Хамгийн хөнгөн бөгөөд хамгийн их масстай энгийн бөөмс. Орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг бөөмс юу вэ?

Атомоос жижиг хэсгүүдийн талаар бид юу мэддэг вэ? Орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг бөөмс гэж юу вэ?

Бидний эргэн тойрон дахь ертөнц ...Бидний хэн нь түүний сэтгэл татам гоо үзэсгэлэнг биширээгүй вэ? Олон тэрбум анивчиж буй нууцлаг одод, нарны зөөлөн гэрлийн илчээр бүрхэгдсэн ёроолгүй шөнийн тэнгэр. Маргад эрдэнийн талбай, ой мод, шуургатай гол мөрөн, далай тэнгисийн өргөн уудам. Сүр жавхлант уулсын гялалзсан оргилууд, намбалаг уулын нуга. Үүр цайхад өглөөний шүүдэр, булбулын трилли. Анхилуун сарнай, урсгалын чимээгүй чимээ. Нар жаргах, хус ойн намуухан чимээ...

Бидний эргэн тойрон дахь ертөнцөөс илүү үзэсгэлэнтэй зүйлийг төсөөлөх боломжтой юу?! Илүү хүчирхэг, гайхалтай юу? Үүний зэрэгцээ, илүү эмзэг, тендер үү? Энэ бүхэн бидний амьсгалж, хайрлаж, баярлаж, баярлаж, зовж, гуниглаж суудаг хорвоо... Энэ бүхэн бол бидний ертөнц. Бидний амьдарч буй, бидний мэдэрдэг, харж байгаа, ямар нэгэн байдлаар ойлгодог ертөнц.

Гэсэн хэдий ч энэ нь эхлээд харахад санагдахаас хамаагүй илүү олон талт, төвөгтэй юм. Уян хатан ногоон зүлгэн өвс, маргад эрдэнийн дээл өмссөн өтгөн мод, мөчир дээр нь маш олон навчисгүй, алтан наран шарлагын газар - олон тооны гялалзсан үр тариагүй бол өтгөн нуганууд гарч ирэхгүй гэдгийг бид мэднэ. зуны туяанд хөл нүцгэн шаржигнах элс.зөөлөн нар. Том нь үргэлж жижигээс бүрддэг. Жижиг - бүр ч жижиг. Мөн энэ дараалалд хязгаарлалт байхгүй байх.

Тиймээс өвсний ир, элсний ширхэгүүд нь атомаас үүссэн молекулуудаас бүрддэг. Бидний мэдэж байгаагаар атомууд нь энгийн тоосонцор - электрон, протон, нейтрон агуулдаг. Гэхдээ тэдгээрийг эцсийн эрх мэдэл гэж тооцдоггүй. Орчин үеийн шинжлэх ухаан протон ба нейтронууд нь жишээлбэл, таамагласан энергийн багцууд - кваркуудаас бүрддэг гэж мэдэгддэг. Үүнээс ч жижиг бөөмс байдаг гэсэн таамаглал байдаг - преон, үл үзэгдэх, үл мэдэгдэх, гэхдээ таамагласан.

Молекул, атом, электрон, протон, нейтрон, фотон гэх мэт ертөнц. ихэвчлэн дууддаг бичил ертөнц. Тэр бол үндэс суурь юм макро ертөнц- манай гариг ​​дээрх хүний ​​ертөнц, үүнтэй дүйцэх тоо хэмжээ ба мега ертөнц- од, галактик, орчлон ертөнц, сансар огторгуйн ертөнц. Эдгээр бүх ертөнцүүд хоорондоо холбоотой бөгөөд нэг нь нөгөөгүйгээр оршин тогтнодоггүй.

Бид анхны экспедицийн тайландаа мега ертөнцтэй аль хэдийн танилцсан "Орчлон ертөнцийн амьсгал. Анхны аялал"Бид алс холын галактикууд болон орчлон ертөнцийн тухай ойлголттой болсон. Тэрхүү аюултай аялалдаа бид харанхуй матери, харанхуй энергийн ертөнцийг нээж, хар нүхний гүнд нэвтэрч, гялалзсан квазаруудын оргилд хүрч, Их тэсрэлтээс дутахгүй Big Crunch-аас гайхамшигтайгаар зугтсан. Орчлон ертөнц бүх гоо үзэсгэлэн, сүр жавхлангаараа бидний өмнө гарч ирэв. Бид аяллын явцад одод, галактикууд бие даан гарч ирдэггүй, харин бөөмс, атомуудаас хэдэн тэрбум жилийн турш шаргуу бий болдгийг ойлгосон.

Бидний эргэн тойрон дахь бүх ертөнцийг бүрдүүлдэг бөөмс ба атомууд юм. Тэдгээр нь тоо томшгүй олон, олон янзын хослолоороо бидний өмнө үзэсгэлэнтэй Голланд сарнай хэлбэрээр эсвэл Төвдийн хад чулууны хатуу овоолго хэлбэрээр гарч ирж болно. Бидний харж буй бүх зүйл эдгээр нууцлаг хүмүүсийн нууцлаг төлөөлөгчдөөс бүрддэг бичил ертөнц.Яагаад "нууцлаг", яагаад "нууцлаг" гэж? Харамсалтай нь хүн төрөлхтөн энэ ертөнц болон түүний төлөөлөгчдийн талаар маш бага мэддэг хэвээр байна.

Бичил ертөнцийн талаарх орчин үеийн шинжлэх ухааныг электрон, протон, нейтроныг дурдахгүй бол төсөөлөхийн аргагүй. Физик, химийн талаархи аливаа лавлах материалд бид тэдгээрийн массыг аравтын ес дэх орон, цахилгаан цэнэг, ашиглалтын хугацаа гэх мэт нарийвчлалтай олох болно. Жишээлбэл, эдгээр лавлах номнуудын дагуу электрон нь 9.10938291(40) x 10 -31 кг масстай, цахилгаан цэнэг нь хасах 1.602176565(35) x 10 -19 C, амьдралын хугацаа нь хязгааргүй буюу дор хаяж 4.6 x 10 байна. 26 жил (Википедиа).

Электроны параметрүүдийг тодорхойлох нарийвчлал нь гайхалтай бөгөөд соёл иргэншлийн шинжлэх ухааны ололт амжилтаар бахархах нь бидний зүрх сэтгэлийг дүүргэдэг! Үүний зэрэгцээ зарим эргэлзээ төрж байгаа нь үнэн бөгөөд та хичнээн хичээсэн ч салж чадахгүй. Электроны массыг нэг килограммын тэрбум тэрбум тэрбумтай тэнцэх массыг тодорхойлох, тэр ч байтугай аравтын ес дэх орон хүртэл жинлэх нь электроны амьдрах хугацааг 4,600,000,000,000,000,000,000,000-аар хэмжихтэй адил амар зүйл биш гэдэгт би итгэдэг. 000 жил.

Түүнээс гадна энэ электроныг хэн ч хараагүй. Хамгийн орчин үеийн микроскопууд нь зөвхөн атомын цөмийг тойрсон электрон үүлийг л харах боломжийг олгодог бөгөөд үүний дотор эрдэмтдийн үзэж байгаагаар электрон асар хурдтай хөдөлдөг (Зураг 1). Бид электроны хэмжээ, түүний хэлбэр, эргэлтийн хурдыг яг таг мэдэхгүй байна. Бодит байдал дээр бид электрон, түүнчлэн протон, нейтроны талаар маш бага мэддэг. Бид зөвхөн таамаглаж, таамаглаж чадна. Харамсалтай нь өнөөдөр бидний хийж чадах бүх зүйл энэ.

Цагаан будаа. 1. 2009 оны 9-р сард Харьковын Физик технологийн дээд сургуулийн физикчдийн авсан электрон үүлний гэрэл зураг

Гэхдээ электрон эсвэл протон бол аливаа бодисын атомыг бүрдүүлдэг хамгийн жижиг энгийн бөөмс юм. Хэрэв бидний бичил ертөнцийг судлах техникийн хэрэгсэл нь бөөмс, атомыг харах боломжийг бидэнд олгохгүй байгаа бол бид өөр зүйлээс эхлэх болно. О илүү их, илүү алдартай юу? Жишээлбэл, молекулаас! Энэ нь атомуудаас бүрддэг. Молекул бол илүү том, илүү ойлгомжтой объект бөгөөд үүнийг илүү гүнзгий судлах боломжтой.

Харамсалтай нь би чамайг дахиад л урмыг хугалмаар байна. Молекулууд нь зөвхөн цаасан дээр хийсвэр томъёо, тэдгээрийн төсөөлж буй бүтцийн зураг хэлбэрээр ойлгомжтой байдаг. Атомуудын хооронд тодорхой холбоо бүхий молекулын тодорхой дүрсийг бид хараахан олж авч чадахгүй байна.

2009 оны 8-р сард атомын хүчний микроскопийн технологийг ашиглан Европын судлаачид анх удаа нэлээд том пентацений молекулын (C 22 H 14) бүтцийг дүрсэлж чадсан. Хамгийн орчин үеийн технологи нь энэхүү нүүрсустөрөгчийн бүтцийг тодорхойлдог зөвхөн таван цагираг, түүнчлэн нүүрстөрөгч ба устөрөгчийн атомын цэгүүдийг ялгах боломжийг олгосон (Зураг 2). Энэ бол одоохондоо бидний хийж чадах зүйл...

Цагаан будаа. 2. Пентацений молекулын бүтцийн дүрслэл (дээд талд)

болон түүний зураг (доор)

Нэг талаас, олж авсан гэрэл зургууд нь молекулуудын бүтэц, бүтцийг дүрсэлсэн химич эрдэмтдийн сонгосон зам нь эргэлзээ төрүүлэхээ больсон гэдгийг батлах боломжийг олгодог, гэхдээ нөгөө талаас бид зөвхөн таах боломжтой.

Эцсийн эцэст, молекул дахь атомууд ба атом дахь элементийн хэсгүүдийн холболт хэрхэн үүсдэг вэ? Эдгээр атом ба молекулын холбоо яагаад тогтвортой байдаг вэ? Тэд яаж бүрэлдэж байна, ямар хүчнүүд тэднийг дэмжиж байна вэ? Электрон, протон, нейтрон ямар харагддаг вэ? Тэдний бүтэц ямар байдаг вэ? Атомын цөм гэж юу вэ? Протон ба нейтрон хоёр нэг орон зайд хэрхэн зэрэгцэн оршдог вэ, яагаад үүнээс электроныг үгүйсгэдэг вэ?

Энэ төрлийн асуултууд зөндөө байна. Хариултууд бас. Олон хариултууд нь зөвхөн шинэ асуултуудыг бий болгодог таамаглал дээр тулгуурладаг нь үнэн.

Би бичил ертөнцийн нууцад нэвтрэх анхны оролдлогууд нь орчин үеийн шинжлэх ухаанд бичил ертөнцийн объектуудын бүтэц, тэдгээрийн үйл ажиллагааны зарчим, тэдгээрийн харилцан холболт, харилцааны тогтолцооны талаархи суурь мэдлэгийг нэлээд өнгөцхөн танилцуулсан юм. Хүн төрөлхтөн атомын цөм ба түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүд болох электрон, протон, нейтрон хэрхэн бүтэцтэй байдгийг одоо болтол тодорхой ойлгоогүй байгаа нь тогтоогдсон. Бид атомын цөм задрах явцад юу болдог, энэ үйл явцын урт хугацааны явцад ямар үйл явдал тохиолдож болох талаар зөвхөн ерөнхий ойлголттой байдаг.

Цөмийн урвалын судалгаа нь үйл явцыг ажиглах, туршилтаар олж авсан тодорхой шалтгаан-үр дагаврын холбоог тогтоох замаар хязгаарлагдаж байв. Судлаачид зөвхөн тодорхойлж сурсан зан байдалнэг буюу өөр нөлөөн дор тодорхой бөөмсийн . Тэгээд л болоо! Тэдний бүтцийг ойлгохгүйгээр, харилцан үйлчлэлийн механизмыг илчлэхгүйгээр! Зөвхөн зан авир! Энэхүү зан төлөвт үндэслэн тодорхой параметрүүдийн хамаарлыг тодорхойлж, илүү чухал ач холбогдолтой бол эдгээр туршилтын өгөгдлийг олон түвшний математикийн томъёонд оруулсан болно. Энэ бол бүхэл бүтэн онол юм!

Харамсалтай нь энэ нь атомын цахилгаан станц, янз бүрийн хурдасгуур, мөргөлдөөн, цөмийн бөмбөг бүтээх ажлыг зоригтой эхлүүлэхэд хангалттай байсан. Цөмийн үйл явцын талаар анхан шатны мэдлэг олж авсны дараа хүн төрөлхтөн тэр даруй өөрийн мэдэлд байгаа хүчирхэг эрчим хүчийг эзэмшихийн төлөө урьд өмнө байгаагүй өрсөлдөөнд оров.

Цөмийн хүчин чадалтай орнуудын тоо үсрэнгүй өсөв. Асар их хэмжээний цөмийн пуужингууд найрсаг бус хөршүүд рүүгээ сүрдүүлэн харав. Атомын цахилгаан станцууд бий болж, тасралтгүй хямд цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэж эхлэв. Цөмийн бүтээн байгуулалтад маш их мөнгө зарцуулж, улам олон шинэ загвар гаргаж байв. Шинжлэх ухаан нь атомын цөмийг судлахыг хичээж, хэт орчин үеийн бөөмийн хурдасгууруудыг эрчимтэй бүтээжээ.

Гэсэн хэдий ч энэ бодис атомын бүтэц, түүний цөмд хүрч чадаагүй юм. Илүү олон шинэ тоосонцор хайх хүсэл тэмүүлэл, Нобелийн дүрийг эрэлхийлэх нь атомын цөм, түүнд багтсан бөөмсийн бүтцийг гүнзгий судлах ажлыг ар тал руугаа түлхэв.

Гэвч цөмийн үйл явцын талаархи өнгөц мэдлэг нь цөмийн реакторуудын үйл ажиллагааны явцад шууд сөрөг байдлаар илэрч, хэд хэдэн нөхцөл байдалд аяндаа цөмийн гинжин урвал үүсэхэд хүргэв.

Энэхүү жагсаалт нь аяндаа үүссэн цөмийн урвалын огноо, байршлыг харуулж байна.

1945.08.21. АНУ, Лос Аламосын үндэсний лаборатори.

1946.05.21. АНУ, Лос Аламосын үндэсний лаборатори.

1953.03.15. ЗХУ, Челябинск-65, ТХГН-ийн "Маяк".

1953.04.21. ЗХУ, Челябинск-65, ТХГН-ийн "Маяк".

1958.06.16. АНУ, Оак Ридж, Радиохимийн үйлдвэр Y-12.

1958.10.15. Югослав, Б.Кидрихийн хүрээлэн.

1958.12.30. АНУ, Лос Аламосын үндэсний лаборатори.

1963.01.03. ЗХУ, Томск-7, Сибирийн химийн үйлдвэр.

1964.07.23. АНУ, Вудревер, Радиохимийн үйлдвэр.

1965.12.30. Бельги, Мол.

1968.03.05. ЗХУ, Челябинск-70, VNIITF.

1968 оны 12 сарын 10. ЗХУ, Челябинск-65, ТХГН-ийн "Маяк".

1971.05.26. ЗХУ, Москва, Атомын энергийн хүрээлэн.

1978.12.13. ЗХУ, Томск-7, Сибирийн химийн үйлдвэр.

1983.09.23. Аргентин, РА-2 реактор.

1997.05.15. ОХУ, Новосибирск, химийн баяжмалын үйлдвэр .

1997.06.17. Орос, Саров, VNIIEF.

1999.09.30. Япон, Токаймура, Цөмийн түлшний үйлдвэр.

Энэ жагсаалтад цөмийн зэвсгийн агаарын болон усан доорх тээвэрлэгчтэй холбоотой олон тооны осол, цөмийн түлшний эргэлтийн үйлдвэрүүдэд гарсан осол, атомын цахилгаан станцын осол, цөмийн болон термоядролын бөмбөг турших явцад гарсан онцгой тохиолдлуудыг нэмэх шаардлагатай. Чернобыль, Фукушимагийн эмгэнэлт явдал бидний ой санамжинд үүрд үлдэх болно. Эдгээр гамшиг, онцгой байдлын улмаас олон мянган хүн нас барсан. Мөн энэ нь таныг маш нухацтай бодоход хүргэдэг.

Дэлхийг хоромхон зуурт тасралтгүй цацраг идэвхт бүс болгон хувиргах атомын цахилгаан станцуудыг ажиллуулна гэсэн бодол л аймшигтай. Харамсалтай нь эдгээр айдас нь үндэслэлтэй юм. Юуны өмнө цөмийн реакторыг бүтээгчид өөрсдийн ажилд суурь мэдлэг биш, харин бөөмсийн тодорхой математик хамаарал, зан үйлийн талаархи мэдэгдэл, үүний үндсэн дээр аюултай цөмийн бүтцийг бий болгосон.. Эрдэмтдийн хувьд цөмийн урвал нь тодорхой арга хэмжээ, шаардлагыг хангасан тохиолдолд ажилладаг нэгэн төрлийн "хар хайрцаг" хэвээр байна.

Гэвч энэ “хайрцаг”-т ямар нэгэн зүйл тохиолдож эхэлбэл энэ “ямар нэгэн зүйл” зааварт тодорхойлогдоогүй, олж авсан мэдлэгийнхээ хүрээнээс хэтэрвэл бид өөрсдийн баатарлаг үйлс, оюуны бус хөдөлмөрөөс гадна юуг ч эсэргүүцэж чадахгүй. өрнөж буй цөмийн гамшигт. Олон хүмүүс ойртож буй аюулыг даруухан хүлээж, аймшигт, үл ойлгогдох үр дагаварт бэлдэж, аюулгүй зайд шилжихээс өөр аргагүйд хүрч байна. Цөмийн мэргэжилтнүүд ихэнх тохиолдолд мөрөө хавчиж, залбирч, дээд гүрнүүдийн тусламжийг хүлээж байдаг.

Хамгийн орчин үеийн технологиор зэвсэглэсэн Японы цөмийн эрдэмтэд Фукушима дахь эрчим хүч нь удаан зогссон атомын цахилгаан станцыг зогсоож чадахгүй хэвээр байна. Тэд 2013 оны 10-р сарын 18-нд гүний усны цацрагийн хэмжээ нормоос 2500 дахин давсан гэдгийг л хэлж чадна. Нэг өдрийн дараа усан дахь цацраг идэвхт бодисын хэмжээ бараг 12,000 дахин нэмэгджээ! Яагаад?! Японы мэргэжилтнүүд энэ асуултад хариулж, эдгээр үйл явцыг зогсоож чадахгүй байна.

Атомын бөмбөг бүтээх эрсдэл ямар нэгэн байдлаар үндэслэлтэй хэвээр байв. Дэлхий дээрх цэрэг-улс төрийн хурцадмал байдал нь дайтаж буй орнуудаас урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй хамгаалалт, довтолгоог шаарддаг. Нөхцөл байдалд захирагдаж, цөмийн судлаачид энгийн бөөмс, атомын цөмийн бүтэц, үйл ажиллагааны нарийн ширийнийг судлахгүйгээр эрсдэлд орсон.

Гэсэн хэдий ч энхийн цагт бүх төрлийн атомын цахилгаан станц, коллайдер барих ажлыг эхлүүлэх шаардлагатай байв зөвхөн нөхцөлөөр, Юу Шинжлэх ухаан нь атомын цөм, электрон, нейтрон, протон, тэдгээрийн хамаарлыг бүрэн ойлгосон.Түүнээс гадна атомын цахилгаан станцуудад цөмийн урвалыг хатуу хянах ёстой. Гэхдээ та зөвхөн сайн мэддэг зүйлээ үнэхээр үр дүнтэй удирдаж чадна. Ялангуяа энэ нь өнөөгийн хамгийн хүчирхэг эрчим хүчний төрөлд хамаарах бол үүнийг хязгаарлахад тийм ч хялбар биш юм. Энэ нь мэдээжийн хэрэг болохгүй. Зөвхөн атомын цахилгаан станц барих үед ч биш.

Одоогийн байдлаар Орос, Хятад, АНУ, Европт 6 өөр мөргөлдөөгч байдаг - бөөмсийн эсрэг урсгалын хүчирхэг хурдасгуурууд нь тэдгээрийг асар их хурдаар хурдасгаж, бөөмсийг бие биетэйгээ мөргөлдөхийн тулд өндөр кинетик энерги өгдөг. Мөргөлдөөний зорилго нь бөөмсийн мөргөлдөөний бүтээгдэхүүнийг судлах явдал бөгөөд тэдгээрийн задралын явцад шинэ бөгөөд өнөөг хүртэл үл мэдэгдэх зүйлийг олж харах боломжтой болно гэж найдаж байна.

Энэ бүхнээс юу гарахыг судлаачид ихэд сонирхож байгаа нь ойлгомжтой. Бөөмийн мөргөлдөх хурд, шинжлэх ухааны судалгааны хуваарилалтын түвшин нэмэгдэж байгаа ч мөргөлдөх бүтцийн талаарх мэдлэг олон жилийн турш ижил түвшинд байсаар ирсэн. Төлөвлөсөн судалгааны үр дүнгийн талаар үндэслэлтэй таамаглал хараахан гараагүй байгаа бөгөөд боломжгүй байна. Санамсаргүй биш. Бид таамагласан үйл явцын нарийн ширийн зүйлийг үнэн зөв, баталгаажуулсан мэдлэгтэй байж л шинжлэх ухааны таамаглал хийх боломжтой гэдгийг бид маш сайн ойлгож байна. Орчин үеийн шинжлэх ухаанд энгийн бөөмсийн талаар ийм мэдлэг хараахан байхгүй байна. Энэ тохиолдолд одоо байгаа судалгааны аргуудын гол зарчим нь "Үүнийг туршиж үзээд юу болохыг харцгаая" гэсэн санал гэж бид үзэж болно. Харамсалтай нь.

Тиймээс өнөөдөр туршилтын хор хөнөөлтэй холбоотой асуудлууд улам бүр олон удаа яригдаж байгаа нь зүйн хэрэг юм. Туршилтын явцад өсөн нэмэгдэж буй манай гарагийг залгих боломжтой микроскоп хар нүхнүүд бий болох тухай асуудал ч биш юм. Би ийм боломж байгаа гэдэгт үнэхээр итгэдэггүй, ядаж оюуны хөгжлийнхөө өнөөгийн түвшин, үе шатанд.

Гэхдээ илүү гүнзгий бөгөөд бодит аюул байна. Жишээлбэл, Том Адрон Коллайдерт протон эсвэл хар тугалганы ионуудын урсгалууд янз бүрийн тохиргоотой мөргөлддөг. Хүчирхэг металл, бетон хамгаалалтаар бүрхэгдсэн хонгилд микроскопийн тоосонцор, тэр байтугай газар доороос ямар аюул заналхийлж болох вэ? 1,672,621,777(74) х 10 -27 кг жинтэй бөөмс, хүнд хөрсний зузаантай цул, олон тонн жинтэй, 26 км-ээс дээш урттай туннель нь юутай ч зүйрлэшгүй ангилал юм.

Гэсэн хэдий ч аюул заналхийлж байна. Туршилт хийх үед асар их хэмжээний энергийн хяналтгүй ялгаралт үүсэх магадлалтай бөгөөд энэ нь зөвхөн цөмийн дотоод хүчний тасралтаас гадна протон эсвэл хар тугалганы ионуудын дотор байрлах энергийн үр дүнд бий болно. Атомын цөмийн энергийг ялгаруулахад үндэслэсэн орчин үеийн баллистик пуужингийн цөмийн дэлбэрэлт нь энгийн тоосонцорыг устгах үед ялгарах хүчтэй энергитэй харьцуулахад шинэ жилийн жигнэмэгээс дордохгүй байх болно. Гэнэтийн байдлаар бид шидэт дагинаг лонхноос гаргаж чадна. Гэхдээ зөвхөн сонсдог, дуулгавартай байдаг уян хатан, сайхан сэтгэлтэй, хамаг наймааны эзэн биш, харин энэрэл, өршөөлийг мэддэггүй, хяналтгүй, бүхнийг чадагч, хэрцгий мангас. Мөн энэ нь гайхалтай биш, гэхдээ үнэхээр бодит байх болно.

Гэхдээ хамгийн муу зүйл бол цөмийн бөмбөг шиг гинжин урвал нь мөргөлдөөнд эхэлж, эрчим хүчний илүү их хэсгийг ялгаруулж, бусад бүх энгийн бөөмсийг устгадаг. Үүний зэрэгцээ тэдгээр нь юунаас бүрдэх нь хамаагүй - металл хонгилын бүтэц, бетон хана, чулуулаг. Эрчим хүч хаа сайгүй ялгарч, зөвхөн манай соёл иргэншилтэй төдийгүй бүх дэлхийтэй холбоотой бүх зүйлийг задлах болно. Хормын дотор бидний сайхан цэнхэр гоо үзэсгэлэнгээс зөвхөн өрөвдмөөр, хэлбэр дүрсгүй хэлтэрхийнүүд л үлдэж, орчлон ертөнцийн уудам, уудам талбарт тархах болно.

Энэ бол мэдээж аймшигтай, гэхдээ маш бодит хувилбар бөгөөд өнөөдөр олон европчууд үүнийг маш сайн ойлгож, урьдчилан таамаглах аргагүй аюултай туршилтуудыг идэвхтэй эсэргүүцэж, гараг, соёл иргэншлийн аюулгүй байдлыг хангахыг шаардаж байна. Эдгээр илтгэлүүд улам бүр зохион байгуулалттай болж, өнөөгийн нөхцөл байдлын талаарх дотоод сэтгэлийн түгшүүрийг нэмэгдүүлж байна.

Би туршилтын эсрэг биш, учир нь би шинэ мэдлэгт хүрэх зам үргэлж өргөстэй, хэцүү байдаг гэдгийг маш сайн ойлгодог. Туршилтгүйгээр үүнийг даван туулах нь бараг боломжгүй юм. Гэхдээ туршилт бүрийг хүн, байгаль орчинд аюулгүй байж л хийх ёстой гэдэгт гүнээ итгэлтэй байна. Өнөөдөр бид ийм аюулгүй байдалд итгэлгүй байна. Үгүй ээ, учир нь бидний өнөөдөр туршиж байгаа бөөмсүүдийн талаар ямар ч мэдлэг байхгүй.

Нөхцөл байдал миний төсөөлж байснаас хамаагүй аймшигтай болж хувирав. Би маш их санаа зовсондоо бичил ертөнцийн талаарх мэдлэгийн ертөнцөд толгойгоо гашилгасан. Би хүлээн зөвшөөрч байна, энэ нь надад тийм ч их таашаал авчирсангүй, учир нь бичил ертөнцийн хөгжсөн онолуудад квант физик, квант механикийн онолын зарчмуудыг ашиглан байгалийн үзэгдлүүд болон зарим эрдэмтдийн үндэслэсэн дүгнэлтийн хоорондын тодорхой хамаарлыг ойлгоход хэцүү байсан. мөн судалгааны аппарат болох элементар бөөмсийн онол.

Бичил ертөнцийн талаарх мэдлэг нь тодорхой логик үндэслэлгүй таамаглал дээр илүү тулгуурладаг гэдгийг гэнэт олж мэдээд миний гайхшралыг төсөөлөөд үз дээ. Аравтын бутархайн дараа гучин тэгээс давсан тогтмол бүхий Планкийн тогтмол хэлбэрээр тодорхой конвенц бүхий ханасан математик загваруудыг онолчид хангалттай нарийвчлан, үнэн зөв тайлбарласан байдаг. А"Хэрэв... юу болох вэ?" Гэсэн асуултад хариулах бодит нөхцөл байдал бий юу? Гэсэн хэдий ч "Яагаад ийм зүйл болж байна вэ?" Гэсэн гол асуулт харамсалтай нь хариултгүй хэвээр үлдэв.

Гайхамшигтай асар том зайд тархсан хязгааргүй орчлон ертөнц болон түүний маш алс холын галактикуудыг ойлгох нь "бидний хөл дор" орших мэдлэгийн замыг олохоос хамаагүй хэцүү юм шиг надад санагдсан. Дунд болон дээд боловсролын үндэс суурь дээр үндэслэн манай соёл иргэншилд атомын цөмийн бүтэц, элементийн бөөмс ба тэдгээрийн бүтцийн тухай, тойрог замд электроныг барьж буй хүчний тухай асуулт байхгүй болсон гэдэгт би чин сэтгэлээсээ итгэсэн. атомын цөм дэх протон ба нейтроны тогтвортой холболтыг хадгалах.

Тэр мөч хүртэл би квант физикийн үндсийг судлах шаардлагагүй байсан ч энэхүү шинэ физик нь биднийг бичил ертөнцийн талаарх үл ойлголцлын харанхуйгаас үнэхээр авчрах зүйл гэдэгт итгэлтэй, гэнэн таамаглаж байсан.

Гэхдээ би маш их харамсаж андуурчээ. Орчин үеийн квант физик, атомын цөм ба элементийн бөөмсийн физик, бичил ертөнцийн бүх физик миний бодлоор зүгээр ч нэг харамсалтай байдалд байгаа юм биш. Тэд оюуны мухардалд удаан хугацаагаар гацсан бөгөөд энэ нь тэднийг хөгжүүлэх, сайжруулах боломжийг олгодоггүй, атом ба элементийн бөөмсийг танин мэдэх замаар явж байна.

19, 20-р зууны агуу онолчдын тогтсон хөдлөшгүй үзэл бодлоор хатуу хязгаарлагдсан бичил ертөнцийн судлаачид зуу гаруй жилийн турш эх орондоо буцаж ирж зүрхэлсэнгүй, манай дэлхийн гүнийг судлах хүнд хэцүү замыг дахин эхлүүлэв. хүрээлэн буй ертөнц. Бичил ертөнцийг судлах орчин үеийн нөхцөл байдлын талаархи миний шүүмжлэлтэй үзэл бодол цорын ганц зүйл биш юм. Олон дэвшилтэт судлаач, онолчид атомын цөм ба элементийн бөөмс, квант физик, квант механикийн онолын үндсийг ойлгох явцад гарч буй асуудлын талаар нэг бус удаа санал бодлоо илэрхийлж байсан.

Орчин үеийн онолын квант физикийн дүн шинжилгээ нь онолын мөн чанар нь тодорхой механик статистикийн үзүүлэлтүүд дээр үндэслэн бөөмс ба атомын тодорхой дундаж утгыг математикийн дүрслэлд оршдог гэсэн тодорхой дүгнэлт гаргах боломжийг бидэнд олгодог. Онолын гол зүйл бол энгийн бөөмс, тэдгээрийн бүтэц, байгалийн зарим үзэгдлийн илрэлийн үеийн холбоо, харилцан үйлчлэлийг судлах биш, харин туршилтын явцад олж авсан хамаарал дээр суурилсан хялбаршуулсан магадлалын математик загварууд юм.

Харамсалтай нь энд, мөн харьцангуйн онолыг хөгжүүлэх явцад үүссэн математик хамаарлыг нэгдүгээрт тавьсан нь үзэгдлийн мөн чанар, тэдгээрийн харилцан уялдаа холбоо, үүсэх шалтгааныг сүүдэрлэжээ.

Элемент бөөмсийн бүтцийг судлах нь протон ба нейтронд гурван таамаглалын кварк байгаа гэсэн таамаглалаар хязгаарлагдаж байсан бөгөөд энэ онолын таамаглал хөгжихийн хэрээр сортууд нь хоёр, дараа нь гурав, дөрөв, зургаа, арван хоёроос өөрчлөгдсөн. Шинжлэх ухаан нь туршилтын үр дүнд тохируулж, оршин тогтнох нь батлагдаагүй шинэ элементүүдийг зохион бүтээхээс өөр аргагүйд хүрсэн. Эндээс хараахан олдоогүй байгаа преон, гравитонуудын тухай сонсож болно. Бичил ертөнцийн шинжлэх ухаан улам бүр мухардалд орох тусам таамагласан бөөмсийн тоо нэмэгдсээр байх болно гэдэгт та итгэлтэй байж болно.

Энгийн тоосонцор ба атомын цөмд тохиолддог физик үйл явц, бичил ертөнцийн систем ба элементүүдийн харилцан үйлчлэлийн механизмын талаархи ойлголт дутмаг байгаа нь хэмжигч ба вектор бозон, глюон зэрэг харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгч болох таамаглалын элементүүдийг орчин үеийн шинжлэх ухааны талбарт оруулжээ. , виртуал фотонууд. Эдгээр нь зарим бөөмсийн бусад хэсгүүдтэй харилцах үйл явцыг хариуцдаг байгууллагуудын жагсаалтыг тэргүүлдэг. Тэдний шууд бус шинж тэмдгүүд ч илрээгүй байх нь хамаагүй. Тэд ядаж ямар нэгэн байдлаар атомын цөм нь түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хуваагддаггүй, сар дэлхий дээр унахгүй, электронууд тойрог замдаа эргэлддэг хэвээр байгаагийн төлөө хариуцлага хүлээх нь чухал юм. гарагийн соронзон орон нь биднийг сансрын нөлөөллөөс хамгаалсаар байна.

Энэ бүхэн намайг гунигтай болгосон, учир нь би бичил ертөнцийн онолыг судлах тусам ертөнцийн бүтцийн онолын хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болох мухардмал хөгжлийн талаарх ойлголт улам бүр нэмэгдэж байв. Бичил ертөнцийн талаарх өнөөгийн шинжлэх ухааны байр суурь нь санамсаргүй биш, харин байгалийн юм. Нобелийн шагналт Макс Планк, Альберт Эйнштейн, Нильс Бор, Эрвин Шредингер, Вольфганг Паули, Пол Дирак нар XIX зууны сүүлч, 20-р зууны эхэн үед квант физикийн үндсийг тавьсан нь баримт юм. Тухайн үеийн физикчдэд атом ба элементийн бөөмсийг судлахад чиглэсэн анхны туршилтуудын үр дүн л гарсан. Гэсэн хэдий ч эдгээр судалгааг тухайн үеийн төгс бус тоног төхөөрөмж дээр хийсэн бөгөөд туршилтын мэдээллийн санг дөнгөж дүүргэж эхэлсэн гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх ёстой.

Тиймээс сонгодог физик нь бичил ертөнцийг судлах явцад гарч ирсэн олон асуултад үргэлж хариулж чаддаггүй нь гайхах зүйл биш юм. Тиймээс 20-р зууны эхэн үеэс шинжлэх ухааны ертөнц физикийн хямрал, бичил ертөнцийн судалгааны системд хувьсгалт өөрчлөлт хийх шаардлагатай байгаа тухай ярьж эхэлсэн. Энэ байдал дэвшилтэт онолын эрдэмтдийг бичил ертөнцийг танин мэдэх шинэ арга зам, шинэ аргыг эрэлхийлэхэд түлхэц өгсөн нь гарцаагүй.

Асуудал нь сонгодог физикийн хоцрогдсон заалтуудад биш, харин хангалттай хөгжөөгүй техникийн баазтай байсан бөгөөд тухайн үед шаардлагатай судалгааны үр дүнг гаргаж, онолын гүнзгий боловсруулалтад хоол хүнс өгч чадахгүй байсан нь ойлгомжтой. Цоорхойг нөхөх шаардлагатай байв. Тэгээд дүүрсэн. Шинэ онол бол гол төлөв магадлалын математикийн үзэл баримтлалд суурилсан квант физик юм. Үүнтэй зэрэгцэн тэд гүн ухааныг мартаж, бодит ертөнцөөс тасарснаас өөр буруу зүйл байсангүй.

Атом, электрон, протон, нейтрон гэх мэт сонгодог санаанууд. Шинжлэх ухааны хөгжлийн тодорхой түвшинд нийцсэн магадлалын загваруудаар сольсон бөгөөд тэр ч байтугай хэрэглээний инженерийн маш нарийн төвөгтэй асуудлыг шийдвэрлэх боломжтой болсон. Шаардлагатай техникийн бааз дутмаг, бичил ертөнцийн элементүүд, системийг онолын болон туршилтаар дүрслэх зарим амжилт нь энгийн бөөмс, атом, тэдгээрийн цөмийн бүтцийг гүнзгий судлах шинжлэх ухааны ертөнцийг тодорхой хөргөх нөхцлийг бүрдүүлсэн. . Түүгээр ч барахгүй бичил ертөнцийн физикийн хямрал унтарч, хувьсгал гарсан бололтой. Шинжлэх ухааны нийгэмлэг энгийн болон үндсэн бөөмсийн үндсийг ойлгох гэж төвөгшөөлгүй квант физикийг судлахаар яаравчлав.

Мэдээжийн хэрэг, бичил ертөнцийн талаарх орчин үеийн шинжлэх ухааны энэ байдал намайг догдлуулахаас өөр аргагүй болж, би тэр даруй шинэ экспедиц, шинэ аялалд бэлдэж эхлэв. Бичил ертөнц рүү аялах. Бид аль хэдийн ижил төстэй аялал хийсэн. Энэ бол галактик, одод, квазаруудын ертөнцөд, харанхуй матери, харанхуй энергийн ертөнцөд, манай Орчлон ертөнцийн төрж, бүрэн дүүрэн амьдардаг ертөнцөд хийсэн анхны аялал байсан юм. Түүний илтгэлд "Орчлон ертөнцийн амьсгал. Анхны аялал"Бид Орчлон ертөнцийн бүтэц, түүн дээр болж буй үйл явцыг ойлгохыг хичээсэн.

Хоёр дахь аялал нь бас амаргүй бөгөөд эргэн тойрныхоо ертөнцийг судлахын тулд сансар огторгуйн хэмжээг багасгахын тулд хэдэн тэрбум триллион удаа шаардагдана гэдгийг ухаарч, би зөвхөн атомын бүтцэд нэвтрэн орохоор бэлтгэж эхлэв. эсвэл молекул, гэхдээ бас электрон ба протон, нейтрон ба фотоны гүнд, эдгээр бөөмсийн эзэлхүүнээс хэдэн сая дахин бага хэмжээгээр. Энэ нь тусгай сургалт, шинэ мэдлэг, дэвшилтэт тоног төхөөрөмж шаарддаг.

Удахгүй болох аялал нь манай ертөнц бий болсон эхэн үеэс эхэлсэн бөгөөд хамгийн аюултай, хамгийн таамаглашгүй үр дагавартай нь энэ эхлэл байсан юм. Гэхдээ бид бичил ертөнцийн шинжлэх ухаанд үүссэн нөхцөл байдлаас гарах арга замыг олох уу, эсвэл орчин үеийн цөмийн энергийн ганхсан гүүрэн дээр тэнцвэрээ хадгалж, соёл иргэншлийн амьдрал, оршин тогтнохыг секунд тутам дэлхий дээр тавьж байх эсэх нь бидний экспедицээс хамаарна. үхлийн аюулд орсон гараг.

Гол нь бидний судалгааны анхны үр дүнг мэдэхийн тулд орчлон ертөнцийн хар нүхэнд хүрч, өөрийгөө хамгаалах мэдрэмжийг үл тоомсорлож, бүх нийтийн хонгилын шатаж буй там руу яаран орох шаардлагатай болсон юм. Зөвхөн тэнд л, хэт өндөр температур, гайхалтай даралтын нөхцөлд, материаллаг бөөмсийн хурдацтай эргэлддэг урсгалд анхааралтай хөдөлж, бид бөөмс ба эсрэг бөөмс хэрхэн устаж, бүх зүйлийн агуу, хүчирхэг өвөг Эфир хэрхэн дахин төрж байгааг харж болно. , бөөмс, атом, молекул үүсэх зэрэг болж буй бүх үйл явцыг ойлгох.

Надад итгээрэй, үүнийг хийхээр шийдэж чадах зоригтнууд дэлхий дээр тийм ч олон байдаггүй. Түүгээр ч зогсохгүй үр дүнд нь хэн ч баталгаа өгөхгүй бөгөөд энэ аяллын амжилттай үр дүнд хэн ч хариуцлага хүлээхэд бэлэн биш байна. Соёл иргэншлийн оршин тогтнох хугацаанд галактикийн хар нүхэнд хэн ч очиж үзээгүй, гэхдээ энд - ОРЧЛОЛТ!Энд бүх зүйл насанд хүрсэн, агуу, сансар огторгуйн хэмжээстэй байдаг. Энд онигоо байхгүй. Энд тэд хормын дотор хүний ​​биеийг бичил харуурын халуун энергийн бөөгнөрөл болгон хувиргаж эсвэл сэргээж, нэгтгэх эрхгүйгээр сансар огторгуйн төгсгөлгүй хүйтэн орон зайд тарааж чадна. Энэ бол орчлон ертөнц юм! Асар том ба сүрлэг, хүйтэн халуун, эцэс төгсгөлгүй нууцлаг...

Тиймээс хүн бүрийг манай экспедицид нэгдэхийг урьж, хэрэв хэн нэгэн эргэлзэж байвал татгалзахад оройтоогүй гэдгийг анхааруулж байна. Аливаа шалтгааныг хүлээн зөвшөөрдөг. Бид аюулын цар хүрээг бүрэн мэдэж байгаа ч ямар ч үнээр хамаагүй үүнтэй зоригтойгоор тэмцэхэд бэлэн байна! Бид орчлон ертөнцийн гүн рүү шумбахаар бэлдэж байна.

Хүчтэй дэлбэрэлт, цөмийн урвалаар дүүрсэн улаан халуун бүх нийтийн хонгилд шумбах зуур өөрийгөө хамгаалж, амьд үлдэх нь тийм ч хялбар биш бөгөөд бидний тоног төхөөрөмж бидний ажиллах нөхцөлтэй нийцэх ёстой. Тиймээс энэ аюултай экспедицийн бүх оролцогчдын хувьд хамгийн сайн тоног төхөөрөмжийг бэлтгэж, тоног төхөөрөмжийг сайтар бодож үзэх нь зайлшгүй юм.

Юуны өмнө, бид хоёр дахь аялалдаа экспедицийн тайлан дээр ажиллаж байхдаа орчлон ертөнцийн маш хэцүү замыг туулах боломжийг бидэнд олгосон зүйлийг авах болно. "Орчлон ертөнцийн амьсгал. Эхний аялал."Мэдээж тийм дэлхийн хууль тогтоомж. Тэдгээрийг ашиглаагүй бол бидний анхны аялал амжилттай дуусахгүй байх байсан. Үл ойлгогдох үзэгдлүүдийн хуримтлал, тэдгээрийг тайлбарлах судлаачдын эргэлзээтэй дүгнэлтүүдийн дунд зөв замыг олох боломжийг олгосон хуулиуд байв.

Хэрэв та санаж байвал Эсрэг талуудын тэнцвэрийн хууль,Дэлхий дээрх бодит байдлын аливаа илрэл, аливаа систем нь эсрэг утгатай бөгөөд үүнтэй тэнцвэртэй байх эсвэл хичээж байгааг урьдчилан тодорхойлсон нь бидний эргэн тойрон дахь ертөнцөд ердийн эрчим хүч, харанхуйн оршихуйг ойлгож, хүлээн зөвшөөрөх боломжийг бидэнд олгосон. эрчим хүч, мөн түүнчлэн энгийн бодисоос гадна харанхуй матери. Эсрэг талуудын тэнцвэрийн хууль нь ертөнц зөвхөн эфирээс тогтдоггүй, харин эфир нь эерэг ба сөрөг гэсэн хоёр төрлөөс бүрддэг гэж үзэх боломжийг олгосон.

Бүх нийтийн харилцан холболтын хууль, орчлон ертөнцийн бүх объект, үйл явц, системүүдийн хооронд тэдгээрийн цар хүрээнээс үл хамааран тогтвортой, давтагдах холболтыг илэрхийлдэг. шатлалын хууль, Орчлон ертөнцийн аль ч системийн түвшинг хамгийн доодоос дээд хүртэл эрэмбэлсэн нь эфир, бөөмс, атом, бодис, од, галактикаас орчлон ертөнц рүү чиглэсэн логик "оршнолуудын шат" байгуулах боломжтой болсон. Тэгээд ер бусын асар олон тооны галактик, од, гариг ​​болон бусад материаллаг объектуудыг эхлээд бөөмс, дараа нь халуун эфирийн урсгал болгон хувиргах арга замыг хайж олоорой.

Эдгээр үзэл бодлын баталгааг бид үйл ажиллагаанаас нь олсон. хөгжлийн хууль, энэ нь бидний эргэн тойрон дахь дэлхийн бүх хүрээн дэх хувьслын хөдөлгөөнийг тодорхойлдог. Эдгээр хуулиудын үйлчлэлд дүн шинжилгээ хийснээр бид орчлон ертөнцийн бүтцийн хэлбэр, ойлголтыг тодорхойлж, галактикийн хувьслыг мэдэж, бөөмс, атом, од, гариг ​​үүсэх механизмыг олж харсан. Том нь жижгээс, жижиг нь томоос хэрхэн бүрддэг нь бидэнд бүрэн тодорхой болсон.

Зөвхөн ойлголт хөдөлгөөний тасралтгүй байдлын хуульБүх объект, системүүдийн хувьд сансар огторгуйд байнгын хөдөлгөөний үйл явцын объектив хэрэгцээг тайлбарласан нь орчлон ертөнцийн цөм ба галактикуудын бүх нийтийн туннелийн эргэн тойронд эргэлтийг ойлгох боломжийг бидэнд олгосон юм.

Дэлхийн бүтцийн хуулиуд нь бидний аяллын нэг төрлийн газрын зураг байсан бөгөөд энэ нь биднийг маршрутын дагуу хөдөлж, ертөнцийг танин мэдэх замд тулгарч байсан хамгийн хэцүү хэсэг, саад бэрхшээлийг даван туулахад тусалсан. Тиймээс дэлхийн бүтцийн хуулиуд нь Орчлон ертөнцийн гүн рүү хийх энэхүү аялалд бидний тоног төхөөрөмжийн хамгийн чухал шинж чанар байх болно.

Орчлон ертөнцийн гүнд амжилттай нэвтрэх хоёр дахь чухал нөхцөл нь мэдээжийн хэрэг, туршилтын үр дүнзуу гаруй жилийн турш хийсэн эрдэмтдийг ба бүх мэдлэг, мэдээллийн нөөц үзэгдлийн тухай бичил ертөнцорчин үеийн шинжлэх ухаанд хуримтлагдсан. Бидний анхны аялалын үеэр байгалийн олон үзэгдлийг янз бүрээр тайлбарлаж, огт эсрэг дүгнэлт хийж болно гэдэгт бид итгэлтэй болсон.

Математикийн том томьёогоор дэмжигдсэн буруу дүгнэлт нь дүрмээр бол шинжлэх ухааныг мухардалд хүргэж, шаардлагатай хөгжлийг хангаж чадахгүй. Тэд цаашдын алдаатай сэтгэлгээний үндэс суурийг тавьдаг бөгөөд энэ нь эргээд боловсруулж буй алдаатай онолуудын онолын байр суурийг бүрдүүлдэг. Энэ нь томъёоны тухай биш юм. Томъёо нь туйлын зөв байж болно. Гэхдээ хэрхэн, ямар замаар урагшлах тухай судлаачдын гаргасан шийдвэр нь бүхэлдээ зөв биш байж магадгүй юм.

Нөхцөл байдлыг Парисаас Шарль Де Голлийн нэрэмжит нисэх онгоцны буудал хүртэл хоёр замаар явах хүсэлтэй зүйрлэж болно. Эхнийх нь хамгийн богино бөгөөд зөвхөн машин ашиглахад хагас цагаас илүүгүй хугацаа шаардагдах бөгөөд хоёр дахь нь яг эсрэгээрээ дэлхий даяар машин, хөлөг онгоц, тусгай тоног төхөөрөмж, завь, нохой чаргаар Франц даяар, Атлантын далай, Өмнөд Америк, Антарктид, Номхон далай, Арктик, эцэст нь зүүн хойд Францаар дамжин нисэх онгоцны буудал хүртэл. Хоёр зам хоёулаа биднийг нэг цэгээс нэг газар хүргэнэ. Гэхдээ ямар хугацаанд, ямар хүчин чармайлтаар? Тиймээ, урт, хүнд хэцүү аяллын үеэр үнэн зөвийг сахиж, зорьсон газартаа хүрэх нь маш хэцүү байдаг. Тиймээс зөвхөн хөдөлгөөний үйл явц төдийгүй зөв замыг сонгох нь чухал юм.

Анхны экспедицийн нэгэн адил бид аялалдаа бичил ертөнцийн талаарх дүгнэлтийг шинжлэх ухааны ертөнцөд аль хэдийн хийж, хүлээн зөвшөөрч, арай өөрөөр харахыг хичээх болно. Юуны өмнө, энгийн бөөмс, цөмийн урвал, одоо байгаа харилцан үйлчлэлийг судлах явцад олж авсан мэдлэгтэй холбоотой. Орчлон ертөнцийн гүнд орсны үр дүнд электрон бидний өмнө бүтэцгүй бөөмс биш, харин бичил ертөнцийн илүү төвөгтэй объект болж гарч ирэх бөгөөд атомын цөм нь түүний олон янз байдлыг илчлэх боломжтой юм. бүтэц, өөрийн гэсэн ер бусын, идэвхтэй амьдралаар амьдардаг.

Логикийг өөртөө авч явахаа мартаж болохгүй. Тэр бидэнд сүүлчийн аялалынхаа хамгийн хэцүү газруудад замаа олох боломжийг олгосон. ЛогикЭнэ нь орчлон ертөнцөөр аялахдаа зөв замыг зааж өгдөг нэг төрлийн луужин байв. Одоо ч түүнгүйгээр хийж чадахгүй нь ойлгомжтой.

Гэсэн хэдий ч дан ганц логик хангалтгүй байх нь тодорхой. Энэ экспедицид бид зөн совингүйгээр хийж чадахгүй. Зөн совинЭнэ нь бидний таамаглаж чадахгүй байгаа, бидний өмнө хэн ч юу ч хайгаагүй зүйлийг олох боломжийг бидэнд олгоно. Зөн совин бол бидний дуу хоолойг анхааралтай сонсох бидний гайхалтай туслах юм. Зөн совин нь биднийг бороо, хүйтэн, цас, хярууг үл харгалзан хатуу итгэл найдвар, тодорхой мэдээлэлгүйгээр хөдөлгөх боловч яг энэ нь бүх хүн төрөлхтний дагаж мөрддөг бүх дүрэм, зааврын эсрэг зорилгодоо хүрэх боломжийг бидэнд олгоно. сургуулиасаа эхлэн дассан.

Эцэст нь хэлэхэд, бид хязгааргүй төсөөлөлгүйгээр хаашаа ч явж чадахгүй. Төсөөлөл- Энэ бол бидэнд хамгийн орчин үеийн микроскопгүйгээр аль хэдийн илрүүлсэн эсвэл зөвхөн судлаачдын таамаглаж байсан хамгийн жижиг хэсгүүдээс хамаагүй жижиг зүйлийг харах боломжийг олгодог мэдлэгийн хэрэгсэл юм. Төсөөлөл нь хар нүх, бүх нийтийн хонгилд тохиолддог бүх үйл явцыг харуулж, бөөмс, атом үүсэх явцад таталцлын хүч үүсэх механизмыг өгч, атомын цөмийн галерейгаар дамжуулан биднийг чиглүүлж, бидэнд өгөх болно. атомын цөм дэх протон, нейтроноос бүрдсэн хатуу, гэхдээ болхи нийлбэрийг тойрон гэрэл эргэдэг электрон дээр гайхалтай нислэг хийх боломж.

Харамсалтай нь, бид орчлон ертөнцийн гүн рүү хийх энэ аялалд өөр юу ч авч чадахгүй - маш бага зай байгаа бөгөөд бид өөрсдийгөө хамгийн хэрэгцээтэй зүйлээр хязгаарлах ёстой. Гэхдээ энэ нь биднийг зогсоож чадахгүй! Зорилго нь бидэнд тодорхой байна! Орчлон ертөнцийн гүнд биднийг хүлээж байна!

Физик-математикийн шинжлэх ухааны доктор М.КАГАНОВ.

Эрт дээр үеэс уламжлал ёсоор "Шинжлэх ухаан ба амьдрал" сэтгүүл нь орчин үеийн шинжлэх ухааны хамгийн сүүлийн үеийн ололт амжилт, физик, биологи, анагаах ухааны салбарын хамгийн сүүлийн үеийн нээлтүүдийн талаар өгүүлдэг. Гэхдээ тэдгээр нь ямар чухал, сонирхолтой болохыг ойлгохын тулд шинжлэх ухааны үндэслэлийн талаар ядаж ерөнхий ойлголттой байх шаардлагатай. Орчин үеийн физик хурдацтай хөгжиж байгаа бөгөөд 30-40 жилийн өмнө сургууль, коллежид сурч байсан ахмад үеийнхэн түүний олон заалтыг мэддэггүй: тэр үед тэд зүгээр л байгаагүй. Манай залуу уншигчид тэдний талаар олж мэдэх цаг хараахан болоогүй байна: шинжлэх ухааны алдартай уран зохиол бараг хэвлэгдэхээ больсон. Тиймээс бид сэтгүүлийн олон жилийн зохиолч М.И.Кагановоос атом ба элементийн бөөмс, тэдгээрийг зохицуулдаг хууль тогтоомж, матери гэж юу болох талаар ярихыг хүссэн. Мосе Исаакович Каганов бол онолын физикч, хатуу биетийн квантын онол, металлын онол, соронзлолын талаархи хэдэн зуун бүтээлийн зохиогч, хамтран зохиогч юм. нэрэмжит Биеийн асуудлын хүрээлэнгийн тэргүүлэх ажилтан байсан. П.Л.Капица, Москвагийн Улсын Их Сургуулийн профессор. М.В.Ломоносов, "Байгаль", "Квант" сэтгүүлийн редакцийн зөвлөлийн гишүүн. Шинжлэх ухааны олон алдартай нийтлэл, номын зохиогч. Одоо Бостонд (АНУ) амьдардаг.

Шинжлэх ухаан ба амьдрал // Зураг

Грекийн гүн ухаантан Демокрит "атом" гэдэг үгийг анх ашигласан. Түүний сургаалын дагуу атомууд хуваагдашгүй, устаж үгүй ​​болдог, байнгын хөдөлгөөнтэй байдаг. Эдгээр нь хязгааргүй олон янз, хотгор, гүдгэртэй бөгөөд тэдгээр нь хоорондоо холбогдож, бүх материаллаг биеийг бүрдүүлдэг.

Хүснэгт 1. Электрон, протон, нейтроны хамгийн чухал шинж чанарууд.

Дейтерийн атом.

Английн физикч Эрнст Рутерфорд нь цөмийн физик, цацраг идэвхт байдлын сургаал, атомын бүтцийн онолыг үндэслэгч гэж зүй ёсоор тооцогддог.

Зураг дээр: 10 сая дахин томруулсан вольфрамын болор гадаргуу; тод цэг бүр нь түүний бие даасан атом юм.

Шинжлэх ухаан ба амьдрал // Зураг

Шинжлэх ухаан ба амьдрал // Зураг

Цацрагийн онолыг бий болгохоор ажиллаж байхдаа 1900 онд Макс Планк халсан бодисын атомууд нь цацрагийн давтамжтай пропорциональ энергитэй (J.s), үйл ажиллагааны хэмжээстэй (J.s) хэсэгчлэн гэрэл ялгаруулах ёстой гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн: E = hn. .

1923 онд Луи де Бройль Эйнштейний гэрлийн давхар шинж чанар - долгион-бөөмсийн хоёрдмол байдлын тухай санааг матери руу шилжүүлсэн: бөөмийн хөдөлгөөн нь хязгааргүй долгионы тархалттай тохирч байна.

Дифракцийн туршилтууд нь аливаа бөөмийн хөдөлгөөнийг долгион дагалддаг бөгөөд түүний урт, хурд нь бөөмийн масс, энергиэс хамаардаг гэсэн де Бройлийн онолыг баттай баталжээ.

Шинжлэх ухаан ба амьдрал // Зураг

Туршлагатай бильярдчин бөмбөг цохиулсны дараа хэрхэн өнхрөхийг үргэлж мэддэг бөгөөд халаасандаа амархан оруулдаг. Атомын бөөмсийн хувьд энэ нь илүү хэцүү байдаг. Нисдэг электроны замналыг зааж өгөх боломжгүй: энэ нь зөвхөн бөөмс төдийгүй орон зайд хязгааргүй долгион юм.

Шөнөдөө тэнгэрт үүлгүй, сар харагдахгүй, ямар ч гэрэл саадгүй үед тэнгэрт гялалзсан одод дүүрэн байдаг. Энэ нь танил одны эрэл хайгуул, эсвэл дэлхийтэй ойрхон гаригуудыг хайж олох шаардлагагүй юм. Зүгээр л үз! Дэлхий ертөнцөөр дүүрсэн, тэрбум тэрбум гэрлийн жилийн турш үргэлжилсэн асар том орон зайг төсөөлөөд үз дээ. Зөвхөн зайнаас болж ертөнцүүд цэг мэт харагддаг бөгөөд тэдгээрийн олонх нь маш хол байдаг тул тус тусад нь ялгах боломжгүй бөгөөд мананцарт нийлдэг. Бид орчлон ертөнцийн төвд байгаа юм шиг санагддаг. Одоо бид энэ үнэн биш гэдгийг мэдэж байна. Геоцентризмээс татгалзах нь шинжлэх ухааны агуу гавьяа юм. Бяцхан Дэлхий өргөн уудам (шууд утгаараа!) сансар огторгуйд санамсаргүй байдлаар хөдөлж байгааг ойлгохын тулд маш их хүчин чармайлт гаргасан.

Гэвч амьдрал дэлхий дээр үүссэн. Энэ нь маш амжилттай хөгжиж, эргэн тойрныхоо ертөнцийг ойлгох, байгальд захирагдах хуулиудыг хайх, олох чадвартай хүнийг төрүүлж чадсан юм. Байгалийн хуулиудыг ойлгоход хүн төрөлхтний ололт амжилт үнэхээр гайхалтай тул та жирийн Галактикийн захад төөрсөн энэ чимх оюун ухаанд харьяалагддаг гэдгээрээ бахархах сэтгэл төрдөг.

Бидний эргэн тойронд байгаа бүх зүйлийн олон янз байдлыг харгалзан үзвэл ерөнхий хуулиуд байгаа нь гайхалтай юм. Үүнээс дутуугүй гайхалтай Бүх зүйл электрон, протон, нейтрон гэсэн гурван төрлийн бөөмсөөс бүрддэг.

Байгалийн үндсэн хуулиудыг ашиглан янз бүрийн бодис, объектын шинэ шинж чанарыг урьдчилан таамаглах, ажиглах боломжтой зүйлийг олж мэдэхийн тулд ойлгоход тийм ч хялбар биш математикийн нарийн төвөгтэй онолуудыг бий болгосон. Гэхдээ дэлхийн шинжлэх ухааны дүр төрхийг хатуу онолыг ашиглахгүйгээр ойлгож болно. Мэдээжийн хэрэг, энэ нь хүсэл эрмэлзэл шаарддаг. Гэхдээ зөвхөн үүгээр зогсохгүй: урьдчилсан танил ч гэсэн зарим ажил хийх шаардлагатай болно. Бид шинэ баримтууд, анх харахад одоо байгаа туршлагатай санал нийлэхгүй байгаа танил бус үзэгдлүүдийг ойлгохыг хичээх ёстой.

Шинжлэх ухааны ололт амжилт нь түүний хувьд "юу ч ариун биш" гэсэн санааг төрүүлдэг: өчигдөр үнэн байсан зүйл өнөөдөр хаягддаг. Шинжлэх ухаан нь хуримтлуулсан туршлага болгонд хэрхэн хүндэтгэлтэй хандаж, ямар болгоомжтой урагшлахыг мэдлэгтэй хамт ойлгодог.

Энэхүү түүхийн зорилго нь органик бус бодисын бүтцийн үндсэн шинж чанарыг танилцуулах явдал юм. Төгсгөлгүй олон янз байдлыг үл харгалзан тэдгээрийн бүтэц нь харьцангуй энгийн байдаг. Ялангуяа та тэдгээрийг хамгийн энгийн амьд организмтай харьцуулж үзвэл. Гэхдээ нийтлэг зүйл бас байдаг: органик бус бодисууд шиг бүх амьд организмууд электрон, протон, нейтроноос бүрддэг.

Асар ихийг ойлгох боломжгүй: амьд организмын бүтцийг наад зах нь ерөнхийд нь танилцуулахын тулд тусгай түүх хэрэгтэй.

ОРШИЛ

Төрөл бүрийн зүйл, объектууд - бидний ашигладаг, биднийг хүрээлж буй бүх зүйл асар их юм. Зөвхөн зорилго, дизайны хувьд төдийгүй тэдгээрийг бүтээхэд ашигласан материалууд - тэдний хэлснээр тэдгээрийн функцийг онцлон тэмдэглэх шаардлагагүй үед бодисууд.

Бодис ба материалууд нь хатуу харагддаг бөгөөд хүрэлцэх мэдрэмж нь нүдийг хардаг зүйлийг баталгаажуулдаг. Үл хамаарах зүйл байхгүй юм шиг санагдаж байна. Урсдаг ус ба хатуу металл нь бие биенээсээ ялгаатай нь нэг зүйлээр төстэй: металл ба ус хоёулаа хатуу байдаг. Үнэн бол та давс эсвэл элсэн чихэрийг усанд уусгаж болно. Тэд усанд орох газраа олдог. Тиймээ, та хадаасыг хатуу биет, жишээлбэл, модон самбарт хийж болно. Маш их хүчин чармайлт гаргаснаар та модны эзэмшиж байсан газрыг төмөр хадаасаар эзлэх болно.

Бид сайн мэднэ: та хатуу биеэс жижиг хэсгийг салгаж болно, та бараг ямар ч материалыг нунтаглаж болно. Заримдаа хэцүү, заримдаа аяндаа, бидний оролцоогүйгээр тохиолддог. Өөрсдийгөө далайн эрэг дээр, элсэн дээр төсөөлөөд үз дээ. Бид ойлгож байна: элсний ширхэг нь элснээс бүрддэг бодисын хамгийн жижиг хэсгүүдээс хол байдаг. Хэрэв та оролдвол элсний ширхэгийг багасгаж болно, жишээлбэл, өнхрөх замаар - маш хатуу металлаар хийсэн хоёр цилиндрээр дамжуулж болно. Булны хооронд орсны дараа элсний ширхэгийг жижиг хэсгүүдэд бутлана. Үндсэндээ тээрэмд үр тарианаас гурилыг ингэж хийдэг.

Одоо атом бидний ертөнцийн талаарх ойлголтод баттай нэвтэрсэн тул хүмүүс бутлах үйл явц хязгаарлагдмал эсвэл бодисыг хязгааргүй бутлах боломжтой эсэхийг мэдэхгүй байсан гэж төсөөлөхөд маш хэцүү байдаг.

Хүмүүс энэ асуултыг хэзээ өөрөөсөө асуусан нь тодорхойгүй байна. Энэ нь эртний Грекийн философичдын зохиолд анх тэмдэглэгдсэн байдаг. Тэдний зарим нь бодис хичнээн жижиг байсан ч түүнийг бүр жижиг хэсгүүдэд хувааж болно гэж үздэг байсан - ямар ч хязгаарлалт байхгүй. Бусад нь бүх зүйл бүрддэг жижиг хуваагдашгүй бөөмс байдаг гэсэн санааг илэрхийлэв. Эдгээр хэсгүүд нь хуваагдлын хязгаар гэдгийг онцлон тэмдэглэхийн тулд тэдгээрийг атом гэж нэрлэдэг (эртний Грек хэлээр "атом" гэдэг нь хуваагдашгүй гэсэн утгатай).

Атом оршин тогтнох тухай санааг анх дэвшүүлсэн хүмүүсийг нэрлэх шаардлагатай байна. Эдгээр нь Демокрит (МЭӨ 460 эсвэл 470 онд төрсөн, маш өндөр настайдаа нас барсан) болон Эпикур (МЭӨ 341-270) юм. Тэгэхээр атомын шинжлэх ухаан бараг 2500 жилийн настай. Атомын тухай ойлголтыг хүн бүр шууд хүлээн зөвшөөрөөгүй. Одоогоос 150 орчим жилийн өмнө атом байдаг гэдэгт итгэлтэй байсан хүн бүр эрдэмтдийн дунд ч цөөхөн байсан.

Үнэн хэрэгтээ атомууд маш жижиг байдаг. Тэдгээрийг зөвхөн нүцгэн нүдээр харах боломжгүй, жишээлбэл, микроскопоор 1000 дахин томруулдаг. Энэ талаар бодъё: харагдахуйц хамгийн жижиг хэсгүүдийн хэмжээ хэд вэ? Хүмүүс өөр өөр алсын хараатай байдаг ч 0.1 миллиметрээс бага хэмжээтэй бөөмсийг харах боломжгүй гэдэгтэй хүн бүр санал нийлэх байх. Тиймээс, хэрэв та микроскоп ашигладаг бол 0.0001 миллиметр буюу 10-7 метр хэмжээтэй тоосонцорыг харж болно. Атомын хэмжээ, атом хоорондын зайг (10-10 метр) бидний харах чадварын хязгаар гэж хүлээн зөвшөөрсөн урттай харьцуулснаар аливаа бодис яагаад бидэнд хатуу мэт санагддагийг ойлгох болно.

2500 жил бол асар том хугацаа. Дэлхий дээр юу ч тохиолдсон бай эргэн тойрныхоо ертөнц хэрхэн ажилладаг вэ гэсэн асуултанд хариулахыг хичээдэг хүмүүс үргэлж байдаг. Зарим үед дэлхийн бүтцийн асуудал илүү их санаа зовдог байсан бол зарим үед бага байдаг. Орчин үеийн утгаараа шинжлэх ухаан харьцангуй саяхан үүссэн. Эрдэмтэд туршилт хийж сурсан - байгальд асуулт тавьж, түүний хариултыг ойлгох, туршилтын үр дүнг тайлбарлах онолыг бий болгох. Онолууд нь найдвартай дүгнэлтэнд хүрэхийн тулд нарийн математикийн аргуудыг шаарддаг. Шинжлэх ухаан маш урт замыг туулсан. Физикийн хувьд 400 орчим жилийн өмнө Галилео Галилейгийн (1564-1642) бүтээлээр эхэлсэн энэ замд материйн бүтэц, янз бүрийн шинж чанартай биетүүдийн шинж чанаруудын талаар хязгааргүй олон тооны мэдээллийг олж авсан. янз бүрийн үзэгдлүүд нээгдэж, ойлгогдож байна.

Хүн төрөлхтөн байгалийг идэвхгүй ойлгож сурсан төдийгүй түүнийг өөрийн зорилгод ашиглаж чадсан.

Бид 2500 гаруй жилийн атомын үзэл баримтлалын хөгжлийн түүх, сүүлийн 400 жилийн физикийн түүхийг авч үзэхгүй. Бидний даалгавар бол бүх зүйл юу, хэрхэн бүтээгдсэн тухай - бидний эргэн тойрон дахь объектууд, бие махбодь, өөрсдийгөө аль болох товч бөгөөд тодорхой хэлэх явдал юм.

Өмнө дурьдсанчлан бүх бодис нь электрон, протон, нейтроноос бүрддэг. Би үүнийг сургуулиасаа хойш мэддэг байсан ч бүх зүйл зөвхөн гурван төрлийн бөөмсөөс бүрддэг нь намайг гайхшруулдаг! Гэхдээ дэлхий маш олон янз байдаг! Нэмж дурдахад байгаль барилга барихад ашигладаг арга хэрэгсэл нь бас нэг хэвийн зүйл юм.

Янз бүрийн төрлийн бодис хэрхэн бүтдэгийг тууштай тайлбарлах нь нарийн төвөгтэй шинжлэх ухаан юм. Тэр ноцтой математик ашигладаг. Өөр энгийн онол байхгүй гэдгийг онцлон хэлэх ёстой. Гэхдээ бодисын бүтэц, шинж чанарын талаархи ойлголтын үндэс суурь болох физик зарчмууд нь өчүүхэн биш бөгөөд төсөөлөхөд хэцүү боловч ойлгох боломжтой хэвээр байна. Бид өөрсдийн түүхээрээ бидний амьдарч буй дэлхийн бүтцийг сонирхож буй бүх хүмүүст туслахыг хичээх болно.

ХУГАЦААНЫ АРГА, БУЮУ ХУВААЖ ОЙЛГОХ

Тодорхой нарийн төвөгтэй төхөөрөмж (тоглоом эсвэл механизм) хэрхэн ажилладагийг ойлгох хамгийн байгалийн арга бол түүнийг задалж, бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд нь задлах явдал юм. Та зүгээр л маш болгоомжтой байх хэрэгтэй, нугалах нь илүү хэцүү байх болно гэдгийг санаарай. Ардын мэргэн ухаанд "Эвдрэх нь барих биш" гэж хэлдэг. Бас нэг зүйл бол: бид төхөөрөмж нь юунаас бүрддэгийг ойлгож магадгүй, гэхдээ энэ нь хэрхэн ажилладагийг ойлгохгүй байх магадлал багатай. Заримдаа та нэг боолтыг тайлах хэрэгтэй, тэгээд л боллоо - төхөөрөмж ажиллахаа болино. Үүнийг ойлгохын тулд задлах шаардлагагүй.

Бидний эргэн тойронд байгаа бүх объект, зүйл, организмын бодит задралын тухай биш, харин бодит туршлагын тухай биш харин төсөөллийн тухай, өөрөөр хэлбэл оюун санааны тухай ярьж байгаа тул та санаа зовох хэрэггүй: чи тэгэхгүй. цуглуулах хэрэгтэй. Түүгээр ч барахгүй хүчин чармайлтаа харамлах хэрэггүй. Төхөөрөмжийг бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд нь задлах нь хэцүү эсвэл хялбар эсэх талаар бодохоо больё. Ганцхан секунд. Бид хязгаарт хүрсэн гэдгээ яаж мэдэх вэ? Магадгүй илүү их хүчин чармайлт гаргавал бид цаашаа явж чадах болов уу? Өөрсдөө хүлээн зөвшөөрье: бид хязгаарт хүрсэн эсэхээ мэдэхгүй байна. Энэ нь тийм ч найдвартай аргумент биш гэдгийг ойлгож, нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн үзэл бодлыг ашиглах ёстой. Гэхдээ энэ бол эцсийн үнэн биш нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн үзэл бодол гэдгийг санаж байгаа бол аюул бага байна.

Одоо бүх зүйл баригдсан хэсгүүд нь энгийн тоосонцор гэдгийг нийтээр хүлээн зөвшөөрдөг. Мөн энэ нь бүгд биш юм. Холбогдох лавлах номыг үзээд бид итгэлтэй байх болно: гурван зуу гаруй энгийн бөөмс байдаг. Элемент бөөмсийн элбэг дэлбэг байдал нь биднийг дэд элементийн бөөмс буюу энгийн бөөмсийг бүрдүүлдэг бөөмсийн оршин тогтнох боломжийн талаар бодоход хүргэсэн. Кваркуудын тухай санаа ингэж гарч ирсэн. Тэд гайхалтай өмчтэй бөгөөд тэд чөлөөт байдалд байдаггүй бололтой. Маш олон кваркууд байдаг - зургаа, тус бүр өөрийн гэсэн эсрэг бөөмстэй байдаг. Магадгүй материйн гүн рүү хийх аялал дуусаагүй байх.

Бидний түүхийн хувьд энгийн бөөмсийн элбэг дэлбэг байдал, дэд элементийн оршин тогтнох нь тийм ч чухал биш юм. Электрон, протон, нейтрон нь бодисыг бүтээхэд шууд оролцдог - бүх зүйл зөвхөн тэднээс бүтээгддэг.

Бодит бөөмсийн шинж чанаруудын талаар ярихаасаа өмнө бүх зүйл бүтсэн хэсгүүдийг юу хармаар байна вэ гэдгээ бодоцгооё. Бид юу үзэхийг хүсч байгаагаа ярихдаа мэдээжийн хэрэг, үзэл бодлын олон янз байдлыг харгалзан үзэх ёстой. Заавал байх ёстой хэд хэдэн функцийг сонгоцгооё.

Нэгдүгээрт, энгийн бөөмс нь янз бүрийн бүтэцтэй нэгдэх чадвартай байх ёстой.

Хоёрдугаарт, энгийн тоосонцор нь устаж үгүй ​​болдог гэж бодмоор байна. Дэлхий ямар урт удаан түүхтэйг мэдэхийн тулд түүний бүрдсэн хэсгүүд нь мөнх бус гэдгийг төсөөлөхөд хэцүү байдаг.

Гуравдугаарт, олон нарийн ширийн зүйл битгий хийгээсэй гэж хүсч байна. Барилгын блокуудыг харахад ижил элементүүдээс хичнээн өөр бүтэц бий болохыг бид харж байна.

Электрон, протон, нейтронтой танилцахдаа тэдгээрийн шинж чанар нь бидний хүсэлд харшлахгүй, энгийн байх хүсэл нь бүх бодисын бүтцэд зөвхөн гурван төрлийн энгийн бөөмс оролцдогтой тохирч байгааг бид харах болно.

ЭЛЕКТРОН, ПРОТОН, НЕЙТРОН

Электрон, протон, нейтроны хамгийн чухал шинж чанаруудыг танилцуулъя. Тэдгээрийг 1-р хүснэгтэд цуглуулсан.

Цэнэглэлийн хэмжээг кулоноор, массыг килограммаар (SI нэгж) илэрхийлнэ; "Спин" ба "статистик" гэсэн үгсийг доор тайлбарлах болно.

Бөөмийн массын ялгааг анхаарч үзье: протон ба нейтрон нь электроноос бараг 2000 дахин хүнд байдаг. Иймээс аливаа биеийн массыг бараг бүхэлд нь протон ба нейтроны массаар тодорхойлдог.

Нейтрон нь нэрнээс нь харахад төвийг сахисан байдаг - цэнэг нь тэг юм. Мөн протон ба электрон нь ижил хэмжээтэй цэнэгтэй боловч тэмдгээр эсрэгээрээ байдаг. Электрон сөрөг цэнэгтэй, протон эерэг цэнэгтэй байна.

Бөөмийн шинж чанаруудын дотроос чухал мэт санагдах шинж чанар байдаггүй - тэдгээрийн хэмжээ. Атом, молекул, электрон, протон, нейтроны бүтцийг тодорхойлохдоо материаллаг цэг гэж үзэж болно. Протон ба нейтроны хэмжээг зөвхөн атомын цөмийг дүрслэхдээ санах хэрэгтэй. Атомын хэмжээтэй харьцуулахад протон, нейтрон нь аймшигтай жижиг (10-16 метр).

Үндсэндээ энэ богино хэсэг нь электрон, протон, нейтроныг байгаль дээрх бүх биетүүдийн барилгын материал болгон танилцуулах явдал юм. Бид зүгээр л 1-р хүснэгтээр хязгаарлагдаж болох ч электрон, протон, нейтрон хэрхэн байдгийг ойлгох хэрэгтэй. Барилга угсралтын ажил хийгдэж байгаа, бөөмсийг илүү төвөгтэй бүтэц болгон нэгтгэх шалтгаан юу вэ, эдгээр бүтэц нь юу вэ.

АТОМ БОЛ ЦОГЦ БҮТЭЦИЙН ХАМГИЙН ЭНГИЙН

Маш олон атом байдаг. Тэдгээрийг тусгай аргаар зохион байгуулах нь зайлшгүй шаардлагатай бөгөөд боломжтой болсон. Захиалга нь атомуудын ялгаа, ижил төстэй байдлыг онцлон тэмдэглэх боломжийг олгодог. Атомуудын зохистой зохион байгуулалт нь Д.И.Менделеевийн (1834-1907) өөрийн нэрээр нэрлэгдсэн үечилсэн хуулийг боловсруулсан гавьяа юм. Хэрэв бид үе байдаг гэдгийг үл тоомсорловол элементүүдийн зохион байгуулалтын зарчим нь маш энгийн: атомын жингийн дагуу тэдгээрийг дарааллаар нь байрлуулдаг. Хамгийн хөнгөн нь устөрөгчийн атом юм. Хамгийн сүүлчийн байгалийн (хиймэл байдлаар бүтээгдээгүй) атом нь ураны атом бөгөөд 200 дахин хүнд жинтэй.

Атомын бүтцийг ойлгох нь элементүүдийн шинж чанарт үе үе байдгийг тайлбарлав.

20-р зууны эхэн үед Э.Рутерфорд (1871-1937) атомын бараг бүх масс нь түүний цөмд төвлөрдөг болохыг баттай харуулсан - орон зайн жижиг (атомтой харьцуулахад ч) муж: радиус. цөм нь атомын хэмжээнээс ойролцоогоор 100 мянга дахин бага. Рутерфорд туршилтаа хийх үед нейтрон хараахан олдоогүй байв. Нейтрон нээгдсэнээр цөмүүд нь протон ба нейтроноос бүрддэг болохыг олж мэдсэн бөгөөд атомыг электроноор хүрээлэгдсэн цөм гэж үзэх нь зүйн хэрэг бөгөөд тэдгээрийн тоо цөм дэх протоны тоотой тэнцүү байна. атом бүхэлдээ төвийг сахисан байдаг. Цөмийн барилгын материал болох протон ба нейтрон нь нуклон гэсэн нийтлэг нэрийг авсан (Латин хэлнээс цөм -гол). Энэ бол бидний ашиглах нэр юм.

Цөм дэх нуклонуудын тоог ихэвчлэн үсгээр тэмдэглэдэг А. Энэ нь ойлгомжтой A = N + Z, Хаана Ннь цөм дэх нейтроны тоо, ба З- атом дахь электронуудын тоотой тэнцэх протоны тоо. Тоо Аатомын масс гэж нэрлэдэг ба Z-атомын дугаар. Ижил атомын дугаартай атомуудыг изотопууд гэж нэрлэдэг: үечилсэн системд тэдгээр нь нэг эсэд байрладаг (грекээр). isos -тэнцүү , топос -газар). Баримт нь изотопуудын химийн шинж чанар бараг ижил байдаг. Хэрэв та үелэх хүснэгтийг сайтар судалж үзвэл элементүүдийн зохион байгуулалт нь атомын масстай биш, харин атомын дугаартай тохирч байгаа гэдэгт итгэлтэй байж болно. Хэрэв 100 орчим элемент байгаа бол 2000 гаруй изотоп байдаг.Үнэн, тэдгээрийн олонх нь тогтворгүй, өөрөөр хэлбэл цацраг идэвхт (Латин хэлнээс) радио- Би гэрэлтдэг, activus- идэвхтэй), тэдгээр нь ялзарч, янз бүрийн цацраг ялгаруулдаг.

Рутерфордын туршилтууд нь атомын цөмийг нээхэд хүргээд зогсохгүй атомын дотор ижил цахилгаан статик хүч үйлчилдэг бөгөөд тэдгээр нь ижил цэнэгтэй биеийг бие биенээсээ түлхэж, өөр өөр цэнэгтэйг (жишээлбэл, цахилгаан дурангийн бөмбөлөг) өөртөө татдаг болохыг харуулсан.

Атом нь тогтвортой. Үүний үр дүнд атом дахь электронууд цөмийг тойрон хөдөлдөг: төвөөс зугтах хүч нь таталцлын хүчийг нөхдөг. Үүнийг ойлгосноор цөм нь нар, электронууд нь гариг ​​(сонгодог физикийн үүднээс авч үзвэл гаригийн загвар нь хоорондоо зөрчилддөг, гэхдээ доороос илүү) атомын гаригийн загварыг бий болгоход хүргэсэн.

Атомын хэмжээг тооцоолох хэд хэдэн арга байдаг. Өөр өөр тооцоолол нь ижил төстэй үр дүнд хүргэдэг: атомын хэмжээ нь мэдээжийн хэрэг өөр өөр боловч ойролцоогоор нанометрийн аравны хэдтэй тэнцүү байна (1 нм = 10 -9 м).

Эхлээд атомын электронуудын системийг авч үзье.

Нарны аймгийн гаригууд таталцлын нөлөөгөөр наранд татагддаг. Атомд электростатик хүч үйлчилдэг. Хоёр цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүч нь тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ гэдгийг тогтоосон Чарльз Августин Кулон (1736-1806) -д зориулж үүнийг ихэвчлэн Кулон гэж нэрлэдэг. Хоёр буруутгаж байгаа баримт Q 1 ба Q 2-тэй тэнцэх хүчээр татах буюу няцаах Ф C =Q 1 Q 2 /r 2 , Хаана r- цэнэгийн хоорондох зайг "Куломын хууль" гэж нэрлэдэг. индекс " ХАМТ"хүчээр томилсон ФКулоны овгийн эхний үсгээр (франц хэлээр Кулон). Хамгийн олон янзын мэдэгдлүүдийн дотроос Кулоны хууль шиг хууль гэж зөв нэрлэсэн нь цөөхөн байдаг: эцсийн эцэст түүний хэрэглэх хүрээ нь бараг хязгааргүй юм. Хэмжээнээс үл хамааран цэнэглэгдсэн биетүүд, түүнчлэн атомын болон бүр субатомын цэнэгтэй хэсгүүд нь Кулоны хуулийн дагуу бүгд татдаг эсвэл түлхэж байдаг.

Гравитацийн ТУХАЙ НЭЭЛТ

Хүн бага наснаасаа таталцлын талаар мэддэг болсон. Унахдаа тэрээр дэлхий рүү чиглэсэн таталцлын хүчийг хүндэтгэж сурдаг. Хурдасгасан хөдөлгөөнтэй танилцах нь ихэвчлэн биеийн чөлөөт уналтыг судлахаас эхэлдэг - таталцлын нөлөөн дор биеийн хөдөлгөөн.

Хоёр массын биеийн хооронд М 1 ба М 2 хүч үйлчилнэ Ф N=- GM 1 М 2 /r 2 . Энд r- биеийн хоорондын зай; G-таталцлын тогтмол 6.67259.10 -11 м 3 кг -1 с -2 , "N" индексийг Ньютон (1643 - 1727) хүндэтгэлд зориулж өгсөн. Энэ илэрхийллийг бүх нийтийн таталцлын хууль гэж нэрлэдэг бөгөөд түүний бүх нийтийн мөн чанарыг онцлон тэмдэглэв. Хүч ФН галактик, селестиел биетүүдийн хөдөлгөөн, дэлхий рүү объектын уналтыг тодорхойлдог. Бүх нийтийн таталцлын хууль нь биеийн хоорондох ямар ч зайд хүчинтэй. Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онол (1879-1955) нэвтрүүлсэн таталцлын зургийн өөрчлөлтийг бид дурдахгүй.

Кулоны цахилгаан статик хүч ба Ньютоны бүх нийтийн таталцлын хүч хоёулаа ижил (1/ r 2) биеийн хоорондын зай нэмэгдэх тусам буурдаг. Энэ нь биеийн хоорондох аль ч зайд байгаа хоёр хүчний үйлдлийг харьцуулах боломжийг олгодог. Хэрэв хоёр протоны Кулоны түлхэлтийн хүчийг тэдгээрийн таталцлын хүчтэй харьцуулбал энэ нь гарч ирнэ. ФҮгүй/ Ф C= 10 -36 (Q 1 =Q 2 = д p ; М 1 = =М 2 =м p). Тиймээс таталцал нь атомын бүтцэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэггүй: энэ нь цахилгаан статик хүчтэй харьцуулахад хэтэрхий бага юм.

Цахилгаан цэнэгийг илрүүлэх, тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийг хэмжих нь тийм ч хэцүү биш юм. Хэрэв цахилгаан хүч маш их юм бол унах, үсрэх, бөмбөг шидэх нь яагаад чухал биш юм бэ? Учир нь ихэнх тохиолдолд бид төвийг сахисан (цэнэггүй) биетэй харьцдаг. Орон зайд үргэлж олон тооны цэнэгтэй бөөмс (электрон, өөр өөр тэмдэгт ион) байдаг. Цэнэглэгдсэн биеэс үүссэн асар том (атомын хэмжээнд) татах цахилгаан хүчний нөлөөн дор цэнэглэгдсэн хэсгүүд эх үүсвэр рүүгээ гүйж, биед наалдаж, цэнэгийг нь саармагжуулдаг.

ДОЛГОО УУ, БӨӨС ҮҮ? ДОЛГОО БА БӨӨМ АЛЬ УУ!

Атом, бүр жижиг атомын хэсгүүдийн талаар ярих нь маш хэцүү байдаг, учир нь тэдний шинж чанарууд нь бидний өдөр тутмын амьдралд ижил төстэй байдаггүй. Ийм жижиг атомуудыг бүрдүүлдэг бөөмсийг материаллаг цэг гэж үзэх нь тохиромжтой гэж бодож магадгүй юм. Гэхдээ бүх зүйл илүү төвөгтэй болж хувирав.

Бөөм ба долгион... Харьцах нь ч утгагүй юм шиг санагдаж байна, тэд үнэхээр өөр.

Магадгүй та долгионы тухай бодохдоо юуны түрүүнд далайн гадаргын давалгааг төсөөлдөг байх. Далайн далайгаас долгионууд эрэгт ирдэг; долгионы урт - дараалсан хоёр оргилын хоорондох зай өөр байж болно. Хэдэн метрийн урттай долгионыг ажиглахад хялбар байдаг. Долгионы үед усны масс тодорхой чичирдэг. Долгион нь нэлээд газар нутгийг хамардаг.

Долгион нь цаг хугацаа, орон зайд үе үе байдаг. долгионы урт ( λ ) нь орон зайн үечилсэн байдлын хэмжүүр юм. Цаг хугацааны долгионы хөдөлгөөний давтамж нь далайн эрэгт хүрэх давтамжаас харагддаг бөгөөд жишээлбэл, хөвөгч дээш доош хэлбэлзэх замаар илрүүлж болно. Долгионы хөдөлгөөний үе буюу нэг долгион өнгөрөх хугацааг үсгээр тэмдэглэе Т. Хугацааны эсрэг давтамжийг ν гэж нэрлэдэг = 1/Т. Хамгийн энгийн долгион (гармоник) нь цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй тодорхой давтамжтай байдаг. Аливаа нарийн төвөгтэй долгионы хөдөлгөөнийг энгийн долгионуудын багц хэлбэрээр дүрсэлж болно ("Шинжлэх ухаан ба амьдрал" 2001 оны 11-р дугаарыг үзнэ үү). Хатуухан хэлэхэд энгийн долгион нь хязгааргүй орон зайг эзэлдэг бөгөөд хязгааргүй урт хугацаанд оршин байдаг. Бидний төсөөлж байгаагаар бөөмс, долгион хоёр тэс өөр.

Ньютоны үеэс гэрлийн мөн чанарын тухай маргаан өрнөсөөр ирсэн. Гэрэл гэж юу вэ гэвэл бөөмсийн цуглуулга (Латин хэлнээс корпускул корпускул- жижиг бие) эсвэл долгион уу? Онолууд удаан хугацаанд өрсөлдсөн. Долгионы онол ялсан: корпускулын онол нь туршилтын баримтуудыг (гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо ба дифракц) тайлбарлаж чадаагүй юм. Долгионы онол нь гэрлийн цацрагийн шулуун тархалтыг амархан даван туулсан. Өдөр тутмын ойлголтын дагуу гэрлийн долгионы урт маш бага байдаг нь чухал үүрэг гүйцэтгэсэн: харагдах гэрлийн долгионы урт нь 380-аас 760 нанометрийн хооронд хэлбэлздэг. Богино цахилгаан соронзон долгион нь хэт ягаан туяа, рентген туяа, гамма туяа, урт нь хэт улаан туяа, миллиметр, сантиметр болон бусад бүх радио долгион юм.

19-р зууны эцэс гэхэд корпускулын онолыг гэрлийн долгионы онол ялсан нь эцсийн бөгөөд эргэлт буцалтгүй мэт санагдаж байв. Гэсэн хэдий ч 20-р зуун ноцтой зохицуулалт хийсэн. Энэ нь гэрэл эсвэл долгион эсвэл бөөмс мэт санагдсан. Энэ нь долгион ба бөөмс хоёулаа болсон. Гэрлийн тоосонцор, түүний квантуудын хувьд тэдний хэлснээр "фотон" гэсэн тусгай үг бий болсон. "Квант" гэдэг үг нь Латин үгнээс гаралтай квант- хэд ба "фотон" - Грек үгнээс гаралтай гэрэл зураг -гэрэл. Ихэнх тохиолдолд бөөмийн нэрийг илэрхийлдэг үгс нь төгсгөлтэй байдаг Тэр. Хачирхалтай нь, зарим туршилтанд гэрэл долгион шиг ажилладаг бол заримд нь бөөмсийн урсгал шиг ажилладаг. Аажмаар аль туршилтанд гэрэл хэрхэн ажиллахыг урьдчилан таамаглах онолыг бий болгох боломжтой болсон. Өнөө үед энэ онолыг хүн бүр хүлээн зөвшөөрч, гэрлийн янз бүрийн үйлдэл нь гайхахаа больсон.

Эхний алхамууд үргэлж хэцүү байдаг. Шинжлэх ухаанд тогтсон үзэл бодлын эсрэг явж, тэрс үзэл мэт санагдсан мэдэгдэл хийх хэрэгтэй болсон. Жинхэнэ эрдэмтэд ажиглаж буй үзэгдлээ тайлбарлах онолдоо үнэхээр итгэдэг. Хүлээн зөвшөөрөгдсөн онолоос татгалзах нь маш хэцүү байдаг. Эхний алхмуудыг Макс Планк (1858-1947), Альберт Эйнштейн (1879-1955) нар хийсэн.

Планк-Эйнштейний хэлснээр гэрэл нь материас ялгарч, шингэдэг квантууд нь тусдаа хэсгүүдэд байдаг. Фотоны дамжуулж буй энерги нь түүний давтамжтай пропорциональ байна: Э = hν. Пропорциональ хүчин зүйл h 1900 онд цацрагийн онолд нэвтрүүлсэн Германы физикчийг хүндэтгэн Планкийн тогтмол гэж нэрлэжээ. 20-р зууны эхний гуравны нэгэнд Планкийн тогтмол нь дэлхийн хамгийн чухал тогтмолуудын нэг болох нь тодорхой болсон. Мэдээжийн хэрэг үүнийг сайтар хэмжсэн: h= 6.6260755.10 -34 Ж.с.

Гэрлийн квант их үү, бага уу? Үзэгдэх гэрлийн давтамж ойролцоогоор 10 14 сек -1 байна. Сануулахад: гэрлийн давтамж ба долгионы урт нь ν = хамаарлаар хамааралтай в/λ, хаана -тай= 299792458.10 10 м/с (яг) - вакуум дахь гэрлийн хурд. Квантын энерги hХарахад хялбар ν нь ойролцоогоор 10 -18 Ж. Энэ энергийн ачаар 10 -13 грамм массыг 1 см өндөрт гаргаж болно. Хүний хэмжээнд энэ нь аймшигтай жижиг юм. Гэхдээ энэ нь 10 14 электрон масс юм. Бичил ертөнцийн цар хүрээ нь огт өөр юм! Мэдээжийн хэрэг, хүн 10-13 грамм массыг мэдэрч чадахгүй, гэхдээ хүний ​​нүд маш мэдрэмтгий тул гэрлийн квантуудыг харж чаддаг - үүнийг хэд хэдэн нарийн туршилтаар баталсан. Ердийн нөхцөлд хүн гэрлийн "үр тариа" -ыг ялгадаггүй бөгөөд үүнийг тасралтгүй урсгал гэж үздэг.

Гэрэл нь корпускуляр ба долгионы шинж чанартай байдаг гэдгийг мэдэхийн тулд "бодит" бөөмс нь долгионы шинж чанартай байдаг гэж төсөөлөхөд хялбар байдаг. Энэхүү тэрс үзэл санааг анх Луи де Бройль (1892-1987) илэрхийлжээ. Тэрээр давалгааны мөн чанар, түүний шинж чанарыг урьдчилан таамаглаж байсныг олж мэдэхийг оролдсонгүй. Түүний онолоор бол масстай бөөмс м, хурдтай нисдэг v, долгионы урт l = долгионтой тохирч байна hmvболон давтамж ν = Э/h, Хаана Э = mv 2/2 - бөөмийн энерги.

Атомын физикийн цаашдын хөгжил нь атомын болон субатомын бөөмсийн хөдөлгөөнийг дүрсэлсэн долгионы мөн чанарыг ойлгоход хүргэсэн. "Квантын механик" хэмээх шинжлэх ухаан гарч ирэв (эхний жилүүдэд үүнийг долгионы механик гэж нэрлэдэг байсан).

Квант механик нь микроскопийн бөөмсийн хөдөлгөөнд хамаарна. Энгийн биетүүдийн хөдөлгөөнийг (жишээлбэл, механизмын аль нэг хэсэг) авч үзэхдээ квант засварыг (материйн долгионы шинж чанараас үүдэлтэй залруулга) тооцох нь утгагүй юм.

Бөөмүүдийн долгионы хөдөлгөөний нэг илрэл нь тэдний замнал байхгүй байх явдал юм. Траектор оршин байхын тулд цаг мөч бүрт бөөмс тодорхой координат, тодорхой хурдтай байх шаардлагатай. Гэхдээ энэ бол квант механикийн хориглосон зүйл юм: бөөмс нэгэн зэрэг тодорхой координатын утгатай байж чадахгүй. X, мөн тодорхой хурдны утга v. Тэдний тодорхойгүй байдал DxТэгээд DvВернер Хайзенберг (1901-1974)-ийн нээсэн тодорхойгүй байдлын хамааралтай холбоотой: D XД v ~ h/m, Хаана мнь бөөмийн масс, ба h-Планкийн тогтмол. Планкийн тогтмолыг ихэвчлэн "үйлдэл"-ийн бүх нийтийн квант гэж нэрлэдэг. Нэр томьёог заахгүйгээр үйлдэл, эпитетт анхаарлаа хандуулаарай нийтийн. Тэрээр тодорхойгүй байдлын хамаарал үргэлж хүчинтэй байдаг гэдгийг онцлон тэмдэглэв. Хөдөлгөөний нөхцөл ба бөөмийн массыг мэддэг тул хөдөлгөөний квант хуулиудыг (өөрөөр хэлбэл бөөмсийн долгионы шинж чанар ба тэдгээрийн үр дагавар - тодорхойгүй байдлын хамаарлыг) харгалзан үзэх шаардлагатай үед тооцоолж болно. , мөн хөдөлгөөний сонгодог хуулиудыг ашиглах бүрэн боломжтой үед. Сонгодог механик нь квант механикаас хамаагүй хялбар тул хэрэв боломжтой бол энэ нь зайлшгүй шаардлагатай гэдгийг онцлон тэмдэглэе.

Планкийн тогтмолыг массаар хуваадаг гэдгийг анхаарна уу (тэдгээрийг хослолд оруулсан болно ц/м). Масс их байх тусам квант хуулийн үүрэг бага байна.

Квантын шинж чанарыг үл тоомсорлох нь гарцаагүй гэдгийг мэдрэхийн тулд бид D тодорхойгүй байдлын утгыг тооцоолохыг хичээх болно. Xболон Д v. Хэрэв Д Xболон Д vдундаж (сонгодог) утгуудтай харьцуулахад өчүүхэн бага байдаг бол сонгодог механикийн томьёо нь хөдөлгөөнийг төгс дүрсэлдэг, хэрэв тэдгээр нь жижиг биш бол квант механикийг ашиглах шаардлагатай. Бусад шалтгаанууд (сонгодог механикийн хүрээнд) Гейзенбергийн хамаарлаас илүү тодорхойгүй байдалд хүргэж байсан ч квантын тодорхойгүй байдлыг харгалзан үзэх нь утгагүй юм.

Нэг жишээг харцгаая. Бид сонгодог механикийг ашиглах боломжийг харуулахыг хүсч байгаагаа санаж, масс нь 1 грамм, хэмжээ нь 0.1 миллиметртэй "бөөмс" -ийг авч үзье. Хүний хэмжүүрээр энэ нь үр тариа, хөнгөн, жижиг тоосонцор юм. Гэхдээ энэ нь протоноос 10 24 дахин хүнд, атомаас сая дахин том юм!

"Манай" үр тариаг устөрөгчөөр дүүргэсэн саванд шилжүүлээрэй. Хэрэв тариа хангалттай хурдан нисдэг бол тэр нь тодорхой хурдтай шулуун шугамаар хөдөлж байгаа мэт санагддаг. Энэ сэтгэгдэл буруу байна: устөрөгчийн молекулуудын үр тарианд үзүүлэх нөлөөллийн улмаас түүний хурд нөлөөлөл бүрт бага зэрэг өөрчлөгддөг. Яг хэд болохыг тооцоод үзье.

Устөрөгчийн температурыг 300 К (бид температурыг үргэлж үнэмлэхүй хэмжүүрээр хэмждэг, Кельвиний хэмжүүрээр хэмждэг; 300 К = 27 o C). Келвин дэх температурыг Больцманы тогтмолоор үржүүлэх к B = 1.381.10 -16 Ж/К, бид үүнийг эрчим хүчний нэгжээр илэрхийлнэ. Тарианы хурдны өөрчлөлтийг импульс хадгалагдах хуулийг ашиглан тооцоолж болно. Тарианы устөрөгчийн молекултай мөргөлдөх бүрт түүний хурд ойролцоогоор 10-18 см/с өөрчлөгддөг. Өөрчлөлт нь бүрэн санамсаргүй байдлаар, санамсаргүй чиглэлд явагддаг. Иймд 10 -18 см/с утгыг мөхлөгийн хурдны сонгодог тодорхойгүй байдлын хэмжүүр гэж үзэх нь зүйн хэрэг юм (D). v) энэ тохиолдолд cl. Тиймээс, (Д v) анги = 10 -18 см/с. Үр тарианы байршлыг түүний хэмжээнээс 0.1-ээс илүү нарийвчлалтайгаар тодорхойлох нь маш хэцүү байдаг. Хүлээн зөвшөөрье (Д X) cl = 10 -3 см Эцэст нь (Д X) анги (Д v) cl = 10 -3 .10 -18 = 10 -21 . Энэ нь маш бага үнэ цэнэ мэт санагдах болно. Ямар ч тохиолдолд хурд, байрлал дахь тодорхойгүй байдал нь маш бага тул үр тарианы дундаж хөдөлгөөнийг авч үзэх боломжтой. Гэхдээ Хайзенбергийн хамаарлаас үүдэлтэй квант тодорхойгүй байдалтай харьцуулбал (Д XД v= 10 -27), сонгодог гетероген байдал нь асар их байдаг - энэ тохиолдолд энэ нь сая дахин давсан байна.

Дүгнэлт: үр тарианы хөдөлгөөнийг авч үзэхдээ түүний долгионы шинж чанарыг, өөрөөр хэлбэл координат ба хурдны квант тодорхойгүй байдлыг харгалзан үзэх шаардлагагүй. Атом ба субатомын хэсгүүдийн хөдөлгөөний тухайд нөхцөл байдал эрс өөрчлөгддөг.

Одоо байгаа асуултын хариулт: Орчлон ертөнцийн хүн төрөлхтөнтэй хамт үүссэн хамгийн жижиг бөөмс юу вэ?

Хүмүүс элсний ширхэгийг бидний эргэн тойронд харж буй зүйлсийн барилгын материал гэж боддог байсан. Дараа нь атомыг нээж, доторх протон, нейтрон, электронуудыг задлах хүртэл хуваагдашгүй гэж бодсон. Эрдэмтэд протон ба нейтрон нь тус бүр гурван кваркаас бүрддэг болохыг олж мэдсэн тул тэдгээр нь орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг хэсгүүд болж хувирсангүй.

Эрдэмтэд кваркуудын дотор ямар нэгэн зүйл байгаа болон орчлон ертөнцийн хамгийн суурь материйн давхарга буюу хамгийн жижиг тоосонцор хүрсэн гэсэн нотлох баримтуудыг хараахан олж чадаагүй байна.

Кварк ба электронууд хуваагдашгүй байсан ч тэдгээр нь оршдог материйн хамгийн жижиг хэсгүүд мөн үү, эсвэл Орчлон ертөнц бүр ч жижиг биетүүдийг агуулж байгаа эсэхийг эрдэмтэд мэдэхгүй.

Орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг хэсгүүд

Тэдгээр нь янз бүрийн амт, хэмжээтэй, зарим нь гайхалтай холболттой, зарим нь бие биенээ ууршуулдаг, олонх нь гайхалтай нэртэй байдаг: барион ба мезон, нейтрон ба протон, нуклон, гиперон, мезон, барион, нуклон, фотонуудаас бүрддэг кваркууд, гэх мэт .d.

Хиггсийн бозон бол шинжлэх ухаанд маш чухал бөөмс бөгөөд үүнийг "Бурхан бөөмс" гэж нэрлэдэг. Энэ нь бусад бүх массыг тодорхойлдог гэж үздэг. Анх 1964 онд зарим бөөмс яагаад бусдаас илүү масстай байдаг талаар эрдэмтэд гайхаж байх үед уг элементийг анх оножээ.

Хиггс бозон нь орчлон ертөнцийг дүүргэдэг гэж үздэг Хиггсийн талбайтай холбоотой. Хоёр элемент (Хиггс талбайн квант ба Хиггс бозон) нь бусад массыг өгөх үүрэгтэй. Шотландын эрдэмтэн Питер Хиггсийн нэрээр нэрлэгдсэн. 2013 оны 3-р сарын 14-ний тусламжтайгаар Хиггс Бозон оршин тогтнож байгааг баталгаажуулсан тухай албан ёсоор зарлав.

Олон эрдэмтэд Хиггсийн механизм нь мэдэгдэж байгаа бөөмсийг дүрсэлсэн физикийн одоо байгаа "стандарт загвар"-ыг дуусгахын тулд оньсогоын дутуу хэсгийг шийдэж өгсөн гэж маргадаг.

Хиггс бозон нь орчлон ертөнцөд байгаа бүх зүйлийн массыг үндсээр нь тодорхойлсон.

Кваркууд

Кваркууд (кварк гэсэн утгатай) нь протон ба нейтроны барилгын материал юм. Тэд хэзээ ч ганцаараа байдаггүй, зөвхөн бүлгээрээ амьдардаг. Кваркуудыг хооронд нь холбогч хүч нь холдох тусам нэмэгддэг тул цааш явах тусам тэдгээрийг салгахад хэцүү байх болно. Тиймээс чөлөөт кваркууд байгальд хэзээ ч байдаггүй.

Кваркууд нь үндсэн бөөмс юмбүтэцгүй, үзүүртэй ойролцоогоор 10−16 см хэмжээтэй.

Жишээлбэл, протон ба нейтрон нь гурван кваркаас бүрдэх ба протон нь хоёр ижил кварк агуулдаг бол нейтрон нь хоёр өөр кварктай байдаг.

Супер тэгш хэм

Материйн үндсэн "барилгын материал" болох фермионууд нь кварк ба лептонууд, харин хүчийг хамгаалагч бозонууд нь фотон ба глюонууд байдаг нь мэдэгдэж байна. Суперсимметрийн онол нь фермион ба бозонууд бие биенээ хувиргаж чаддаг гэж хэлдэг.

Урьдчилан таамагласан онол нь бидний мэддэг бөөмс болгонд бидний хараахан нээж амжаагүй холбоотой байдаг гэж үздэг. Жишээлбэл, электроны хувьд энэ нь селекрон, кварк нь скварк, фотон нь фотино, хиггс нь хиггсино юм.

Бид яагаад одоо орчлон ертөнц дээрх энэ супер тэгш хэмийг ажиглаж болохгүй гэж? Эрдэмтэд тэднийг жирийн үеэл дүү нараасаа хамаагүй хүнд жинтэй гэж үздэг бөгөөд жин ихсэх тусам тэдний нас богиносдог. Үнэн хэрэгтээ тэд боссон даруйдаа нурж эхэлдэг. Хэт тэгш хэмийг бий болгохын тулд асар их хэмжээний энерги шаардагддаг бөгөөд энэ нь их тэсрэлтийн дараахан байсан бөгөөд магадгүй Том адрон коллайдер гэх мэт том хурдасгуурт бий болох юм.

Яагаад тэгш хэм үүссэний тухайд физикчид тэгш хэм нь бидний харж, хүрч чаддаггүй, зөвхөн таталцлын хүчээр мэдрэгддэг Орчлон ертөнцийн зарим далд хэсэгт эвдэрсэн байж магадгүй гэж онолдог.

Нейтрино

Нейтрино бол хаа сайгүй гэрлийн хурдтай шүгэлддэг хөнгөн субатомын бөөмс юм. Үнэн хэрэгтээ, хэдэн триллион нейтрино нь ердийн бодистой бараг харьцдаггүй ч гэсэн таны биед ямар ч үед урсаж байдаг.

Зарим нь нарнаас гаралтай бол зарим нь дэлхийн агаар мандалтай харьцаж буй сансрын туяа, Сүүн зам болон бусад алс холын галактикийн оддын дэлбэрэлт зэрэг одон орны эх сурвалжаас гаралтай.

Эсрэг бодис

Бүх хэвийн бөөмсийг ижил масстай боловч эсрэг цэнэгтэй антиматер гэж үздэг. Бодис учрах үед бие биенээ устгадаг. Жишээлбэл, протоны эсрэг бодисын бөөм нь антипротон байдаг бол электроны эсрэг бодисыг позитрон гэж нэрлэдэг. Антиматер бол хүмүүсийн тодорхойлж чадсан дэлхийн хамгийн үнэтэй бодисуудын нэг юм.

Гравитонууд

Квант механикийн салбарт бүх үндсэн хүчийг бөөмсөөр дамжуулдаг. Жишээлбэл, гэрэл нь цахилгаан соронзон хүчийг дагуулдаг фотон хэмээх массгүй бөөмсөөс тогтдог. Үүний нэгэн адил гравитон нь таталцлын хүчийг зөөдөг онолын бөөм юм. Эрдэмтэд гравитоныг хараахан илрүүлээгүй байгаа бөгөөд тэдгээр нь бодистой маш сул харилцан үйлчлэлцдэг тул олоход хэцүү байдаг.

Эрчим хүчний утаснууд

Туршилтаар кварк, электрон гэх мэт жижиг хэсгүүд нь орон зайн тархалтгүйгээр материйн нэг цэгийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Гэхдээ цэгэн биетүүд физикийн хуулиудыг төвөгтэй болгодог. Нэгэн цэгт хязгааргүй ойртох боломжгүй тул үйлчлэгч хүч нь хязгааргүй их болж чаддаг.

Супер мөрний онол гэдэг санаа энэ асуудлыг шийдэж чадна. Онолоор бүх бөөмс нь цэг шиг биш харин энергийн жижиг утаснууд юм. Өөрөөр хэлбэл, манай дэлхийн бүх объектууд нь чичиргээт утас, энергийн мембранаас бүрддэг. Утастай юу ч хязгааргүй ойр байж чадахгүй, учир нь нэг хэсэг нь нөгөөгөөсөө үргэлж ойр байх болно. Энэхүү цоорхой нь зарим асуудлыг хязгааргүй шийддэг бололтой, энэ санаа нь физикчдийн сонирхлыг татдаг. Гэсэн хэдий ч эрдэмтэд хэлхээний онол зөв болохыг нотлох туршилтын нотолгоо байхгүй хэвээр байна.

Цэгийн асуудлыг шийдэх өөр нэг арга бол орон зай өөрөө тасралтгүй, гөлгөр биш, харин үнэндээ салангид пиксел буюу ширхэгүүдээс тогтдог бөгөөд үүнийг заримдаа орон зай-цаг хугацааны бүтэц гэж нэрлэдэг. Энэ тохиолдолд хоёр бөөмс нь бие биендээ хязгааргүй ойртох боломжгүй, учир нь тэдгээр нь үргэлж хамгийн бага хэмжээний зайгаар тусгаарлагдах ёстой.

Хар нүхний цэг

Орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг бөөмийн нэрийн өөр нэг өрсөлдөгч бол хар нүхний төв дэх онцгой байдал (нэг цэг) юм. Бодис таталцлын хүч авахуйц жижиг орон зайд өтгөрөх үед хар нүх үүсдэг бөгөөд энэ нь бодисыг дотогшоо татан, эцэст нь хязгааргүй нягтын нэг цэгт конденсацлахад хүргэдэг. Наад зах нь одоогийн физикийн хуулийн дагуу.

Гэвч ихэнх мэргэжилтнүүд хар нүхийг үнэхээр хязгааргүй нягт гэж боддоггүй. Энэхүү хязгааргүй байдал нь харьцангуйн ерөнхий онол ба квант механик гэсэн одоогийн хоёр онолын дотоод зөрчилдөөний үр дүн гэж тэд үзэж байна. Квантын таталцлын онолыг томъёолж чадвал хар нүхний жинхэнэ мөн чанар илчлэгдэх болно гэж тэд санал болгож байна.

Планкийн урт

Эрчим хүчний утаснууд, тэр ч байтугай орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг бөөмс хүртэл "планкийн урт" хэмжээтэй байж болно.

Баарны урт нь 1.6 х 10 -35 метр (16-ын тоо нь 34 тэг ба аравтын бутархайн өмнө байдаг) нь физикийн янз бүрийн талуудтай холбоотой ойлгомжгүй жижиг хэмжээс юм.

Планкийн урт нь Германы физикч Макс Планкийн санал болгосон уртын "байгалийн нэгж" юм.

Планкийн урт нь ямар ч хэрэгсэлд хэмжихэд хэтэрхий богино боловч үүнээс илүүтэйгээр хэмжих боломжтой хамгийн богино уртын онолын хязгаарыг илэрхийлдэг гэж үздэг. Тодорхойгүй байдлын зарчмын дагуу ямар ч хэрэгсэл хэзээ ч түүнээс бага зүйлийг хэмжих боломжгүй, учир нь энэ мужид орчлон ертөнц магадлал, тодорхойгүй байдаг.

Энэ хэмжүүрийг харьцангуйн ерөнхий онол ба квант механикийн хоорондох хуваах шугам гэж үздэг.

Планкийн урт нь таталцлын орон маш хүчтэй байх тул талбайн энергиэс хар нүх үүсгэж эхлэх зайтай тохирч байна.

Одоо бол орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг бөөмс нь ойролцоогоор банзны хэмжээтэй: 1.6 x 10 −35 метр юм.

дүгнэлт

Орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг бөөмс болох электрон нь сөрөг цэнэгтэй, маш бага масстай, 9.109 x 10 - 31 кг, электроны сонгодог радиус нь 2.82 x 10 -15 м байдаг гэдгийг сургуулиас мэддэг байсан.

Гэсэн хэдий ч физикчид орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг хэсгүүд болох Планкийн хэмжээ нь ойролцоогоор 1.6 x 10 -35 метртэй аль хэдийн ажиллаж байна.

Мэдэгдэж байгаа хамгийн жижиг бөөмс гэж юу вэ? Одоогоор тэдгээрийг орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг хэсгүүд гэж үздэг. Орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг бөөмс бол Планкийн хар нүх бөгөөд одоогоор зөвхөн онолын хувьд л оршдог. Планкийн хар нүх нь бүх хар нүхнүүдийн хамгийн жижиг нь (массын спектрийн салангид байдлаас шалтгаалан) бөгөөд нэг төрлийн хилийн объект юм. Гэхдээ хамгийн жижиг бөөмсийг орчлон ертөнцөөс олж илрүүлсэн бөгөөд одоо үүнийг сайтар судалж байна.

Оросын хамгийн өндөр цэг нь Кавказад байрладаг. Дараа нь мезонууд хамгийн жижиг хэсгүүд, дараа нь бозонууд болжээ. Энэ бөөмс нь таталцлын радиус нь долгионы уртаас их буюу тэнцүү байдаг тул хар нүх гэж ангилдаг. Одоо байгаа бүх хар нүхнүүдээс Планкийнх хамгийн жижиг нь юм.

Мөн тэд цөмийн урвалын үр дүнд үүсдэг гэж нийтлэг үздэг. Орчлон ертөнцөд энэхүү хамгийн жижиг бөөмс байдаг гэсэн таамаглалыг үл харгалзан түүнийг ирээдүйд бодитоор нээх боломжтой юм. Түүний нээлтийн төлөө л дэлхийн хамгийн залхуу оршин суугчид л сонсоогүй том адрон коллайдерын суурилуулалтыг бүтээжээ. Хиггс бозон нь одоогийн байдлаар оршин тогтнох нь бодитоор батлагдсан хамгийн жижиг бөөмс юм.

Хэрэв бөөмс массгүй байсан бол орчлон ертөнц оршин тогтнох боломжгүй. Түүнд нэг ч бодис үүсэх боломжгүй байв. Энэ бөөмс болох Хиггс бозоны оршин тогтнох нь практик нотлогдсон хэдий ч түүний практик хэрэглээг хараахан зохион бүтээгээгүй байна. Манай ертөнц асар том бөгөөд сонирхолтой, ер бусын, сэтгэл татам зүйл өдөр бүр тохиолддог. Бидэнтэй хамт байж, өдөр бүр дэлхийн өнцөг булан бүрээс хамгийн сонирхолтой баримтууд, ер бусын хүмүүс эсвэл зүйлсийн тухай, байгаль эсвэл хүний ​​бүтээлийн талаар суралцаарай.

Энгийн тоосонцор нь дотоод бүтэцгүй, өөрөөр хэлбэл бусад хэсгүүд агуулаагүй бөөмс юм [ойролцоогоор. 1]. Элементар бөөмс нь квант талбайн онолын үндсэн объект юм. Тэдгээрийг спинээр нь ангилж болно: фермионууд нь хагас бүхэл тоотой, бозонууд нь бүрэн эргэлттэй байдаг. Бөөмийн физикийн стандарт загвар нь энгийн бөөмсийн шинж чанар, харилцан үйлчлэлийг тодорхойлдог онол юм.

Хүчтэй харилцан үйлчлэлд оролцсоноор нь ангилдаг. Адроныг хүчтэй харилцан үйлчлэлцдэг бүрэлдэхүүн хэсгүүд гэж тодорхойлдог. Партон (бөөмс) мөн үзнэ үү. Үүнд пион, каон, Ж/ψ мезон болон бусад олон төрлийн мезонууд орно. Цөмийн урвал ба цацраг идэвхт задрал нь нэг нуклидыг нөгөө нуклид болгон хувиргаж чаддаг.

Атом нь электронуудын харьцангуй том, хөнгөн үүлээр хүрээлэгдсэн жижиг, хүнд, эерэг цэнэгтэй цөмөөс бүрдэнэ. Цөм (эерэг цэнэгтэй бөөмс) -ийн үүргийг позитрон (позитроний) эсвэл эерэг мюон (муони) гүйцэтгэдэг богино настай чамин атомууд бас байдаг.

Харамсалтай нь тэдгээрийг ямар нэгэн байдлаар бүртгэх боломжгүй байгаа бөгөөд зөвхөн онолын хувьд л оршин тогтнож байна. Хэдийгээр өнөөдөр хар нүхийг илрүүлэх туршилтыг санал болгож байгаа ч тэдгээрийг хэрэгжүүлэх боломж ихээхэн бэрхшээлтэй тулгарч байна. Эсрэгээр, жижиг зүйлүүд анзаарагдахгүй байж болох ч энэ нь тэднийг чухалдуулдаггүй. Чарагуан бөмбөрцөг (Sphaerodactylus ariasae) нь дэлхийн хамгийн жижиг хэвлээр явагчид юм. Түүний урт нь ердөө 16-18 мм, жин нь 0.2 грамм юм.

Дэлхий дээрх хамгийн жижиг зүйлүүд

Хамгийн жижиг нэг судалтай ДНХ вирус бол гахайн цирковирус юм. Өнгөрсөн зуунд шинжлэх ухаан орчлон ертөнц болон түүний бичил харуурын барилгын материалыг ойлгоход асар их алхам хийсэн.

Нэгэн цагт хамгийн жижиг бөөмсийг атом гэж үздэг байсан. Дараа нь эрдэмтэд протон, нейтрон, электроныг нээсэн. Одоо бид бөөмсийг (Том адрон коллайдерын нэгэн адил) хооронд нь цохисноор тэд кварк, лептон, тэр ч байтугай антиматер гэх мэт илүү олон тоосонцор болж задарч болохыг мэдэж байна. Асуудал нь зөвхөн юу нь бага байгааг тодорхойлоход л байгаа юм. Тиймээс зарим бөөмс нь массгүй, зарим нь сөрөг масстай байдаг. Энэ асуултын шийдэл нь тэгээр хуваахтай адил, өөрөөр хэлбэл боломжгүй юм.

Үүнд ямар нэг зүйл байгаа гэж та бодож байна уу?, тухайлбал: Хиггсийн хамгийн жижиг бөөмс.

Хэдийгээр ийм утсанд физик үзүүлэлт байдаггүй ч бүх зүйлийг зөвтгөх гэсэн хүний ​​хандлага нь эдгээр нь ертөнцийн хамгийн жижиг биетүүд гэсэн дүгнэлтэд хүргэдэг. Одон орон ба дуран → Одон орон судлаач, астрофизикийн асуулт хариулт → Та үүнд юу байгаа гэж бодож байна вэ?, тухайлбал...

Хамгийн жижиг вирус

Баримт нь ийм бөөмсийг нийлэгжүүлэхийн тулд хурдасгуурт 1026 электрон вольтын энергийг олж авах шаардлагатай бөгөөд энэ нь техникийн хувьд боломжгүй юм. Ийм бөөмсийн масс нь 0.00001 грамм, радиус нь 1/1034 метр юм. Ийм хар нүхний долгионы уртыг таталцлын радиусын хэмжээтэй харьцуулж болно.

Дэлхий ертөнцийн хаана байрладаг вэ? Их тэсрэлтийн өмнө орчлон ертөнцөд юу байсан бэ? Орчлон ертөнц үүсэхээс өмнө юу болсон бэ? Орчлон ертөнц хэдэн настай вэ? Энэ нь 13 настай хүүгийн цуглуулгад байсан цорын ганц сум биш байсан нь тодорхой болсон." Ийм бөөмсийн бүтэц нь маш бага байдаг - цөм нь хэтэрхий жижиг тул тэдгээр нь бараг массгүй, атомын цэнэггүй байдаг. Гайхалтай, гайхалтай том тоонууд байдаг тул тэдгээрийг бичихэд бүх орчлон ертөнц шаардлагатай.

Энгийн нүдэнд харагдах хамгийн жижиг объектууд

Google нь 1920 онд хүүхдүүдийг том тоонд сонирхуулах зорилгоор мэндэлжээ. Энэ бол Милтоны хэлснээр эхний байр нь 1, дараа нь ядрахаасаа өмнө бичиж чадах хэмжээгээрээ тэг байх тоо юм. Хэрэв бид хамгийн их ач холбогдолтой тооны тухай ярих юм бол энэ нь үнэхээр дэлхий дээр байгаа хамгийн том утгыг олох хэрэгтэй гэсэн үндэслэлтэй аргумент байдаг.

Ийнхүү нарны жин тонноор хэмжигдэх нь фунтаас бага байх болно. Бодит ертөнцийн аль ч программтай хамгийн том тоо буюу энэ тохиолдолд бодит ертөнцийн программ нь олон ертөнц дэх орчлон ертөнцийн тооны хамгийн сүүлийн үеийн тооцооллын нэг байж магадгүй юм. Энэ тоо маш их байгаа тул тархи нь зөвхөн ойролцоогоор тохиргоо хийх чадвартай тул хүний ​​тархи эдгээр бүх орчлон ертөнцийг шууд мэдрэх боломжгүй болно.

Өчүүхэн жижиг тоглоом, бяцхан амьтад, хүмүүсээс эхлээд таамагласан атомын доорх бөөмс хүртэлх дэлхийн хамгийн жижиг зүйлсийн цуглуулга энд байна. Атомууд нь химийн урвалаар бодисыг хувааж болох хамгийн жижиг хэсгүүд юм. Дэлхийн хамгийн жижиг цайны савыг нэрт керамикч Ву Руйшэн бүтээсэн бөгөөд ердөө 1.4 грамм жинтэй. 2004 онд Румайса Рахман хамгийн жижиг төрсөн хүүхэд болжээ.

Орчлон ертөнцийн гайхалтай жижиг тоосонцор болох нейтринос бараг зуун жилийн турш эрдэмтдийн сонирхлыг татсаар ирсэн. Нобелийн шагналыг бусад бөөмс дээр хийсэн ажлаас илүүтэй нейтриногийн судалгаанд хүртэж, жижиг мужуудын төсвөөр үүнийг судлах асар том байгууламжууд баригдаж байна. ОХУ-ын ШУА-ийн Цөмийн судалгааны хүрээлэнгийн ахлах судлаач, MIPT-ийн багш, нейтрино массыг хайх “Троицк ну-масс” туршилтын оролцогч Александр Нозик үүнийг хэрхэн судлах талаар ярьж байна. Хамгийн гол нь үүнийг хэрхэн яаж барьж авах вэ.

Хулгайлагдсан энергийн нууц

Нейтрино судлалын түүхийг сонирхолтой мөрдөгч түүх шиг уншиж болно. Энэ бөөмс нь эрдэмтдийн дедуктив чадварыг нэгээс олон удаа туршиж үзсэн: оньсого бүрийг тэр дор нь шийдэж чадахгүй, зарим нь хараахан шийдэгдээгүй байна. Энэ нээлтийн түүхээс эхэлье. Төрөл бүрийн цацраг идэвхт задралыг 19-р зууны төгсгөлд судалж эхэлсэн бөгөөд 1920-иод онд эрдэмтдийн зэвсгийн нөөцөд зөвхөн задралыг бүртгэх төдийгүй, мөн түүнчлэн бөөмсийн гадагшлах энергийг хэмжих хэрэгсэл байсан нь гайхах зүйл биш юм. өнөөгийн жишгээр тийм ч нарийн биш ч гэсэн. Багаж хэрэгслийн нарийвчлал нэмэгдэхийн хэрээр эрдэмтдийн баяр баясгалан, төөрөгдөл нь бусад зүйлсээс гадна бета задралтай холбоотой байсан бөгөөд энэ нь цацраг идэвхт цөмөөс электрон нисч, цөм өөрөө цэнэгээ өөрчилдөг байв. Энэ задралыг хоёр бөөмс гэж нэрлэдэг, учир нь энэ нь шинэ цөм ба электрон гэсэн хоёр бөөм үүсгэдэг. Ийм задралд байгаа хэлтэрхийнүүдийн энерги, импульсийг хамгаалах хуулиудыг ашиглан, эдгээр хэлтэрхийнүүдийн массыг мэдэх замаар нарийн тодорхойлох боломжтой гэдгийг ахлах сургуулийн аль ч сурагч тайлбарлах болно. Өөрөөр хэлбэл, жишээлбэл, электроны энерги нь тодорхой элементийн цөмийн задралд үргэлж ижил байх болно. Практик дээр тэс өөр дүр зураг ажиглагдсан. Электрон энерги нь тогтворгүй байснаас гадна тэг хүртэл тасралтгүй спектрт тархсан нь эрдэмтдийг гайхшруулжээ. Энэ нь хэн нэгэн бета задралаас энерги хулгайлсан тохиолдолд л тохиолдож болно. Гэхдээ хулгайлах хүн байхгүй бололтой.

Цаг хугацаа өнгөрөхөд хэрэгслүүд улам бүр нарийвчлалтай болж, удалгүй ийм гажиг нь төхөөрөмжийн алдаатай холбоотой байх магадлал алга болжээ. Ийнхүү нэгэн нууцлаг байдал үүссэн. Үүний шийдлийг эрэлхийлэхийн тулд эрдэмтэд янз бүрийн, бүр өнөөгийн жишгээр огт утгагүй таамаглал дэвшүүлсэн. Жишээлбэл, Нилс Бор өөрөө энгийн бөөмсийн ертөнцөд хадгалалтын хууль үйлчлэхгүй гэж ноцтой мэдэгдэл хийсэн. Вольфганг Паули 1930 онд өдрийг аварчээ. Тэрээр Тюбинген хотод болсон физикийн бага хуралд оролцох боломжгүй байсан бөгөөд алсаас оролцох боломжгүй тул уншиж өгөхийг хүссэн захидал илгээжээ. Үүнээс ишлэлүүдийг энд оруулав.

“Эрхэм хүндэт цацраг идэвхт хатагтай, ноёд оо. Энэ захидлыг хүргэсэн элчийг хамгийн тохиромжтой мөчид анхааралтай сонсохыг би танаас хүсч байна. Би хамгааллын хууль, статистикийг зөв тогтоох маш сайн арга олсон гэж тэр танд хэлэх болно. Энэ нь цахилгаан саармаг тоосонцор оршин тогтнох магадлалд оршдог... В задралын үед электрон бүртэй хамт ийм “нейтрон” ялгардаг гэж үзвэл В спектрийн тасралтгүй байдал тодорхой болох бөгөөд тэдгээрийн нийлбэр. “нейтрон” ба электроны энерги тогтмол байдаг...”

Захидлын төгсгөлд дараах мөрүүд байв.

“Эрсдэл хийхгүй бол ялахгүй. Үргэлжилсэн В спектрийг авч үзэхэд нөхцөл байдлын хүндийн зэрэг нь Проф. Деби харамсаж "Өө, энэ бүгдийг шинэ татвар гэж бодохгүй байсан нь дээр" гэж хэлэв. Тиймээс авралд хүрэх зам бүрийг нухацтай хэлэлцэх шаардлагатай. Тиймээс эрхэм цацраг идэвхт хүмүүс ээ, үүнийг шалгаж, шүүнэ үү."

Хожим нь Паули өөрөө түүний санаа бичил ертөнцийн физикийг аварсан ч шинэ бөөмсийг туршилтаар хэзээ ч олж илрүүлэхгүй гэж эмээж байгаагаа илэрхийлжээ. Хэрвээ тэр бөөмс байсан бол амьд ахуйд нь илрүүлэх боломжгүй гэж хамт ажиллагсадтайгаа хүртэл маргалдсан гэж тэд ярьдаг. Дараагийн хэдэн жилийн хугацаанд Энрико Ферми нейтрино гэж нэрлэсэн бөөмсийг оролцуулан бета задралын онолыг боловсруулсан нь туршилттай гайхалтай тохирчээ. Үүний дараа таамагласан бөөм үнэхээр оршин байсан гэдэгт хэн ч эргэлзсэнгүй. 1956 онд Паули нас барахаас хоёр жилийн өмнө Фредерик Рейнс, Клайд Коуэн нарын баг нейтриноыг урвуу бета задралаар туршилтаар нээсэн (Рейнс үүнийхээ төлөө Нобелийн шагнал хүртсэн).

Сураггүй алга болсон нарны нейтриногийн тохиолдол

Хэдий хэцүү ч гэсэн нейтрино илрүүлэх боломжтой нь тодорхой болмогц эрдэмтэд харь гарагийн гаралтай нейтрино илрүүлэхээр оролдож эхэлсэн. Тэдний хамгийн тод эх сурвалж нь нар юм. Тэнд цөмийн урвал байнга явагддаг бөгөөд дэлхийн гадаргуугийн квадрат см тутамд секундэд 90 тэрбум орчим нарны нейтрино өнгөрдөг болохыг тооцоолж болно.

Тэр үед нарны нейтрино барих хамгийн үр дүнтэй арга бол радиохимийн арга байсан. Үүний мөн чанар нь: нарны нейтрино дэлхий дээр ирж, цөмтэй харьцдаг; үр дүн нь жишээ нь 37Ar цөм ба электрон (энэ нь Рэймонд Дэвисийн туршилтанд ашигласан урвал бөгөөд хожим нь Нобелийн шагнал хүртсэн). Үүний дараа аргон атомын тоог тоолсноор өртөлтийн үед детекторын эзлэхүүн дэх хэдэн нейтрино харилцан үйлчлэлцсэнийг хэлж болно. Практик дээр мэдээжийн хэрэг бүх зүйл тийм ч хялбар биш юм. Хэдэн зуун тонн жинтэй бай дахь ганц аргон атомыг тоолох хэрэгтэй гэдгийг та ойлгох ёстой. Массын харьцаа нь шоргоолжны масс ба дэлхийн масстай ойролцоогоор ижил байна. Тэр үед нарны нейтриногийн ⅔ хувийг хулгайлсан болохыг олж мэдсэн (хэмжих урсгал нь таамаглаж байснаас 3 дахин бага байсан).

Мэдээжийн хэрэг, сэжиг эхлээд Наранд унасан. Эцсийн эцэст бид түүний дотоод амьдралыг зөвхөн шууд бус шинж тэмдгээр шүүж чадна. Үүн дээр нейтрино хэрхэн үүсдэг нь тодорхойгүй бөгөөд Нарны бүх загвар буруу байх магадлалтай. Маш олон янзын таамаглалыг хэлэлцсэн боловч эцэст нь эрдэмтэд энэ нь Нар биш, харин нейтриногийн зальтай мөн чанар гэсэн санаа руу чиглэж эхлэв.

Түүхийн жижиг ухралт: нейтриногийн туршилтын нээлт болон нарны нейтрино судлах туршилтуудын хоорондох хугацаанд хэд хэдэн сонирхолтой нээлтүүд гарч ирэв. Эхлээд антинейтрино нь нээгдэж, нейтрино болон антинейтрино харилцан үйлчлэлд өөр өөр оролцдог нь батлагдсан. Түүнээс гадна бүх харилцан үйлчлэлийн бүх нейтрино нь үргэлж зүүн гартай байдаг (хөдөлгөөний чиглэлд эргэх проекц нь сөрөг байдаг), бүх антинейтрино нь баруун гартай байдаг. Энэ шинж чанар нь зөвхөн нейтрино дахь бүх элементийн бөөмсүүдэд ажиглагдаад зогсохгүй манай орчлон ертөнц зарчмын хувьд тэгш хэмтэй биш гэдгийг шууд бусаар харуулж байна. Хоёрдугаарт, цэнэглэгдсэн лептон (электрон, мюон, тау лептон) бүр өөр өөрийн төрлийн нейтрино амттай болохыг олж мэдсэн. Түүнээс гадна төрөл бүрийн нейтрино нь зөвхөн лептонтойгоо харилцан үйлчилдэг.

Нарны асуудалдаа эргэн оръё. 20-р зууны 50-аад оны үед лептоник амтыг (нейтриногийн нэг төрөл) хадгалах шаардлагагүй гэж үзсэн. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв электрон нейтрино нэг урвалаар төрсөн бол нөгөө урвал руу орох замдаа нейтрино хувцсаа сольж, мюон болж гүйж болно. Энэ нь зөвхөн электрон нейтринод мэдрэмтгий байдаг радиохимийн туршилтуудад нарны нейтрино байхгүй байгааг тайлбарлаж болох юм. Энэхүү таамаглалыг SNO дахь нарны нейтрино урсгалын хэмжилт, Камиоканде дахь том усны объектын сцинтилляцын туршилтууд (түүний хувьд саяхан өөр нэг Нобелийн шагнал хүртсэн) гайхалтайгаар батлагдсан. Эдгээр туршилтуудад энэ нь урвуу бета задрал биш харин зөвхөн электрон төдийгүй мюон нейтринотой хамт тохиолдож болох нейтрино тархалтын урвалыг судалж байна. Тэд электрон нейтриногийн урсгалын оронд бүх төрлийн нейтриногийн нийт урсгалыг хэмжиж эхлэхэд үр дүн нь нейтрино нэг төрлөөс нөгөөд шилжих буюу нейтрино хэлбэлзлийг төгс баталжээ.

Стандарт загварт халдах

Нейтрино хэлбэлзлийн нээлт нь нэг асуудлыг шийдэж, хэд хэдэн шинэ асуудлыг бий болгосон. Гол нь Паулигийн үеэс нейтрино нь фотон шиг массгүй бөөмс гэж тооцогддог байсан бөгөөд энэ нь хүн бүрт тохирсон байдаг. Нейтриногийн массыг хэмжих оролдлого үргэлжилсэн боловч тийм ч их урам зориггүй байв. Хэлбэлзэл нь бүх зүйлийг өөрчилсөн, учир нь тэдний оршин тогтнохын тулд масс нь бага ч гэсэн шаардлагатай байдаг. Нейтрино дахь массыг нээсэн нь мэдээжийн хэрэг туршилтынхныг баярлуулсан ч онолчдыг гайхшруулсан. Нэгдүгээрт, их хэмжээний нейтрино нь 20-р зууны эхэн үеэс эхлэн эрдэмтдийн барьж буй бөөмийн физикийн стандарт загварт тохирохгүй байна. Хоёрдугаарт, нейтриногийн ижил нууцлаг зүүн гар, антинейтриногийн баруун гарыг зөвхөн массгүй бөөмсийн хувьд сайн тайлбарласан болно. Хэрэв масс байгаа бол зүүн гартай нейтрино нь тодорхой магадлалтайгаар баруун гарт, өөрөөр хэлбэл эсрэг бөөмс болж хувирч, лептоны тоог хадгалах хувиршгүй мэт санагдах хуулийг зөрчих эсвэл бүр ямар нэгэн төрлийн нейтрино болж хувирах ёстой. харилцан үйлчлэлд оролцохгүй байх. Өнөөдөр ийм таамагласан тоосонцорыг ихэвчлэн ариутгасан нейтрино гэж нэрлэдэг.

Нейтрино детектор "Супер Камиоканде" © Камиока обсерватори, ICRR (Сансрын туяа судлалын хүрээлэн), Токиогийн их сургууль

Мэдээжийн хэрэг, нейтрино массын туршилтын эрэл нэн даруй огцом сэргэв. Гэхдээ тэр даруй асуулт гарч ирэв: барьж авах боломжгүй зүйлийн массыг хэрхэн хэмжих вэ? Ганц л хариулт байна: нейтриноыг огт барьж болохгүй. Өнөөдөр бета задрал дахь нейтриногийн массыг шууд хайх, нейтриногүй давхар бета задралыг ажиглах гэсэн хоёр чиглэл хамгийн идэвхтэй хөгжиж байна. Эхний тохиолдолд санаа нь маш энгийн. Цөм нь электрон болон нейтрино цацрагийн нөлөөгөөр ялзардаг. Нейтрино барих боломжгүй ч электроныг маш өндөр нарийвчлалтайгаар барьж, хэмжих боломжтой. Электрон спектр нь нейтрино массын тухай мэдээллийг агуулдаг. Ийм туршилт нь бөөмийн физикийн хамгийн хэцүү туршилтуудын нэг боловч түүний үнэмлэхүй давуу тал нь эрчим хүч, импульс хадгалах үндсэн зарчимд суурилдаг бөгөөд үр дүн нь бага зэрэг хамаардаг. Одоогийн байдлаар нейтрино массын хамгийн сайн хязгаар нь 2 эВ орчим байна. Энэ нь электроноос 250 мянга дахин бага юм. Өөрөөр хэлбэл, масс нь өөрөө олдоогүй, гэхдээ зөвхөн дээд хүрээгээр хязгаарлагддаг.

Давхар бета задралын үед бүх зүйл илүү төвөгтэй байдаг. Хэрэв бид нейтрино эргүүлэх үед антинейтрино болж хувирдаг гэж үзвэл (энэ загварыг Италийн физикч Этторе Майоранагийн нэрээр нэрлэдэг) цөмд хоёр бета задрал нэгэн зэрэг тохиолдох боловч нейтрино нь нисдэггүй. гэхдээ багассан. Ийм үйл явцын магадлал нь нейтрино масстай холбоотой байдаг. Ийм туршилтын дээд хязгаар нь илүү сайн байдаг - 0.2 - 0.4 eV - гэхдээ физик загвараас хамаарна.

Их хэмжээний нейтриногийн асуудал хараахан шийдэгдээгүй байна. Хиггсийн онол ийм жижиг массыг тайлбарлаж чадахгүй. Энэ нь ихээхэн төвөгтэй байдал эсвэл нейтрино дэлхийн бусад орнуудтай харьцдаг зарим зальтай хуулиудыг ашиглахыг шаарддаг. Нейтрино судалгаанд оролцдог физикчдээс “Нейтрино судалгаа нь энгийн хүнд хэрхэн тусалж чадах вэ? Энэ бөөмсөөс санхүүгийн болон бусад ямар ашиг тус авч болох вэ? Физикчид мөрөө хавчина. Мөн тэд үүнийг үнэхээр мэдэхгүй байна. Нэгэн цагт хагас дамжуулагч диодын судалгаа нь ямар ч практик хэрэглээгүй, цэвэр физикийн суурь шинж чанартай байсан. Үүний ялгаа нь нейтрино физикийн орчин үеийн туршилтуудыг бий болгохын тулд хөгжүүлж буй технологиуд нь одоо үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгдэж байгаа тул энэ чиглэлд оруулсан мөнгө бүр маш хурдан үр дүнгээ өгдөг. Одоогоор дэлхий даяар хэд хэдэн туршилт хийгдэж байгаа бөгөөд тэдгээрийн цар хүрээ нь Том Адрон Коллайдерын масштабтай харьцуулах боломжтой; Эдгээр туршилтууд нь зөвхөн нейтриногийн шинж чанарыг судлах зорилготой юм. Тэдгээрийн алинд нь физикийн шинэ хуудас нээх боломжтой болох нь тодорхойгүй ч гарцаагүй нээгдэнэ.