Масса дагы эле физиктер үчүн табышмак бойдон калууда

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-16 16:10

Масса илимдеги фундаменталдуу жана ошол эле учурда сырдуу түшүнүктөрдүн бири. Элементардык бөлүкчөлөр дүйнөсүндө аны энергиядан бөлүп кароого болбойт. Ал нейтрино үчүн да нөлгө барабар эмес жана анын көбү Ааламдын көрүнбөгөн бөлүгүндө жайгашкан. РИА Новости физиктер масса тууралуу эмнелерди билишерин жана аны менен кандай сырлар байланышы бар экенин айтып берет.

Салыштырмалуу жана элементардык

Париждин чет жакаларында Эл аралык таразалар жана елчемдер бюросунун штаб-квартирасында платина менен иридий эритмесинен жасалган салмагы туура бир килограмм келген цилиндр бар. Бул бүткүл дүйнө үчүн стандарт болуп саналат. Масса көлөмү жана тыгыздыгы менен көрсөтүлүшү мүмкүн жана ал денедеги заттын көлөмүнүн өлчөмү катары кызмат кылат деп эсептесе болот. Бирок микродүйнөнү изилдеп жаткан физиктерди мындай жөнөкөй түшүндүрмө канааттандырбайт.

Бул цилиндрди жылдырууну элестетиңиз. Анын бийиктиги төрт сантиметрден ашпайт, ошентсе да, байкаларлык күч-аракет жумшоо керек болот. Ал, мисалы, муздаткычты жылдыруу үчүн дагы көп күч талап кылынат. Физиканын күчүн колдонуу зарылчылыгы телолордун инерциясы менен түшүндүрүлөт, ал эми масса күч менен пайда болгон ылдамданууну (F=ma) бириктирүүчү коэффициент катары каралат.

Масса кыймылдын гана эмес, ошондой эле денелерди бири-бирин өзүнө тартып турган тартылуу күчүн да аткарат (F = GMm / R2). Таразага келгенде жебе четтеп кетет. Себеби Жердин массасы абдан чоң жана тартылуу күчү түз мааниде бизди жер бетине түртөт. Жарыкыраак айда адамдын салмагы алты эсе аз болот.

Тартылуу күчү массадан кем эмес сырдуу. Кээ бир өтө чоң денелер кыймылдап жатканда гравитациялык толкундарды чыгара алат деген божомол LIGO детекторунда 2015-жылы гана эксперименталдык түрдө тастыкталган. Эки жылдан кийин бул ачылыш Нобель сыйлыгына татыктуу болгон.

Галилео сунуштаган жана Эйнштейн тарабынан такталган эквиваленттүүлүк принцибине ылайык, гравитациялык жана инерциялык массалар барабар. Мындан массалык объектилер мейкиндик-убакытты ийүүгө жөндөмдүү экени келип чыгат. Жылдыздар жана планеталар алардын айланасында гравитациялык воронкаларды түзүшөт, анда табигый жана жасалма спутниктер жер бетине түшкөнгө чейин айланат.

Масса кайдан келет

Физиктер элементардык бөлүкчөлөрдүн массасы болушу керек экенине ынанышат. Электрондун жана ааламдын курулуш материалы – кварктардын массасы бар экени далилденген. Антпесе атомдорду жана көрүнгөн бардык заттарды пайда кыла алышмак эмес. Массасы жок аалам жарыктын ылдамдыгы менен учуп бараткан түрдүү нурлануунун кванттарынын башаламандыгы болмок. Галактикалар, жылдыздар, планеталар болмок эмес.

Бирок бөлүкчө массасын кайдан алат?

"Бүткүл элементардык бөлүкчөлөрдүн электромагниттик, алсыз жана күчтүү өз ара аракеттенүүсүн сүрөттөгөн теорияны - бөлүкчөлөр физикасында Стандарттык моделди түзүүдө чоң кыйынчылыктар пайда болгон. Модель бөлүкчөлөрдүн нөлгө барабар эмес массаларынын болушуна байланыштуу болтурбоочу дивергенцияларды камтыган", - дейт Александр Студеникин. илимдин доктору, РИА Новостиге Ломоносов атындагы Москва мамлекеттик университетинин физика кафедрасынын теориялык физика кафедрасынын профессору.

Чечим 1960-жылдардын орто ченинде европалык илимпоздор тарабынан табылып, табиятта дагы башка - скалярдык талаа бар деп болжолдошот. Ал бүт ааламды камтыйт, бирок анын таасири микро деңгээлде гана байкалат. Бөлүкчөлөр ага тыгылып, ошентип масса алып жаткандай.

Табышмактуу скалярдык талаа стандарт моделдин негиздөөчүлөрүнүн бири, британиялык физик Питер Хиггстин атынан аталган. Бозон, Хиггс талаасында пайда болгон чоң бөлүкчө да анын атын алып жүрөт. Ал 2012-жылы CERNдеги Чоң Адрон Коллайдериндеги эксперименттерде табылган. Бир жылдан кийин Хиггс Франсуа Энглер менен бирге Нобель сыйлыгы ыйгарылган.

Ghost Hunting

Бөлүкчө-арбак - нейтрино да массалык деп таанылышы керек болчу. Бул Күндөн жана космостук нурлардан келген нейтрино агымдарына байкоолордон улам келип чыккан, муну көпкө чейин түшүндүрүүгө болбойт. Бөлүкчө кыймыл учурунда башка абалга же физиктер айткандай термелүүгө жөндөмдүү экени белгилүү болду. Массасыз бул мүмкүн эмес.

Мисалы, Күндүн ички бөлүгүндө жаралган электрондук нейтринолорду катуу мааниде элементардык бөлүкчөлөр деп кароого болбойт, анткени алардын массасы белгилүү бир мааниге ээ эмес. Бирок кыймылда алардын ар бири бирдик катары каралышы мүмкүн. массалары m1, m2, m3 болгон элементардык бөлүкчөлөрдүн (нейтрино деп да аталат) суперпозициясы. Массалык нейтринолордун ылдамдыгынын айырмачылыгынан улам детектор электрон нейтринолорду гана эмес, мюондук жана тау нейтрино сыяктуу башка типтеги нейтринолорду да аныктайт. Бул 1957-жылы Бруно Максимович Понтекорво тарабынан алдын ала айтылган аралашуу жана термелүүлөрдүн натыйжасы, - деп түшүндүрөт профессор Студеникин.

Нейтринонун массасы электрон вольттун ондон экисинен ашпашы аныкталды. Бирок так мааниси азырынча белгисиз. Окумуштуулар муну Карлсруэ технологиялык институтунда (Германия) 11-июнда башталган KATRIN экспериментинде жасап жатышат.

«Нейтрино массасынын чоңдугу жана табияты жөнүндөгү маселе негизги маселелердин бири болуп саналат, анын чечилиши структура тууралуу биздин идеяларыбызды мындан ары өнүктүрүү үчүн негиз болуп кызмат кылат», - деп жыйынтыктайт профессор.

Бул, негизинен, баары масса жөнүндө белгилүү болуп көрүнөт, ал нюанстарды тактоо үчүн калды. Бирок бул андай эмес. Физиктер биздин байкообузга ылайыктуу болгон материя ааламдагы зат массасынын беш пайызын гана ээлей турганын эсептеп чыгышкан. Калганы гипотетикалык караңгы зат жана энергия, алар эч нерсе чыгарбайт, ошондуктан катталбайт. Ааламдын бул белгисиз бөлүктөрү кандай бөлүкчөлөрдөн турат, алардын түзүлүшү кандай, алар биздин дүйнө менен кандай байланышта? Муну окумуштуулардын кийинки муундары аныкташы керек.