Научно-эзотерические основы мироздания. Жить, чтобы знать. Книга 2
Шрифт:
Теорию кварков выдвинули в 1964 году. Экспериментальное подтверждение существования двух кварков, составляющих протон (верхнего и нижнего кварков) было получено в начале 1970-х годов. Когда экспериментально было доказано наличие двух частиц в протоне, американский физик Гелл-Манн назвал их кварками.
Вначале кварки были трех сортов, или, как говорят физики, «ароматов»: верхний, нижний и странный. При этом термин «аромат» рассматривают как специальное квантовое число, характеризующее тип кварка. К концу 1970-х теория расширила число кварков до шести, разбив их на три пары: верхний – нижний, очарованный – странный, истинный – красивый. Не удивляйтесь
К началу 1990-х годов в лаборатории Ферми предположили существование шестого, истинного кварка.
Из кварков, образно говоря, и состоят почти все известные элементарные частицы. По мнению ученых, кварки объединяются в элементарные частицы благодаря глюонам. Скорее всего, гипотетические кварки и есть гипотетические амеры Демокрита.
Итак, атомные ядра всех без исключения элементов состоят из протонов и нейтронов.
Силы между нейтроном и протоном образуют взаимодействие неэлектромагнитной природы. И они настолько велики, что это взаимодействие назвали сильным ядерным взаимодействием. Сильное взаимодействие между двумя протонами в 1038 раз мощнее, чем гравитационное взаимодействие между ними.
Правда, действуют эти силы только на очень близком расстоянии, равном примерно двум-трем диаметрам нейтрона, и не существуют вне ядра.
Эти нейтроны и протоны находятся в непрерывном движении. Обладая, как и электроны, квантовой природой, нейтроны реагируют на ограничение в пространстве увеличением скорости вращения, а так как им отводится более ограниченный объем, чем электронам, их скорость очень высока – около 100 тысяч км/с.
И если бы мы заглянули в атом железа, мы увидели бы, что двадцать шесть электронных облачков в стремительном вихре вращаются вокруг ядра, состоящего из двадцати шести протонов и тридцати нейтронов, которые, в свою очередь, в бешеном ритме танцуют ламбаду, причем танцоры чередуются, и пары меняются.
Уму непостижимо, как им удается не толкаться и не путаться в парах на такой сумасшедшей скорости. Непонятно, почему не сталкиваются друг с другом электроны, проносящиеся по своим орбитам вокруг ядра на огромной скорости [13].
Этот многослойный бушующий мир состоит из субатомных частиц, движущихся по различным орбитам с дикой скоростью, «танцующих» замечательный танец жизни под музыку, которую кто-то сочинил. А ведь речь идет о железе!
Невольно напрашивается вопрос: кто сочинил музыку для удивительного танца субатомных частиц, кто задал информационную программу и научил пары танцевать, в какой момент начался этот танец? Иными словами: как образуется материя, кто ее создал, когда это случилось? Каким образом и из чего образовался протон, как атом жизни? Следуя теории относительности, протон должен образоваться из энергии.
Чтобы подтвердить возможность образования материальных частиц из энергии и получить новые частицы, ученые проводят исследования на ускорителях частиц.
Эксперименты на БАК
Высокоэнергетические столкновения субатомных частиц – основной метод, который используют физики для изучения их свойств, и по этой причине физика частиц также носит название физики высоких энергий. Кинетическая энергия обеспечивается в огромных (достигающих в окружности нескольких километров) ускорителях частиц, в которых частицы разгоняются до скорости, близкой к скорости света, а затем сталкиваются с другими частицами.
Энергия, заключенная в массах сталкивающихся частиц, преобразуется частично в кинетическую энергию других участников столкновения, а частично – в массы новых частиц. Вот эти новые частицы и интересуют исследователей в первую очередь.
Рассмотренный этап эксперимента называется подготовкой. Свойства частицы нельзя определить вне зависимости от самого процесса подготовки. Если в подготовку вносятся изменения, свойства частицы тоже изменяются.
Возникновение материальных частиц из чистой энергии является прекрасным подтверждением правильности положения ОТО, утверждающей, что масса – это одна из форм энергии [13].
С целью получения и изучения новых частиц ученые начали разгонять почти до скорости света потоки протонов, направленные навстречу друг другу. Ускорители таких встречных потоков называются коллайдерами.
Столкновения частиц – основной экспериментальный метод для изучения их свойств и взаимодействий, и красивые линии, спирали и дуги, зафиксированные на информационных носителях, имеют первостепенное значение для современной физики. Подвергая математическому анализу следы частиц, ученые могут говорить о свойствах этих частиц; при этом часто используют компьютеры, ибо анализ очень сложен. Все эти процессы составляют акт измерения.
В начале XXI века в Цюрихе совместными усилиями Германии, Франции и России был создан самый мощный на сегодня Большой адронный коллайдер (БАК), который представляет собой 27-километровое электромагнитное кольцо, закопанное на глубине 100 метров. Его создание обошлось в 2 миллиарда долларов (см. фото на вклейке).
В конце 2010 года появилось сообщение о том, что ученые провели первый «полнометражный» эксперимент на БАК – разогнали встречные пучки протонов до энергий в 3,5 тетраэлектронвольта. В результате энергия столкновения достигла небывалой величины – 7 тетраэлектронвольт.
По замыслу ученых, БАК позволит им смоделировать Большой взрыв, то есть сотворить так называемую кварк-глюонную плазму. Это невероятно горячий (до 10 триллионов °С) «суп» из протоматерии. В таком состоянии, по мнению ученых, Вселенная находилась через доли наносекунды после своего рождения.
Имитируя на Большом адронном коллайдере состояние Вселенной через доли наносекунды после ее рождения, ученые хотят узнать, как образуется материя. Они надеются «сотворить» материю, то есть добиться того, что кварки и глюоны объединятся в наделенные массой протон и нейтрон. Каким образом появляется масса? Это вопрос вопросов. Разбить протон на кварки оказалось проще, чем наоборот. Разрушать всегда легче, чем собирать.
По мнению ученых, должна появиться некая гипотетическая квазичастица (квази – почти), так называемый бозон Хиггса, который заставит глюоны собрать кварки в протон, наделив его массой. Если это удастся, то они, ученые, «сотворят» материю и разберутся в природе сильного взаимодействия.
За счет столкновения пучков протонов ученым удалось имитировать состояние легкой кварк-глюонной плазмы, которое моделирует праматерию через 10–34 секунды после Большого взрыва. Но праматерия не обладает массой. Не обнаружив желанного бозона Хиггса, ученые стали разгонять и сталкивать тяжелые ионы свинца, благодаря чему получили состояние тяжелой кварк-глюонной плазмы, моделирующей праматерию через 10–11 секунды после Большого взрыва, то есть гораздо позднее. Но она по-прежнему не обладает массой. Бозон Хиггса так и не обнаружился, материи из праматерии пока так и не получилось. Только энергия, движущаяся в миллиарды раз более интенсивно, чем она движется в центре Солнца. Наука пока не сумела продублировать Творца!