Хамгийн жижиг бөөмс. Бүх зүйл юунаас бүрддэг вэ?

Итгэмээргүй баримтууд

Хүмүүс бидний анхаарлыг шууд татдаг том объектуудад анхаарлаа хандуулах хандлагатай байдаг.

Эсрэгээр, жижиг зүйлүүд анзаарагдахгүй байж болох ч энэ нь тэднийг чухалдуулдаггүй.

Тэдгээрийн заримыг нь бид энгийн нүдээр харж, заримыг нь зөвхөн микроскопоор харж, зөвхөн онолын хувьд төсөөлж болох зүйлүүд байдаг.

Өчүүхэн жижиг тоглоом, бяцхан амьтад, хүмүүсээс эхлээд таамагласан атомын доорх бөөмс хүртэлх дэлхийн хамгийн жижиг зүйлсийн цуглуулга энд байна.

Дэлхийн хамгийн жижиг гар буу

Дэлхийн хамгийн жижиг буу Швейцарийн мини бууЭнэ нь хаалганы түлхүүрээс томгүй харагдаж байна. Гэсэн хэдий ч гадаад төрх нь хууран мэхлэх чадвартай бөгөөд ердөө 5,5 см урт, 20 граммаас бага жинтэй гар буу нь секундэд 122 метрийн хурдтай харвах чадвартай. Энэ нь ойрын зайнаас алахад хангалттай.

Дэлхийн хамгийн жижиг бодибилдингийн тамирчин

Гиннесийн амжилтын номонд бичсэнээр Адитиа "Ромео" devЭнэтхэгийн иргэн (Aditya “Romeo” Dev) дэлхийн хамгийн жижиг бодибилдингийн тамирчин байв. Дөнгөж 84 см өндөр, 9 кг жинтэй тэрээр 1,5 кг жинтэй гантель өргөх чадалтай, бие бялдараа сайжруулахад багагүй цаг зарцуулсан байна. Харамсалтай нь тэрээр 2012 оны есдүгээр сард тархины аневризмын улмаас нас барсан.

Дэлхийн хамгийн жижиг гүрвэл

Харагуа бөмбөрцөг ( Sphaerodactylus ariasae) бол дэлхийн хамгийн жижиг хэвлээр явагч юм. Түүний урт нь ердөө 16-18 мм, жин нь 0.2 грамм юм. Доминиканы Бүгд Найрамдах улсын Жарагуа үндэсний цэцэрлэгт хүрээлэнд амьдардаг.

Дэлхийн хамгийн жижиг машин

59 кг жинтэй Peel 50 нь дэлхийн хамгийн жижиг үйлдвэрлэсэн машин юм. Эдгээр машинуудын 50 орчим нь 1960-аад оны эхээр үйлдвэрлэгдсэн бөгөөд одоо цөөхөн хэдэн загвар нь үлджээ. Машин нь урд, хойд хоёр дугуйтай бөгөөд цагт 16 км хурдалдаг.

Дэлхийн хамгийн жижиг морь

Дэлхийн хамгийн жижиг морийг нэрлэсэн Эйнштейн 2010 онд Их Британийн Нью Хэмпшир мужийн Барнстэд хотод төрсөн. Төрөхдөө тэр шинэ төрсөн хүүхдээс (2.7 кг) бага жинтэй байв. Түүний өндөр нь 35 см байсан Эйнштейн нь одойн шинж чанартай байдаггүй, харин Пинто адууны үүлдэр юм.

Дэлхийн хамгийн жижиг улс

Ватикан бол дэлхийн хамгийн жижиг улс юм. Энэ бол ердөө 0.44 метр квадрат талбайтай жижиг муж юм. км, байнгын оршин суугч биш 836 хүн амтай. Энэ жижигхэн улс нь Ромын католик шашны сүнслэг төв болох Гэгээн Петрийн сүмийг хүрээлдэг. Ватикан өөрөө Ром, Итали улсуудаар хүрээлэгдсэн байдаг.

Дэлхийн хамгийн жижиг сургууль

Иран дахь Калу сургуулийг ЮНЕСКО дэлхийн хамгийн жижиг сургууль гэж хүлээн зөвшөөрсөн. Сургууль байрладаг тосгонд хоёр хүү, хоёр охин дөрвөн хүүхэдтэй 7 айл л сургуульд сурдаг.

Дэлхийн хамгийн жижиг цайны сав

Дэлхийн хамгийн жижиг цайны савыг алдартай керамикч бүтээжээ Ву Руйшен(Wu Ruishen) бөгөөд ердөө 1.4 грамм жинтэй.

Дэлхийн хамгийн жижиг гар утас

Моду гар утас нь Гиннесийн амжилтын номонд бичигдсэн дэлхийн хамгийн жижиг гар утас гэж тооцогддог. 76 миллиметр зузаантай, ердөө 39 грамм жинтэй. Хэмжээ нь 72 мм х 37 мм х 7.8 мм байна. Жижиг хэмжээтэй ч гэсэн та дуудлага хийх, SMS мессеж илгээх, MP3 тоглуулах, зураг авах боломжтой.

Дэлхийн хамгийн жижиг шорон

Сувгийн арлууд дахь Сарк шорон нь 1856 онд баригдсан бөгөөд хоёр хоригдлын нэг камертай.

Дэлхийн хамгийн жижиг сармагчин

Өмнөд Америкийн халуун орны ширэнгэн ойд амьдардаг пигми тарвагуудыг дэлхийн хамгийн жижиг сармагчингууд гэж үздэг. Насанд хүрсэн сармагчин 110-140 грамм жинтэй, урт нь 15 см хүрдэг боловч тэд нэлээд хурц шүдтэй, сарвуутай байдаг ч тэд харьцангуй эелдэг, чамин гэрийн тэжээвэр амьтдын хувьд алдартай байдаг.

Дэлхийн хамгийн жижиг шуудангийн газар

АНУ-ын Сан Франциско дахь хамгийн жижиг шуудангийн үйлчилгээ болох WSPS (Дэлхийн хамгийн жижиг шуудангийн үйлчилгээ) нь таны захидлыг бяцхан хэлбэрт шилжүүлдэг тул хүлээн авагч үүнийг томруулдаг шилээр унших шаардлагатай болно.

Дэлхийн хамгийн жижиг мэлхий

мэлхийн төрөл зүйл Pedophryne amauensis 7.7 миллиметр урттай, энэ нь зөвхөн Папуа Шинэ Гвинейд байдаг бөгөөд дэлхийн хамгийн жижиг мэлхий, хамгийн жижиг сээр нуруутан амьтан юм.

Дэлхийн хамгийн жижиг байшин

Америкийн компанийн дэлхийн хамгийн жижиг байшин Хумх өвсАрхитектор Жей Шафер зарим хүмүүсийн жорлонгоос жижиг хэмжээтэй. Хэдийгээр энэ байшин ердөө 9 квадрат метр талбайтай. метр нь жижигхэн харагддаг, энэ нь танд хэрэгтэй бүх зүйлд тохирсон: ажлын байр, унтлагын өрөө, шүршүүр, бие засах газартай угаалгын өрөө.

Дэлхийн хамгийн жижиг нохой

Өндөр өндрийн хувьд Гиннесийн амжилтын номонд бичигдсэн дэлхийн хамгийн жижиг нохой бол нохой юм Boo Boo– Чихуахуа өндөр 10.16 см, жин 900 грамм. Тэрээр АНУ-ын Кентакки мужид амьдардаг.

Нэмж дурдахад энэ нь дэлхийн хамгийн жижиг нохой гэж мэдэгддэг. Мэйзи- Польшоос ирсэн терьер ердөө 7 см өндөр, 12 см урт.

Дэлхийн хамгийн жижиг цэцэрлэгт хүрээлэн

Mill Ends ParkАНУ-ын Орегон мужийн Портланд хотод - энэ бол ердөө 60 см диаметртэй дэлхийн хамгийн жижиг цэцэрлэгт хүрээлэн бөгөөд замын уулзвар дээр байрладаг жижиг тойрогт эрвээхэйний усан сан, жижиг гаралтын дугуй, бяцхан хөшөөнүүд байдаг.

Дэлхийн хамгийн жижиг загас

Загасны төрөл зүйл Paedocypris progeneticaхүлэрт намагт олддог мөрөг загас нь ердөө 7.9 мм урт ургадаг.

Дэлхийн хамгийн жижиг хүн

72 настай Балба эр Чандра Бахадур Данги(Чандра Бахадур Данги) 54.6 см өндөртэй дэлхийн хамгийн намхан хүн, эрэгтэй хүнээр тодорчээ.

Дэлхийн хамгийн жижиг эмэгтэй

Дэлхийн хамгийн намхан эмэгтэй Ёти Амге(Жиоти Амге) Энэтхэгээс ирсэн. 18 насны төрсөн өдрөөрөө 62.8 см өндөртэй охин дэлхийн хамгийн жижиг эмэгтэй болжээ.

Хамгийн жижиг цагдаагийн газар

АНУ-ын Флорида мужийн Карабелла хотод байрлах энэхүү жижиг утасны бүхээг хамгийн жижиг ажиллаж байгаа цагдаагийн газар гэж тооцогддог.

Дэлхийн хамгийн жижиг хүүхэд

2004 онд Румайса Рахман(Румайса Рахман) хамгийн жижиг төрсөн хүүхэд болжээ. Тэрээр 25 долоо хоногтойдоо төрсөн бөгөөд ердөө 244 грамм жинтэй, 24 см өндөртэй байсан бөгөөд түүний ихэр эгч Хиба нь бараг хоёр дахин их буюу 566 грамм жинтэй, 30 см өндөртэй байжээ бага насны хүүхдүүдэд.

Дэлхийн хамгийн жижиг барималууд

Британийн уран барималч Уллард УиганДислекси өвчнөөр шаналж байсан (Уиллард Уиган) сурлагын хувьд онцгүй байсан бөгөөд энгийн нүдэнд үл үзэгдэх бяцхан урлагийн бүтээлүүдийг бүтээхдээ тайтгарлыг олж байв. Түүний барималуудыг зүүний нүхэнд байрлуулсан бөгөөд 0.05 мм хэмжээтэй байна. “Дэлхийн найм дахь гайхамшиг” гэгдэх түүний сүүлийн үеийн бүтээлүүд хүний ​​цусны эсийн хэмжээнээс хэтрэхгүй.

Дэлхийн хамгийн жижиг бамбарууш

Германы уран барималчны бүтээсэн Мини Пух баавгай Беттина Камински(Беттина Камински) ердөө 5 мм-ийн хэмжээтэй хөдлөх хөлтэй гараар оёсон хамгийн жижиг бамбарууш болжээ.

Хамгийн жижиг бактери

Хамгийн жижиг вирус

Эрдэмтэд юуг "амьд" гэж үздэг, юу нь биш гэж маргаж байгаа ч ихэнх биологичид вирусыг амьд организм гэж ангилдаггүй, учир нь тэдгээр нь нөхөн үржих чадваргүй, эсээс гадуур солилцоо хийх чадваргүй байдаг. Гэсэн хэдий ч вирус нь ямар ч амьд организм, тэр дундаа бактериас жижиг хэмжээтэй байж болно. Хамгийн жижиг нэг судалтай ДНХ вирус бол гахайн цироковирус юм. Гахайн цировирус). Түүний бүрхүүлийн диаметр нь ердөө 17 нанометр юм.

Энгийн нүдэнд харагдах хамгийн жижиг объектууд

Энгийн нүдэнд харагдах хамгийн жижиг биет нь 1 миллиметр хэмжээтэй байдаг. Энэ нь зөв нөхцөлд та энгийн амеба, шаахайны цилиат, тэр ч байтугай хүний ​​өндөгийг харж болно гэсэн үг юм.

Орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг бөөмс

Өнгөрсөн зуунд шинжлэх ухаан орчлон ертөнц болон түүний бичил харуурын барилгын материалыг ойлгоход асар их алхам хийсэн. Гэсэн хэдий ч Орчлон ертөнц дэх ажиглагдаж болох хамгийн жижиг бөөмийн тухай ярихад зарим хүндрэлүүд гарч ирдэг.

Нэгэн цагт хамгийн жижиг бөөмсийг атом гэж үздэг байсан. Дараа нь эрдэмтэд протон, нейтрон, электроныг нээсэн. Одоо бид бөөмсийг (Том адрон коллайдерын адил) хооронд нь эвдэх замаар илүү олон тоосонцор болгон задалж болно гэдгийг мэдэж байна. кварк, лептон, тэр ч байтугай антиматер. Асуудал нь зөвхөн юу нь бага байгааг тодорхойлоход л байгаа юм.

Гэвч квант түвшинд бидний дассан физикийн хуулиуд үйлчлэхгүй тул хэмжээ нь хамаагүй болно. Тиймээс зарим бөөмс нь массгүй, зарим нь сөрөг масстай байдаг. Энэ асуултын шийдэл нь тэгээр хуваахтай адил, өөрөөр хэлбэл боломжгүй юм.

Орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг таамаглалын объект

Хэмжээний тухай ойлголтыг квант түвшинд хэрэглэх боломжгүй гэж дээр хэлсэн зүйлийг харгалзан үзвэл бид физикийн сайн мэддэг утсан онол руу хандаж болно.

Хэдийгээр энэ нь нэлээд маргаантай онол боловч субатомын бөөмсүүд нь чичиргээт утас, масс, энерги зэрэг зүйлсийг бий болгохын тулд харилцан үйлчилдэг. Хэдийгээр ийм утсанд физик үзүүлэлт байдаггүй ч бүх зүйлийг зөвтгөх гэсэн хүний ​​хандлага нь эдгээр нь ертөнцийн хамгийн жижиг биетүүд гэсэн дүгнэлтэд хүргэдэг.

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 хэсгүүдийн 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. 1930 онд Вольфганг Паули энэ өдрийг аварчээ. Тэрээр Тюбинген дэх физикийн бага хуралд ирж чадаагүй 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. Тэр би хамгааллын хууль, зөв ​​статистикийг арилгах маш сайн арга олсон гэж 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 ..."

Захидлын төгсгөлд дараах мөрүүд байв.

“Эрсдэл хийхгүй бол ялахгүй. Үргэлжилсэн В спектрийг авч үзэхэд нөхцөл байдлын ноцтой байдал нь Проф. Деби харамсаж "Өө, энэ бүгдийг ... шинэ татвар гэж бодохгүй байсан нь дээр" гэж хэлэв. Тиймээс авралд хүрэх зам бүрийг нухацтай хэлэлцэх шаардлагатай байна. 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 бөөмс 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).

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 (хэмжсэн 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 ба 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 бүтээж буй бөөмийн физикийн стандарт загварт тохирохгүй байна. Хоёрдугаарт, нейтриногийн ижил нууцлаг зүүн гар ба 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 төвөгтэй туршилтуудын нэг боловч түүний эргэлзээгүй 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 диодыг судлах 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 дээр 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. Тэдний алинд нь физикийн шинэ хуудас нээх боломжтой болох нь тодорхойгүй ч гарцаагүй нээгдэх болно.

Элсэн чихрийн хамгийн жижиг хэсэг нь чихрийн молекул юм. Тэдний бүтэц нь элсэн чихэр нь чихэрлэг амттай байдаг. Мөн усны молекулуудын бүтэц нь цэвэр ус нь чихэрлэг биш юм шиг санагддаг.

4. Молекулууд нь атомуудаас тогтдог

Мөн устөрөгчийн молекул нь устөрөгчийн бодисын хамгийн жижиг хэсэг байх болно. Атомын хамгийн жижиг хэсгүүд нь электрон, протон, нейтрон гэсэн энгийн бөөмс юм.

Дэлхий дээр болон түүний гадна байгаа бүх мэдэгдэж буй бодисууд химийн элементүүдээс бүрддэг. Байгалийн нийт элементийн тоо 94. Хэвийн температурт 2 нь шингэн, 11 нь хий, 81 (үүнд 72 металл) хатуу төлөвт байна. “Материйн дөрөв дэх төлөв” гэж нэрлэгддэг плазм нь сөрөг цэнэгтэй электронууд болон эерэг цэнэгтэй ионууд тогтмол хөдөлгөөнд байдаг төлөв юм. Нунтаглах хязгаар нь хатуу гелий бөгөөд 1964 онд тогтоогдсон тул нэг атомын нунтаг байх ёстой. TCDD буюу 1872 онд олдсон 2, 3, 7, 8-тетрахлордибензо-п-диоксин нь 3.1 × 10-9 моль/кг агууламжтай үед үхэлд хүргэдэг бөгөөд энэ нь ижил төрлийн цианидын тунгаас 150 мянга дахин хүчтэй юм.

Матери нь бие даасан хэсгүүдээс тогтдог. Янз бүрийн бодисын молекулууд өөр өөр байдаг. 2 хүчилтөрөгчийн атом. Эдгээр нь полимер молекулууд юм.

Цогцолборын тухай: орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг бөөмийн нууц эсвэл нейтрино хэрхэн барих тухай

Бөөмийн физикийн стандарт загвар нь энгийн бөөмсийн шинж чанар, харилцан үйлчлэлийг тодорхойлдог онол юм. Бүх кваркууд нь цахилгаан цэнэгтэй бөгөөд энэ нь энгийн цэнэгийн 1/3-ийн үржвэр юм. Тэдний эсрэг бөөмс нь антилептонууд (түүхийн шалтгаанаар электроны эсрэг бөөмийг позитрон гэж нэрлэдэг). Λ, Σ, Ξ, Ω тоосонцор гэх мэт гиперонууд нь нэг буюу хэд хэдэн с кварк агуулдаг, хурдан задардаг, нуклонуудаас хүнд байдаг. Молекулууд нь химийн шинж чанараа хадгалсаар байгаа бодисын хамгийн жижиг хэсгүүд юм.

Энэ бөөмсөөс санхүүгийн болон бусад ямар ашиг тус авч болох вэ? Физикчид мөрөө хавчина. Мөн тэд үүнийг үнэхээр мэдэхгүй байна. Нэгэн цагт хагас дамжуулагч диодыг судлах нь ямар ч практик хэрэглээгүй, цэвэр физикийн суурь шинж чанартай байсан.

Хиггсийн бозон бол шинжлэх ухаанд маш чухал ач холбогдолтой бөөмс бөгөөд түүнийг "Бурхан бөөмс" гэж хочилдог. Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар энэ нь бусад бүх хэсгүүдэд массыг өгдөг. Эдгээр хэсгүүд нь төрсөн даруйдаа задарч эхэлдэг. Бөөм үүсгэхийн тулд Их тэсрэлтийн үед үүссэн энерги шиг асар их энерги шаардагддаг. Супер түншүүдийн илүү том хэмжээ, жингийн тухайд эрдэмтэд тэгш хэм нь харагдахгүй, олох боломжгүй орчлон ертөнцийн далд хэсэгт эвдэрсэн гэж эрдэмтэд үзэж байна. Жишээлбэл, гэрэл нь цахилгаан соронзон хүчийг зөөдөг фотон гэж нэрлэгддэг тэг масстай бөөмсөөс бүрддэг. Үүний нэгэн адил гравитонууд нь таталцлын хүчийг зөөдөг онолын бөөмс юм. Эрдэмтэд гравитоныг олохыг хичээсээр байгаа боловч эдгээр хэсгүүд нь матертай маш сул харилцан үйлчилдэг тул энэ нь маш хэцүү юм.

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 хуулиудын тухай, 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 хэсгүүдийн 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 үзээрэй! 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 гаргахын 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 болгоомжтойгоор урагшлахыг, ялангуяа гүн шингэсэн санаагаа орхих шаардлагатай үед мэдлэгийг олж авдаг.

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.

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 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.

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 зүгээр л 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 харин нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн үзэл бодол гэдгийг санаж байгаа бол аюул бага байх болно.

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, 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.

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) 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 түүнээс 200 дахин хүнд юм.

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 нь үнэн, тэдгээрийн ихэнх 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 хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч нь тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу хамааралтай болохыг тогтоосон Чарльз Августин Кулонб (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 зөв хууль гэж нэрлэгддэг 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.

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 чадал 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 цэнэглэгдсэн 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.

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... Харьцуулах 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 эрэг рүү ирдэг; 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, "фотон" - Грек үгнээс гаралтай гэрэл зураг -гэрэл. Ихэнх тохиолдолд бөөмийн нэрийг илэрхийлдэг үгс нь төгсгөлтэй байдаг Тэр. Гайхалтай 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 зан үйлийг гайхшруулахаа 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 хэсгүүдийн 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 (жишээ нь, механизмын аль нэг хэсэг) авч үзэхдээ квант засварыг (материйн долгионы шинж чанараас шалтгаалсан 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 Dx Тэгээд Dv Вернер Хайзенберг (1901-1974)-ийн нээсэн тодорхойгүй байдлын хамааралтай холбоотой: D X Д, Хаана м v ~ h/m нь бөөмийн масс, ба h- Планкийн тогтмол. Планкийн тогтмолыг ихэвчлэн "үйлдэл"-ийн бүх нийтийн квант гэж нэрлэдэг. Нэр томьёог заахгүйгээрүйлдэл , эпитетт анхаарлаа хандуулаарайбүх 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 болноц/м

). Масс их байх тусам квант хуулийн үүрэг бага болно. Вернер Хайзенберг (1901-1974)-ийн нээсэн тодорхойгүй байдлын хамааралтай холбоотой: DКвантын шинж чанарыг үл тоомсорлох нь гарцаагүй гэдгийг мэдрэхийн тулд бид D тодорхойгүй байдлыг тооцоолохыг хичээх болно. vболон Д Вернер Хайзенберг (1901-1974)-ийн нээсэн тодорхойгүй байдлын хамааралтай холбоотой: DКвантын шинж чанарыг үл тоомсорлох нь гарцаагүй гэдгийг мэдрэхийн тулд бид D тодорхойгүй байдлыг тооцоолохыг хичээх болно. v. Хэрэв Д

дундаж (сонгодог) утгуудтай харьцуулахад үл тоомсорлодог, сонгодог механикийн томъёо нь хөдөлгөөнийг төгс дүрсэлдэг, хэрэв тэдгээр нь жижиг биш бол квант механикийг ашиглах шаардлагатай; Бусад шалтгаанууд (сонгодог механикийн хүрээнд) Гейзенбергийн харьцаанаас 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 бол үр тариа, хөнгөн, жижиг тоосонцор юм. Гэхдээ энэ нь протоноос 10 24 дахин хүнд, атомаас сая дахин том юм!

Устөрөгчийн температурыг 300 К (бид температурыг үргэлж үнэмлэхүй хэмжүүрээр хэмждэг, Кельвин масштабаар 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. Иймээс 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. Хүлээж авцгаая (Д Вернер Хайзенберг (1901-1974)-ийн нээсэн тодорхойгүй байдлын хамааралтай холбоотой: D) cl = 10 -3 см Эцэст нь, (Д Вернер Хайзенберг (1901-1974)-ийн нээсэн тодорхойгүй байдлын хамааралтай холбоотой: D) 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 Гейзенбергийн хамаарлаас үүдэлтэй квант тодорхойгүй байдалтай харьцуулбал (Д Вернер Хайзенберг (1901-1974)-ийн нээсэн тодорхойгүй байдлын хамааралтай холбоотой: D X 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.

Энэ ертөнц хачирхалтай: зарим хүмүүс дэлхий даяар алдаршиж, түүхэнд үлдэхийн тулд гайхалтай, аварга том зүйлийг бүтээхийг хичээдэг бол зарим нь энгийн зүйлсийн минималист хуулбарыг бүтээж, дэлхийг гайхшруулдаг. Энэхүү тойм нь дэлхий дээр байдаг хамгийн жижиг объектуудыг багтаасан бөгөөд нэгэн зэрэг бүрэн хэмжээний аналогиасаа багагүй ажиллагаатай байдаг.

1. SwissMiniGun гар буу

SwissMiniGun нь ердийн эрэг чангалах түлхүүрээс том биш боловч торхноос 430 км/цаг-аас дээш хурдтайгаар нисдэг жижиг сумыг буудах чадвартай. Энэ нь хүнийг ойрын зайнаас алахад хангалттай юм.

2. 50 машиныг хальслах

Ердөө 69 кг жинтэй Peel 50 нь замд ашиглахыг зөвшөөрсөн хамгийн жижиг машин юм. Энэхүү гурван дугуйт Pepelats нь 16 км/цаг хурдлах боломжтой.

3. Калу сургууль

ЮНЕСКО Ираны Калу сургуулийг дэлхийн хамгийн жижиг сургууль гэж хүлээн зөвшөөрсөн. Зөвхөн 3 оюутан, цэрэг асан Абдул-Мухаммад Шерани одоо багшаар ажилладаг.

4. 1.4 грамм жинтэй цайны аяга

Үүнийг керамик мастер Ву Руйшэн бүтээсэн. Хэдийгээр энэ цайны аяга ердөө 1.4 грамм жинтэй, хурууны үзүүрт багтах ч түүн дотор цай чанаж болно.

5. Сарк шорон

Сарк шоронг 1856 онд Сувгийн арлуудад барьсан. Маш давчуу нөхцөлд байсан хоёрхон хоригдлын өрөө байсан.

6. Хумсны ургамал

Энэ байшинг "Перакатийн талбай" (Tumbleweed) гэж нэрлэдэг байв. Үүнийг Сан Францискогийн Жей Шафер барьсан. Хэдийгээр байшин нь зарим хүмүүсийн шүүгээнээс жижиг хэмжээтэй (ердөө 9 метр квадрат) боловч ажлын байр, унтлагын өрөө, шүршүүр, жорлонтой ваннтай.

7. Mills End Park

Портланд дахь Миллс Энд Парк бол дэлхийн хамгийн жижиг цэцэрлэгт хүрээлэн юм. Түүний диаметр нь ердөө... 60 сантиметр. Үүний зэрэгцээ цэцэрлэгт хүрээлэнд эрвээхэйний усан сан, бяцхан гарам дугуй, жижигхэн хөшөөнүүд байдаг.

8. Эдвард Ниньо Эрнандес

Колумбын иргэн Эдвард Ниньо Эрнандес ердөө 68 см өндөр. Гиннесийн амжилтын номонд түүнийг дэлхийн хамгийн жижиг хүн хэмээн хүлээн зөвшөөрсөн.

9. Утасны бүхээг дэх цагдаагийн газар

Нэг ёсондоо утасны бүхээгээс том биш. Гэвч энэ нь үнэндээ Флорида мужийн Карабелла хотод ажиллаж байсан цагдаагийн газар байв.

10. Виллард Уиганы уран барималууд

Их Британийн уран барималч Виллард Уиган дислекси болон сургуулийн муу сургуулиас шаналж байсан бөгөөд бяцхан урлагийн бүтээл туурвиснаар тайвширчээ. Түүний барималууд энгийн нүдэнд бараг харагдахгүй.

11. Mycoplasma Genitalium бактери

12. Гахайн цирковирус

Юуг "амьд" гэж үзэх, юуг нь амьд биш гэж үзэх талаар маргаан байсаар байгаа ч ихэнх биологичид вирусыг нөхөн үржих чадваргүй эсвэл бодисын солилцоогүй тул амьд организм гэж ангилдаггүй. Вирус нь ямар ч амьд организм, тэр дундаа бактериас хамаагүй жижиг хэмжээтэй байж болно. Хамгийн жижиг нь гахайн цирковирус хэмээх нэг судалтай ДНХ-ийн вирус юм. Түүний хэмжээ нь ердөө 17 нанометр юм.

13. Амеба

Энгийн нүдэнд харагдах хамгийн жижиг биет нь ойролцоогоор 1 миллиметр хэмжээтэй байдаг. Энэ нь тодорхой нөхцөлд хүн амеба, шаахайны цилиат, тэр ч байтугай хүний ​​өндөгийг харж болно гэсэн үг юм.

14. Кварк, лептон, антиматер...

Өнгөрсөн зуунд эрдэмтэд сансар огторгуйн уудам орон зай, түүнийг бүрдүүлдэг бичил харуурын "барилгын материал"-ыг ойлгоход асар их амжилт гаргасан. Орчлон ертөнцөд ажиглагдаж болох хамгийн жижиг бөөмс гэж юу болохыг олж мэдэхэд хүмүүс зарим бэрхшээлтэй тулгарсан. Нэгэн цагт тэд үүнийг атом гэж бодсон. Дараа нь эрдэмтэд протон, нейтрон, электроныг нээсэн.

Гэхдээ үүгээр дууссангүй. Том адрон коллайдер гэх мэт газруудад эдгээр тоосонцорыг бие бие рүүгээ цохиход тэд кварк, лептон, тэр ч байтугай антиматер гэх мэт жижиг хэсгүүдэд задардаг гэдгийг өнөөдөр хүн бүр мэддэг. Асуудал нь хэмжээ нь квантын түвшинд хамааралгүй болж, физикийн бүх ердийн дүрэм үйлчилдэггүй (зарим бөөмс нь массгүй, зарим нь сөрөг масстай байдаг) тул хамгийн бага нь юу болохыг тодорхойлох боломжгүй юм.

15. Субатомын бөөмсийн чичиргээт утаснууд

Хэмжээний тухай квант түвшинд ямар ч утгагүй ойлголтын талаар дээр хэлсэн зүйлийг авч үзвэл утсан онол гэж бодож болох юм. Энэ бол бүх субатомын бөөмс нь масс, энерги зэрэг зүйлийг бий болгохын тулд харилцан үйлчилдэг чичиргээт утаснаас бүрддэг гэж үздэг бага зэрэг маргаантай онол юм. Иймээс эдгээр утаснууд нь техникийн хувьд ямар ч физик хэмжээтэй байдаггүй тул тэдгээр нь ямар нэг утгаараа Орчлон ертөнцийн "хамгийн жижиг" биетүүд гэж маргаж болно.