная точка) - непостижимо маленький масштаб, имеющий отношение к различным аспектам физики.

Планковская длина слишком мала для измерения любым инструментом, но помимо этого считается, что она представляет собой теоретический предел самой короткой измеряемой длины. Согласно принципу неопределенности, ни один инструмент никогда не должен иметь возможность измерять что-либо меньшее, потому что в этом диапазоне Вселенная вероятностна и неопределенна.

Эта шкала также считается разграничительной линией между общей теорией относительности и квантовой механикой.

«Это соответствует расстоянию, на котором гравитационное поле настолько сильно, что может начать делать такие вещи, как создание черных дыр из энергии поля», - сказал Паркер. «На длине Планка мы ожидаем, что квантовая гравитация возьмет верх».

Возможно, все мельчайшие объекты во Вселенной примерно равны планковской длине.

Следите за сообщениями Клары Московиц в Twitter @ClaraMoskowitz или LiveScience @livescience .Мы также на Facebook и Google+ .

.

Что является самым маленьким во Вселенной?

Ответ на непреходящий вопрос о самой маленькой вещи во вселенной эволюционировал вместе с человечеством. Когда-то люди думали, что песчинки - это строительные блоки того, что мы видим вокруг. Затем был открыт атом, и его считали неделимым, пока он не был расщеплен, чтобы обнаружить внутри протоны, нейтроны и электроны. Они тоже казались элементарными частицами до того, как ученые обнаружили, что протоны и нейтроны состоят из трех кварков каждый.

«На этот раз мы не смогли увидеть никаких доказательств того, что внутри кварков что-то есть», - сказал физик Энди Паркер. «Достигли ли мы самого фундаментального слоя материи?»

И даже если кварки и электроны неделимы, сказал Паркер, ученые не знают, являются ли они мельчайшими частицами существующей материи или есть ли во Вселенной объекты еще более мелкие. [Графика: мельчайшие частицы природы]

Паркер, профессор физики высоких энергий в Кембриджском университете Англии, недавно вел специальную телепередачу о США.Канал К. Би-би-си под названием "Горизонт: насколько мала Вселенная?"

Строки или точки?

В экспериментах крохотные крошечные частицы, такие как кварки и электроны, похоже, действуют как отдельные точки материи без пространственного распределения. Но точечные объекты усложняют законы физики. Поскольку к точке можно подойти бесконечно близко, силы, действующие на нее, могут стать бесконечно большими, а ученые ненавидят бесконечность.

Эту проблему может решить идея под названием теория суперструн.Теория утверждает, что все частицы, вместо того чтобы быть точечными, на самом деле представляют собой маленькие петли из струны. Ничто не может быть бесконечно близко к петле из струны, потому что она всегда будет немного ближе к одной части, чем к другой. Эта «лазейка», похоже, решает некоторые из этих проблем бесконечностей, делая эту идею привлекательной для физиков. Однако у ученых до сих пор нет экспериментальных доказательств правильности теории струн.

Другой способ решить точечную проблему - сказать, что само пространство не является непрерывным и гладким, а фактически состоит из дискретных пикселей или зерен, иногда называемых пеной пространства-времени.В этом случае две частицы не смогли бы подойти бесконечно близко друг к другу, потому что они всегда должны были бы быть разделены минимальным размером крупинки пространства.

Сингулярность

Еще одним претендентом на звание самой маленькой вещи во Вселенной является сингулярность в центре черной дыры. Черные дыры образуются, когда материя конденсируется в достаточно маленьком пространстве, которое берет на себя гравитация, заставляя материю тянуться внутрь и внутрь, в конечном итоге конденсируясь в единую точку бесконечной плотности.По крайней мере, по нынешним законам физики.

Но большинство экспертов не думают, что черные дыры действительно бесконечно плотные. Они думают, что эта бесконечность является продуктом внутреннего конфликта между двумя господствующими теориями - общей теорией относительности и квантовой механикой - и что, когда будет сформулирована теория квантовой гравитации, истинная природа черных дыр будет раскрыта.

«Я предполагаю, что [сингулярности черной дыры] намного меньше кварка, но я не верю, что они имеют бесконечную плотность», - сказал Паркер LiveScience.-35 метров (перед числом 16 стоят 34 нуля и десятичная точка) - непостижимо маленький масштаб, имеющий отношение к различным аспектам физики.

Планковская длина слишком мала для измерения любым инструментом, но помимо этого считается, что она представляет собой теоретический предел самой короткой измеряемой длины. Согласно принципу неопределенности, ни один инструмент никогда не должен иметь возможность измерять что-либо меньшее, потому что в этом диапазоне Вселенная вероятностна и неопределенна.

Эта шкала также считается разграничительной линией между общей теорией относительности и квантовой механикой.

«Это соответствует расстоянию, на котором гравитационное поле настолько сильно, что может начать делать такие вещи, как создание черных дыр из энергии поля», - сказал Паркер. «На длине Планка мы ожидаем, что квантовая гравитация возьмет верх».

Возможно, все мельчайшие объекты во Вселенной примерно равны планковской длине.

Эта история предоставлена ​​LiveScience, сайтом-партнером SPACE.com. Следите за сообщениями Клары Московиц в Twitter @ClaraMoskowitz или LiveScience @livescience . Мы также на Facebook и Google+ .

.

Размеры частиц

Размер загрязняющих веществ и частиц обычно описывается в микронах, метрическая единица измерения, где

  • один микрон составляет одну миллионную долю метра
  • 1 микрон = 10 -6 m = 1 мкм

В британских единицах

  • 1 дюйм = 25400 микрон
  • 1 микрон = 1/25400 дюйма

Глаз обычно видит частицы размером более 40 микрон.

Типичный размер загрязняющих веществ и частиц указан ниже. Обратите внимание, что значения сильно различаются в зависимости от того, как обрабатываются продукты. Например, измельчение кукурузного крахмала за 30 минут может уменьшить средний диаметр частиц крахмала с 10 до 0,3 микрон (мкм, 10 -6 мкм). Дальнейшее измельчение может привести к образованию частиц даже меньше 0,1 микрона.

Частица Размер частиц
(микрон)
Сибирская язва 1-5
Антиперспирант 6-10
Асбест 0.7 - 90
Атмосферная пыль 0,001 - 40
Выбросы автомобилей и автомобилей 1 - 150
Бактерии 0,3 - 60
Пляжный песок 100 - 10000
Костная пыль 3 - 300
Бром 0,1 - 0,7
Горящая древесина 0,2 - 3
Кальций-цинковая пыль 0.7-20
Углеродная пыль 0,2 - 10
Двуокись углерода 0,00065
Кайенский перец 15-1000
Цементная пыль 3-100
Глина крупная 2-4
Глина средняя 1-2
Глина мелкая 0,5 - 1
Угольная пыль 1-100
Дымовой уголь 0.08 - 0,2
Кофе 5-400
Горение 0,01 - 0,1
Горение - автомобили, сжигание древесины,
открытое сжигание, промышленные процессы
до 2,5
Тонер копира 0,5 - 15
Кукурузный крахмал 0,1 - 10
Точка (.) 615
Пылевые клещи 100-300
Ушко иглы 1230
Пудра для лица 0.1-30
Удобрение 10-1000
Стекловолоконная изоляция 1-1000
Летучая зола 1-1000
Желатин 5-90
Имбирь 25-40
Стекловата 1000
Зерновая пыль 5-1000
Гравий очень мелкий (0,08 дюйма) 2000
Гравий мелкий (0.16 дюймов) 4000
Гравий, средний (0,3 дюйма) 8000
Гравий, крупный (0,6 - 1,3 дюйма) 15000 - 30000
Гравий, очень крупный (1,3 - 2,5 дюймов) 30000 - 65000
Молотый известняк 10 - 1000
Волосы 5 - 200
Бытовая пыль 0,05 - 100
Человеческие волосы 40 - 300
Human Sneeze 10-100
Увлажнитель 0.9 - 3
Пыль от инсектицидов 0,5 - 10
Железная пыль 4-20
Свинец, производство припоя радиаторов - среднее значение 1,3
Свинец, аккумулятор и свинцовый порошок производство 12-22
Свинцовая пыль 0,1 - 0,7
Капли жидкости 0,5 - 5
Металлургическая пыль 0.1 - 1000
Металлургический дым 0,1 - 1000
Молотая мука, молотая кукуруза 1 - 100
Туман 70 - 350
Форма 3 - 12
Споры плесени 10-30
Горчица 6-10
Масляный дым 0,03 - 1
Один дюйм 25400
Кислород 0.0005
Краски Пигменты 0,1 - 5
Пестициды и гербициды 0,001
Перхоть домашних животных 0,5 - 100
Пыльца 10 - 1000
Радиоактивные осадки 0,1 - 10
Красные кровяные тельца 5 - 10
Канифольный дым 0,01 - 1
Песок очень мелкий (0.0025 дюймов) 62
Песок, мелкий (0,005 дюйма) 125
Песок, средний (0,01 дюйма) 250
Песок, крупный (0,02 дюйма) 500
Песок, очень крупный (0,02 дюйма) 500
Пильная пыль 30-600
Морская соль 0,035 - 0,5
Ил крупный (0,0015) 37
Ил средний (0.0006 - 0,0012 дюйма) 16-30
Ил мелкий 8-13
Ил очень мелкий 4-8
Чешуйки 0,5 - 10
Дым от природных материалов 0,01 - 0,1
Дым от синтетических материалов 1-50
Тлеющее или горящее растительное масло 0,03 - 0,9
Пыльца испанского мха 150 - 750
Паутина 2–3
Споры растений 3–100
Крахмалы 3–100
Сахар 0.0008 - 0,005
Тальковая пыль 0,5 - 50
Чайная пыль 8-300
Текстильная пыль 6-20
Текстильные волокна 10 - 1000
Табачный дым 0,01 - 4
Типичная атмосферная пыль 0,001 до 30
Вирусы 0,005 - 0,3
Дрожжевые клетки 1-50
  • один микрон составляет одну миллионную долю метра
  • 1 микрон = 10 -6 м
  • 1 микрон = 1000 нанометров

Частицы в воздухе

Частицы в воздухе представляют собой твердые частицы, взвешенные в воздухе.

Более крупные частицы - крупнее 100 мкм
  • предельные скорости> 0,5 м / с
  • быстро выпадают
  • включает град, снег, остатки насекомых, комнатную пыль, агрегаты сажи, крупный песок, гравий и морские брызги
Частицы среднего размера - в диапазоне от 1 до 100 мкм
  • Скорость осаждения более 0,2 ​​м / с
  • оседает медленно
  • включает мелкие кристаллы льда, пыльцу, волосы, крупные бактерии , переносимая ветром пыль, летучая зола, угольная пыль, ил, мелкий песок и мелкая пыль
Мелкие частицы - менее 1 мкм
  • падают медленно, для оседания из спокойной атмосферы требуются дни или годы.В турбулентной атмосфере они могут никогда не осесть
  • могут быть вымыты водой или дождем
  • включает вирусы, мелкие бактерии, металлургические пары, сажу, масляный дым, табачный дым, глина и пары

Опасные частицы пыли

Более мелкие частицы пыли могут быть опасны для человека. Во многих юрисдикциях требуется измерять фракции пыли с определенными размерами частиц в рабочей среде.

Вдыхаемая пыль

Частицы в воздухе, которые могут попасть в нос и рот при нормальном дыхании.Частицы диаметром 100 микрон или меньше.

Торакальная пыль

Частицы, которые проходят через нос и горло, достигая легких. Частицы диаметром 10 мкм и менее. В США называется PM 10 .

Вдыхаемая пыль

Частицы, которые проникают в область газообмена легких. Опасные частицы размером менее 5 мкм . Размер частиц 2,5 мкм (PM 2,5 ) часто используется в США.

Общая допустимая концентрация частиц - строительных материалов, продуктов сгорания, минеральных волокон и синтетических волокон (частицы менее 10 мкм) - определяется EPA (Агентство по охране окружающей среды США)

  • 50 мкг / м 3 (0,000022 гран / фут 3 ) - допустимое воздействие в день в течение 1 года
  • 150 мкг / м 3 (0,000022 гран / фут 3 ) - допустимое воздействие в течение 24 часов
.

Смотрите также