Misa bado ni siri kwa wanafizikia

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Misa ni mojawapo ya dhana za msingi na wakati huo huo za ajabu katika sayansi. Katika ulimwengu wa chembe za msingi, haiwezi kutengwa na nishati. Ni nonzero hata kwa neutrinos, na nyingi ziko katika sehemu isiyoonekana ya Ulimwengu. RIA Novosti anaelezea kile wanafizikia wanajua juu ya wingi na ni siri gani zinazohusishwa nayo.

Kimsingi na jamaa

Katika viunga vya Paris, kwenye makao makuu ya Ofisi ya Kimataifa ya Mizani na Vipimo, kuna silinda iliyotengenezwa kwa aloi ya platinamu na iridiamu yenye uzito wa kilo moja haswa. Hiki ndicho kigezo cha dunia nzima. Misa inaweza kuonyeshwa kwa kiasi na msongamano na inaweza kuzingatiwa kuwa hutumika kama kipimo cha kiasi cha maada katika mwili. Lakini wanafizikia wanaosoma ulimwengu wa nje hawajaridhika na maelezo rahisi kama haya.

Fikiria kusonga silinda hii. Urefu wake hauzidi sentimita nne; walakini, juhudi inayoonekana italazimika kufanywa. Itachukua juhudi zaidi kusonga, kwa mfano, jokofu. Haja ya kutumia nguvu ya fizikia inaelezewa na hali ya miili, na misa inazingatiwa kama mgawo wa kuunganisha nguvu na kuongeza kasi (F = ma).

Misa hutumika kama kipimo sio tu cha mwendo, lakini pia cha mvuto, ambayo hufanya miili kuvutia kila mmoja (F = GMm / R2). Tunapofika kwenye mizani, mshale hukengeuka. Hii ni kwa sababu uzito wa Dunia ni mkubwa sana, na nguvu ya mvuto inatusukuma kwa uso. Kwa mwezi mwepesi, mtu ana uzito mara sita chini.

Mvuto sio chini ya siri kuliko wingi. Dhana ya kwamba wakati miili mikubwa inasonga inaweza kutoa mawimbi ya mvuto ilithibitishwa kwa majaribio tu mnamo 2015 kwenye kigunduzi cha LIGO. Miaka miwili baadaye, uvumbuzi huu ulitunukiwa Tuzo la Nobel.

Kulingana na kanuni ya usawa iliyopendekezwa na Galileo na kusafishwa na Einstein, molekuli za mvuto na zisizo na usawa ni sawa. Inafuata kutoka kwa hii kwamba vitu vikubwa vina uwezo wa kupiga wakati wa nafasi. Nyota na sayari huunda funeli za mvuto karibu nao, ambamo satelaiti za asili na za bandia huzunguka hadi zinaanguka juu ya uso.

Misa inatoka wapi

Wanafizikia wana hakika kwamba chembe za msingi lazima ziwe na wingi. Imethibitishwa kuwa elektroni na vitalu vya ujenzi vya ulimwengu - quarks - vina wingi. Vinginevyo, hawakuweza kuunda atomi na vitu vyote vinavyoonekana. Ulimwengu usio na wingi ungekuwa machafuko ya kiasi cha mionzi mbalimbali, inayokimbia kwa kasi ya mwanga. Hakungekuwa na galaksi, hakuna nyota, hakuna sayari.

Lakini chembe hupata wapi wingi wake?

"Wakati wa kuunda Modeli ya Kawaida katika fizikia ya chembe - nadharia inayoelezea mwingiliano wa sumakuumeme, dhaifu na wenye nguvu wa chembe zote za msingi, shida kubwa ziliibuka. Mfano huo ulikuwa na tofauti zisizoweza kuepukika kwa sababu ya uwepo wa wingi wa chembe," anasema Alexander Studenikin. Daktari wa Sayansi, kwa RIA Novosti. Profesa wa Idara ya Fizikia ya Kinadharia, Idara ya Fizikia, Chuo Kikuu cha Jimbo la Lomonosov Moscow.

Suluhisho lilipatikana na wanasayansi wa Ulaya katikati ya miaka ya 1960, wakipendekeza kwamba kuna uwanja mwingine katika asili - moja ya scalar. Inaenea Ulimwengu mzima, lakini ushawishi wake unaonekana tu katika kiwango kidogo. Chembe zinaonekana kukwama ndani yake na hivyo kupata wingi.

Sehemu ya ajabu ya scalar iliitwa baada ya mwanafizikia wa Uingereza Peter Higgs, mmoja wa waanzilishi wa Standard Model. Boson, chembe kubwa inayotokea kwenye uwanja wa Higgs, pia ina jina lake. Iligunduliwa katika 2012 katika majaribio katika Collider Kubwa ya Hadron huko CERN. Mwaka mmoja baadaye, Higgs alitunukiwa Tuzo ya Nobel pamoja na François Engler.

Kuwinda roho

Chembe-ghost - neutrino - pia ilibidi itambuliwe kama kubwa. Hii ni kutokana na uchunguzi wa fluxes ya neutrino kutoka Sun na mionzi ya cosmic, ambayo haikuweza kuelezewa kwa muda mrefu. Ilibadilika kuwa chembe inaweza kubadilika kuwa majimbo mengine wakati wa harakati, au kuzunguka, kama wanafizikia wanasema. Hii haiwezekani bila misa.

"Neutrinos za elektroniki, ambazo huzaliwa, kwa mfano, katika mambo ya ndani ya Jua, kwa maana kali haziwezi kuchukuliwa kuwa chembe za msingi, kwa kuwa wingi wao hauna maana ya uhakika. Lakini kwa mwendo, kila mmoja wao anaweza kuchukuliwa kuwa ni superposition ya chembe za msingi (pia huitwa neutrinos) na wingi m1, m2, m3 Kwa sababu ya tofauti katika kasi ya neutrinos molekuli, detector hutambua si tu neutrinos elektroni, lakini pia neutrinos ya aina nyingine, kama vile muonic na tau neutrinos. Hii ni matokeo ya mchanganyiko na oscillations iliyotabiriwa mnamo 1957 na Bruno Maksimovich Pontecorvo, "anafafanua Profesa Studenikin.

Imeanzishwa kuwa wingi wa neutrino hauwezi kuzidi sehemu ya kumi ya volt ya elektroni. Lakini maana kamili bado haijulikani. Wanasayansi wanafanya hivi katika jaribio la KATRIN katika Taasisi ya Teknolojia ya Karlsruhe (Ujerumani), lililozinduliwa Juni 11.

"Swali la ukubwa na asili ya wingi wa neutrino ni mojawapo ya kuu. Suluhisho lake litakuwa msingi wa maendeleo zaidi ya mawazo yetu kuhusu muundo," profesa anahitimisha.

Inaweza kuonekana kuwa, kwa kanuni, kila kitu kinajulikana juu ya wingi, inabakia kufafanua nuances. Lakini hii sivyo. Wanafizikia wamekadiria kwamba maada, ambayo yanakubalika kwa uchunguzi wetu, inachukua asilimia tano tu ya wingi wa maada katika ulimwengu. Zingine ni jambo dhahania la giza na nishati, ambayo haitoi chochote na kwa hivyo haijasajiliwa. Je! sehemu hizi zisizojulikana za ulimwengu zinajumuisha chembe gani, muundo wao ni nini, zinaingiliana vipi na ulimwengu wetu? Vizazi vijavyo vya wanasayansi vitalazimika kubaini.