En küçük parçacık. Her şey neyden oluşur?

İnanılmaz gerçekler

İnsanlar hemen dikkatimizi çeken büyük nesnelere dikkat etme eğilimindedir.

Tam tersine, küçük şeyler gözden kaçabilir ama bu onları daha az önemli kılmaz.

Bunlardan bazılarını çıplak gözle görebildiğimiz gibi, bazılarını da ancak mikroskop yardımıyla görebiliriz, bazıları ise ancak teorik olarak hayal edilebilmektedir.

İşte minik oyuncaklardan, minyatür hayvanlardan ve insanlardan varsayımsal bir atom altı parçacığa kadar dünyanın en küçük şeylerinden oluşan bir koleksiyon.

Dünyanın en küçük tabancası

Dünyanın en küçük tabancası İsviçreMiniGun bir kapı anahtarından daha büyük görünmüyor. Ancak görünüş aldatıcı olabiliyor ve yalnızca 5,5 cm uzunluğunda ve 20 gramın biraz altında olan tabanca, saniyede 122 m hızla atış yapabiliyor. Bu yakın mesafeden öldürmek için yeterlidir.

Dünyanın en küçük vücut geliştirmecisi

Guinness Rekorlar Kitabı'na göre Aditya "Romeo" Geliştirici Hindistan'dan (Aditya "Romeo" Dev) dünyadaki en küçük vücut geliştirmeciydi. Sadece 84 cm boyunda ve 9 kg ağırlığında, 1,5 kg dambıl kaldırabiliyordu ve vücudunu geliştirmek için çok zaman harcadı. Maalesef beyin anevrizmasının yırtılması nedeniyle Eylül 2012'de öldü.

Dünyanın en küçük kertenkelesi

Kharaguan küresi ( Sphaerodactylus ariasae) dünyanın en küçük sürüngenidir. Uzunluğu sadece 16-18 mm, ağırlığı ise 0,2 gramdır. Dominik Cumhuriyeti'ndeki Jaragua Milli Parkı'nda yaşıyor.

Dünyanın en küçük arabası

59 kg ağırlığıyla Peel 50 dünyanın en küçük üretim arabasıdır. Bu arabalardan yaklaşık 50'si 1960'ların başında üretildi ve şimdi sadece birkaç model kaldı. Önde iki, arkada bir tekerlek bulunan otomobil saatte 16 km hıza ulaşıyor.

Dünyanın en küçük atı

Dünyanın en küçük atı seçildi Einstein 2010 yılında Barnstead, New Hampshire, Birleşik Krallık'ta doğdu. Doğumda yeni doğmuş bir bebekten (2,7 kg) daha hafifti. Boyu 35 cm'dir. Einstein cücelikten muzdarip değildir ancak Pinto atı cinsine aittir.

Dünyanın en küçük ülkesi

Vatikan dünyanın en küçük ülkesidir. Bu sadece 0,44 metrekarelik bir alana sahip küçük bir eyalettir. km ve daimi ikamet etmeyen 836 kişilik bir nüfus. Küçük ülke, Roma Katoliklerinin ruhani merkezi olan Aziz Petrus Bazilikası'nı çevreliyor. Vatikan'ın kendisi Roma ve İtalya ile çevrilidir.

Dünyanın en küçük okulu

İran'daki Kalou Okulu, UNESCO tarafından dünyanın en küçük okulu olarak tanındı. Okulun bulunduğu köyde sadece 7 aile yaşıyor ve okula giden iki erkek ve iki kız olmak üzere dört çocuk var.

Dünyanın en küçük çaydanlığı

Dünyanın en küçük çaydanlığı ünlü bir seramikçi tarafından yaratıldı Wu Ruishen(Wu Ruishen) ve yalnızca 1,4 gram ağırlığındadır.

Dünyanın en küçük cep telefonu

Modu telefonu, Guinness Rekorlar Kitabı'na göre dünyanın en küçük cep telefonu olarak kabul ediliyor. 76 milimetre kalınlığıyla yalnızca 39 gram ağırlığında. Boyutları 72 mm x 37 mm x 7,8 mm'dir. Küçük boyutuna rağmen arama yapabilir, SMS mesajı gönderebilir, MP3 çalabilir ve fotoğraf çekebilirsiniz.

Dünyanın en küçük hapishanesi

Kanal Adaları'ndaki Sark Hapishanesi 1856'da inşa edildi ve iki mahkum için bir hücre barındırıyor.

Dünyanın en küçük maymunu

Güney Amerika'nın tropik yağmur ormanlarında yaşayan pigme marmosetler dünyanın en küçük maymunları olarak kabul ediliyor. Yetişkin bir maymun 110-140 gram ağırlığında ve 15 cm uzunluğa ulaşır. Oldukça keskin dişleri ve pençeleri olmasına rağmen nispeten uysaldırlar ve egzotik evcil hayvanlar olarak popülerdirler.

Dünyanın en küçük postanesi

ABD'nin San Francisco kentindeki en küçük posta servisi olan WSPS (Dünyanın En Küçük Posta Servisi), mektuplarınızı minyatür forma çevirir, böylece alıcının mektubu bir büyüteçle okuması gerekecektir.

Dünyanın en küçük kurbağası

kurbağa türleri Paedophryne amauensis 7,7 milimetre uzunluğuyla yalnızca Papua Yeni Gine'de bulunur ve dünyanın en küçük kurbağası ve en küçük omurgalısıdır.

Dünyanın en küçük evi

Bir Amerikan şirketinin dünyadaki en küçük evi Tumbleweed Mimar Jay Shafer'ın tasarladığı tuvalet bazı insanların tuvaletlerinden daha küçük. Bu ev sadece 9 metrekare olmasına rağmen. metre küçücük görünüyor, ihtiyacınız olan her şeye uyuyor: bir çalışma alanı, bir yatak odası, duşlu ve tuvaletli bir banyo.

Dünyanın en küçük köpeği

Guinness Rekorlar Kitabı'na göre boy bakımından dünyanın en küçük köpeği köpektir Boo Boo– Chihuahua'nın boyu 10,16 cm ve ağırlığı 900 gramdır. ABD'nin Kentucky şehrinde yaşıyor.

Ayrıca dünyanın en küçük köpeği olduğu iddia ediliyor. Maisie- Polonya'dan sadece 7 cm yüksekliğinde ve 12 cm uzunluğunda bir terrier.

Dünyanın en küçük parkı

Değirmen Bitiyor Parkı ABD'nin Portland, Oregon şehrinde - burası sadece 60 cm çapında dünyanın en küçük parkıdır.Yolların kesiştiği yerde bulunan küçük bir dairede bir kelebek havuzu, küçük bir dönme dolap ve minyatür heykeller bulunmaktadır.

Dünyanın en küçük balığı

Balık türleri Paedocypris progenetica Turba bataklıklarında bulunan sazan familyasından olan sazanın boyu yalnızca 7,9 milimetreye kadar uzar.

Dünyanın en küçük adamı

72 yaşındaki Nepalli adam Chandra Bahadur Dangi(Chandra Bahadur Dangi) 54,6 cm boyuyla dünyanın en kısa insanı ve erkeği olarak tanındı.

Dünyanın en küçük kadını

Dünyanın en kısa kadını Yoti Amge(Jyoti Amge) Hindistan'dan. 18. yaş gününde 62,8 cm boyundaki kız, dünyanın en küçük kadını oldu.

En küçük polis karakolu

Carabella, Florida, ABD'deki bu küçük telefon kulübesi, çalışan en küçük polis karakolu olarak kabul ediliyor.

Dünyanın en küçük bebeği

2004 yılında Rumaisa Rahman(Rumaisa Rahman) yeni doğan en küçük çocuk oldu. 25 haftalık olarak doğdu ve sadece 244 gram ağırlığında ve 24 cm boyundaydı. İkiz kız kardeşi Hiba ise neredeyse iki kat daha ağırdı - 566 gram ve 30 cm boyundaydı. Anneleri doğuma yol açabilecek şiddetli preeklampsi hastasıydı. daha küçük çocuklara.

Dünyanın en küçük heykelleri

İngiliz heykeltıraş Ullard Wigan Disleksiden muzdarip olan (Willard Wigan), akademik olarak başarılı olamadı ve teselliyi çıplak gözle görülmeyen minyatür sanat eserleri yaratmakta buldu. Heykelleri 0,05 mm boyutlara ulaşan bir iğne deliğine yerleştiriliyor. "Dünyanın sekizinci harikası" olarak anılan son dönem çalışmaları, insan kan hücresinin büyüklüğünü geçmiyor.

Dünyanın en küçük oyuncak ayısı

Alman heykeltıraş tarafından yaratılan Mini Pooh Ayı Bettina Kaminski(Bettina Kaminski), yalnızca 5 mm'lik hareketli bacaklarıyla elle dikilmiş en küçük oyuncak ayı oldu.

En küçük bakteri

En küçük virüs

Neyin "canlı" olarak kabul edildiği ve neyin olmadığı konusunda bilim adamları arasında hala tartışmalar olsa da çoğu biyolog, virüsleri canlı organizmalar olarak sınıflandırmaz çünkü virüsler çoğalamazlar ve hücre dışında değişim yapma yetenekleri yoktur. Ancak bir virüs, bakteriler de dahil olmak üzere herhangi bir canlı organizmadan daha küçük olabilir. En küçük tek sarmallı DNA virüsü domuz sirokovirüsüdür ( Domuz sirkovirüsü). Kabuğunun çapı sadece 17 nanometredir.

Çıplak gözle görülebilen en küçük nesneler

Çıplak gözle görülebilen en küçük nesnenin boyutu 1 milimetredir. Bu, doğru koşullar altında sıradan bir amip, bir terlik siliatını ve hatta bir insan yumurtasını bile görebileceğiniz anlamına gelir.

Evrendeki en küçük parçacık

Geçtiğimiz yüzyılda bilim, Evrenin genişliğini ve onun mikroskobik yapı malzemelerini anlama yolunda büyük ilerlemeler kaydetti. Ancak konu Evren'deki gözlenebilen en küçük parçacık olunca bazı zorluklar ortaya çıkıyor.

Bir zamanlar en küçük parçacığın atom olduğu düşünülüyordu. Daha sonra bilim adamları protonu, nötronu ve elektronu keşfettiler. Artık parçacıkların birbirine çarpılmasıyla (Büyük Hadron Çarpıştırıcısında olduğu gibi) bunların daha da fazla parçacığa bölünebileceğini biliyoruz. kuarklar, leptonlar ve hatta antimadde. Sorun yalnızca neyin daha az olduğunu belirlemektir.

Ancak kuantum düzeyinde, alıştığımız fizik yasaları geçerli olmadığı için boyutun önemi kalmıyor. Yani bazı parçacıkların kütlesi yoktur, bazılarının ise negatif kütlesi vardır. Bu sorunun çözümü sıfıra bölmekle aynıdır, yani imkansızdır.

Evrendeki en küçük varsayımsal nesne

Yukarıda büyüklük kavramının kuantum düzeyinde uygulanamayacağı söylendiğinde, fizikte çok iyi bilinen sicim teorisine dönebiliriz.

Bu oldukça tartışmalı bir teori olmasına rağmen, atom altı parçacıkların aşağıdakilerden oluştuğunu ileri sürmektedir. titreşimli teller kütle ve enerji gibi şeyleri yaratmak için etkileşime girerler. Ve bu tür sicimlerin fiziksel parametreleri olmamasına rağmen, insanın her şeyi haklı çıkarma eğilimi bizi bunların Evrendeki en küçük nesneler olduğu sonucuna götürür.

Evrendeki inanılmaz derecede küçük bir parçacık olan nötrinolar, neredeyse bir yüzyıldır bilim adamlarını büyüledi. Nötrinolar üzerine yapılan araştırmalara, diğer parçacıklar üzerinde yapılan çalışmalardan daha fazla Nobel Ödülü verildi ve küçük devletlerin bütçeleriyle onu incelemek için devasa tesisler inşa ediliyor. Rusya Bilimler Akademisi Nükleer Araştırma Enstitüsü'nde kıdemli araştırmacı, MIPT'de öğretmen ve nötrino kütlesini aramak için yapılan "Troitsk nu-kütlesi" deneyinin bir katılımcısı olan Alexander Nozik, bunun nasıl çalışılacağını anlatıyor, ancak çoğu Önemli olan ilk etapta onu nasıl yakalayacağınızdır.

Çalınan Enerjinin Gizemi

Nötrino araştırmalarının tarihi büyüleyici bir dedektif hikayesi gibi okunabilir. Bu parçacık, bilim adamlarının tümdengelim yeteneklerini birden fazla kez test etti: her bilmece hemen çözülemedi ve bazıları henüz çözülmedi. Keşfin tarihiyle başlayalım. Çeşitli türdeki radyoaktif bozunumlar 19. yüzyılın sonunda incelenmeye başlandı ve 1920'lerde bilim adamlarının cephaneliklerinde yalnızca bozunmanın kendisini kaydetmek için değil, aynı zamanda kaçan parçacıkların enerjisini ölçmek için de aletlerin olması şaşırtıcı değil. Her ne kadar günümüz standartlarına göre pek doğru olmasa da. Aletlerin doğruluğu arttıkça, bilim adamlarının sevinci ve diğer şeylerin yanı sıra, bir elektronun radyoaktif bir çekirdekten uçtuğu ve çekirdeğin kendisinin yükünü değiştirdiği beta bozunmasıyla ilgili şaşkınlık da arttı. Bu bozunmaya iki parçacık adı veriliyor çünkü iki parçacık (yeni bir çekirdek ve bir elektron) üretiyor. Herhangi bir lise öğrencisi, korunum yasalarını kullanarak ve bu parçaların kütlelerini bilerek, böyle bir bozunumdaki parçaların enerjisini ve momentumunu doğru bir şekilde belirlemenin mümkün olduğunu açıklayacaktır. Başka bir deyişle, örneğin bir elektronun enerjisi, belirli bir elementin çekirdeğinin herhangi bir bozunumunda her zaman aynı olacaktır. Uygulamada ise tamamen farklı bir tablo gözlendi. Elektron enerjisinin sabit olmamasının yanı sıra sıfıra kadar sürekli bir spektrum halinde yayılması da bilim adamlarını şaşırttı. Bu ancak birisinin beta bozunmasından enerji çalması durumunda gerçekleşebilir. Ama onu çalacak kimse yok gibi görünüyor.

Zamanla, cihazlar giderek daha doğru hale geldi ve çok geçmeden bu tür bir anormalliği ekipman hatasına bağlama olasılığı ortadan kalktı. Böylece bir gizem ortaya çıktı. Çözüm arayışında bilim adamları, günümüz standartlarına göre tamamen saçma olan çeşitli varsayımları dile getirdiler. Örneğin Niels Bohr'un kendisi, temel parçacıklar dünyasında korunum yasalarının geçerli olmadığına dair ciddi bir açıklama yaptı. Wolfgang Pauli 1930'da günü kurtardı. Tübingen'deki fizik konferansına katılamadığı için uzaktan da katılamadığı için okunmasını istediği bir mektup gönderdi. İşte ondan alıntılar:

“Sevgili radyoaktif bayanlar ve baylar. Bu mektubu ulaştıran elçiyi en uygun zamanda dikkatle dinlemenizi rica ediyorum. Size korunum yasasına ve doğru istatistiklere mükemmel bir çare bulduğumu söyleyecektir. Elektriksel olarak nötr parçacıkların var olma ihtimalinde yatıyor... B bozunması sırasında her elektronla birlikte böyle bir "nötron" yayıldığını ve toplamının olduğunu varsayarsak, B spektrumunun sürekliliği netleşecektir. “nötron” ve elektronun enerjileri sabittir...”

Mektubun sonunda şu satırlar vardı:

“Eğer risk almazsan kazanamazsın. Sürekli B spektrumu dikkate alındığında durumun ciddiyeti özellikle Prof. Debye bana pişmanlıkla şunları söyledi: "Ah, tüm bunları yeni vergiler olarak düşünmemek daha iyi." Bu nedenle kurtuluşa giden her yolu ciddi bir şekilde tartışmak gerekir. O halde sevgili radyoaktif insanlar, bunu test edin ve değerlendirin.”

Daha sonra Pauli, fikrinin mikro dünyanın fiziğini kurtarmasına rağmen, yeni parçacığın asla deneysel olarak keşfedilemeyeceğinden korktuğunu ifade etti. Hatta meslektaşlarıyla, parçacığın var olması durumunda, yaşamları boyunca onu tespit etmenin mümkün olamayacağı konusunda tartıştığını bile söylüyorlar. Sonraki birkaç yıl içinde Enrico Fermi, nötrino adını verdiği bir parçacığı içeren ve deneyle mükemmel bir şekilde örtüşen bir beta bozunması teorisi geliştirdi. Bundan sonra kimsenin varsayımsal parçacığın gerçekten var olduğundan şüphesi kalmadı. 1956'da, Pauli'nin ölümünden iki yıl önce, Frederick Reines ve Clyde Cowan'dan oluşan ekip tarafından nötrinolar deneysel olarak ters beta bozunumunda keşfedildi (Reines bunun için Nobel Ödülü'nü aldı).

Kayıp Güneş Nötrinoları Vakası

Nötrinoların her ne kadar zor olsa da tespit edilebileceği anlaşılınca, bilim insanları dünya dışı kökenli nötrinoları tespit etmeye başladılar. Bunların en belirgin kaynağı Güneş'tir. İçinde sürekli olarak nükleer reaksiyonlar meydana gelir ve dünya yüzeyinin her santimetrekaresinden saniyede yaklaşık 90 milyar güneş nötrinosunun geçtiği hesaplanabilir.

O dönemde güneş nötrinolarını yakalamanın en etkili yöntemi radyokimyasal yöntemdi. Özü şudur: Bir güneş nötrinosu Dünya'ya gelir, çekirdekle etkileşime girer; sonuç, diyelim ki, 37Ar çekirdeği ve bir elektrondur (bu, daha sonra kendisine Nobel Ödülü verilecek olan Raymond Davis'in deneyinde kullanılan reaksiyonun tam olarak aynısıdır). Bundan sonra argon atomlarının sayısını sayarak, maruz kalma sırasında dedektör hacminde kaç nötrino ile etkileşime girdiğini söyleyebiliriz. Pratikte elbette her şey o kadar basit değil. Yüzlerce ton ağırlığındaki bir hedefteki argon atomlarını tek tek saymanız gerektiğini anlamalısınız. Kütle oranı, bir karıncanın kütlesi ile Dünya'nın kütlesi arasındaki oran ile hemen hemen aynıdır. Daha sonra güneş nötrinolarının ⅔'ünün çalındığı keşfedildi (ölçülen akı tahmin edilenden üç kat daha azdı).

Elbette şüphe ilk önce Güneş'e düştü. Sonuçta onun iç yaşamını ancak dolaylı işaretlerle değerlendirebiliriz. Üzerinde nötrinoların nasıl oluştuğu bilinmiyor, hatta Güneş'in tüm modellerinin yanlış olması bile mümkün. Pek çok farklı hipotez tartışıldı, ancak sonunda bilim adamları bunun Güneş değil, nötrinoların kurnaz doğası olduğu fikrine yönelmeye başladı.

Küçük bir tarihsel araştırma: Nötrinoların deneysel keşfi ile güneş nötrinolarını incelemeye yönelik deneyler arasındaki dönemde birkaç ilginç keşif daha meydana geldi. İlk olarak antinötrinolar keşfedildi ve nötrinolarla antinötrinoların etkileşimlere farklı şekilde katıldıkları kanıtlandı. Üstelik, tüm etkileşimlerdeki tüm nötrinolar her zaman solaktır (spinin hareket yönüne yansıması negatiftir) ve tüm antinötrinolar sağ elini kullanır. Bu özellik yalnızca nötrinolarda tüm temel parçacıklar arasında gözlemlenmekle kalmıyor, aynı zamanda dolaylı olarak Evrenimizin prensipte simetrik olmadığını da gösteriyor. İkinci olarak, her yüklü leptonun (elektron, müon ve tau lepton) kendi nötrino tipine veya çeşidine sahip olduğu keşfedildi. Dahası, her türden nötrino yalnızca kendi leptonuyla etkileşime girer.

Güneş sorunumuza dönelim. 20. yüzyılın 50'li yıllarında, leptonik tadın (bir tür nötrino) korunması gerekmediği öne sürülmüştü. Yani, eğer bir elektron nötrinosu bir reaksiyonda doğmuşsa, başka bir reaksiyona giderken nötrino kıyafet değiştirip müon gibi hareket edebilir. Bu, yalnızca elektron nötrinolarına duyarlı olan radyokimyasal deneylerde güneş nötrinolarının eksikliğini açıklayabilir. Bu hipotez, SNO ve Kamiokande büyük su hedefi sintilasyon deneylerinde (yakın zamanda başka bir Nobel Ödülü'ne layık görülen) güneş nötrino akışının ölçümleriyle parlak bir şekilde doğrulandı. Bu deneylerde artık ters beta bozunması değil, yalnızca elektronlarla değil aynı zamanda müon nötrinolarıyla da meydana gelebilen nötrino saçılma reaksiyonu inceleniyor. Elektron nötrinolarının akışı yerine tüm nötrino türlerinin toplam akışını ölçmeye başladıklarında, sonuçlar nötrinoların bir türden diğerine geçişini veya nötrino salınımlarını mükemmel bir şekilde doğruladı.

Standart Modele Saldırı

Nötrino salınımlarının keşfi, bir problemi çözmüş, birçok yeni problem yaratmıştır. Mesele şu ki, Pauli'nin zamanından bu yana nötrinolar, fotonlar gibi kütlesiz parçacıklar olarak görülüyordu ve bu herkese uygundu. Nötrinoların kütlesini ölçmeye yönelik girişimler devam etti, ancak fazla bir coşku olmadı. Salınımlar her şeyi değiştirdi, çünkü onların varlığı için ne kadar küçük olursa olsun kütle gerekliydi. Nötrinolarda kütlenin keşfi elbette deneycileri sevindirdi ama teorisyenlerin kafasını karıştırdı. Birincisi, büyük kütleli nötrinolar, bilim adamlarının 20. yüzyılın başından beri inşa ettiği parçacık fiziğinin Standart Modeline uymuyor. İkinci olarak, nötrinoların aynı gizemli solaklığı ve antinötrinoların sağ-elliliği yine sadece kütlesiz parçacıklar için iyi bir şekilde açıklanmaktadır. Eğer kütle varsa, solak nötrinolar, belli bir olasılıkla, lepton sayısının korunumunun görünüşte değişmez yasasını ihlal ederek sağ elli nötrinolara, yani antiparçacıklara dönüşmeli, hatta bir tür nötrinoya dönüşmelidir. etkileşime katılmamak. Günümüzde bu tür varsayımsal parçacıklara genellikle steril nötrinolar adı verilmektedir.

Nötrino dedektörü "Süper Kamiokande" © Kamioka Gözlemevi, ICRR (Kozmik Işın Araştırma Enstitüsü), Tokyo Üniversitesi

Tabii ki, nötrino kütlesine yönelik deneysel araştırmalar hızla yeniden başladı. Ancak hemen şu soru ortaya çıktı: Yakalanamayan bir şeyin kütlesi nasıl ölçülür? Bunun tek bir cevabı var: Nötrinoları hiç yakalamayın. Günümüzde en aktif olarak iki yön geliştirilmektedir: beta bozunmasındaki nötrino kütlesinin doğrudan araştırılması ve nötrinosuz çift beta bozunmasının gözlemlenmesi. İlk durumda fikir çok basittir. Çekirdek elektron ve nötrino radyasyonuyla bozunur. Nötrinoyu yakalamak mümkün değil ama bir elektronu çok yüksek doğrulukla yakalayıp ölçmek mümkün. Elektron spektrumu aynı zamanda nötrino kütlesi hakkında da bilgi taşır. Böyle bir deney, parçacık fiziğinin en zor deneylerinden biridir, ancak şüphesiz avantajı, enerjinin ve momentumun korunumuna ilişkin temel ilkelere dayanması ve sonucunun çok az şeye bağlı olmasıdır. Şu anda nötrino kütlesindeki en iyi sınır yaklaşık 2 eV'dir. Bu bir elektronunkinden 250 bin kat daha azdır. Yani kütlenin kendisi bulunamadı, yalnızca üst çerçeveyle sınırlıydı.

Çift beta bozunumuyla işler daha karmaşıktır. Bir nötrinonun bir dönüş dönüşü sırasında bir antinötrinoya dönüştüğünü varsayarsak (bu modele İtalyan fizikçi Ettore Majorana'nın adı verilir), o zaman çekirdekte iki beta bozunmasının aynı anda meydana geldiği, ancak nötrinoların uçmadığı bir süreç mümkündür, ancak azalır. Böyle bir sürecin olasılığı nötrino kütlesiyle ilgilidir. Bu tür deneylerde üst sınırlar daha iyidir (0,2 – 0,4 eV) ancak fiziksel modele bağlıdır.

Büyük nötrino sorunu henüz çözülmedi. Higgs teorisi bu kadar küçük kütleleri açıklayamıyor. Nötrinoların dünyanın geri kalanıyla etkileşime girmesine göre önemli bir komplikasyon veya daha kurnaz yasaların kullanılmasını gerektirir. Nötrino araştırmasına katılan fizikçilere sıklıkla şu soru sorulur: “Nötrino araştırması ortalama bir insana nasıl yardımcı olabilir? Bu parçacıktan ne gibi mali veya başka faydalar elde edilebilir? Fizikçiler omuz silkiyor. Ve bunu gerçekten bilmiyorlar. Bir zamanlar yarı iletken diyotların incelenmesi, herhangi bir pratik uygulaması olmayan, tamamen temel fizikten ibaretti. Aradaki fark, nötrino fiziğinde modern deneyler yaratmak için geliştirilen teknolojilerin artık endüstride yaygın olarak kullanılması ve bu alana yatırılan her kuruşun oldukça hızlı bir şekilde karşılığını almasıdır. Şu anda dünya çapında ölçeği Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın ölçeğiyle karşılaştırılabilecek çeşitli deneyler yapılıyor; bu deneyler yalnızca nötrinoların özelliklerini incelemeyi amaçlamaktadır. Bunlardan hangisinde fizikte yeni bir sayfa açılması mümkün olacak bilinmez ama mutlaka açılacaktır.

Şekerin en küçük parçacığı şeker molekülüdür. Yapıları şekerin tadı tatlı olacak şekildedir. Ve su moleküllerinin yapısı öyle ki, saf su tatlı görünmüyor.

4. Moleküller atomlardan oluşur

Ve bir hidrojen molekülü, hidrojen maddesinin en küçük parçacığı olacaktır. Atomların en küçük parçacıkları temel parçacıklardır: elektronlar, protonlar ve nötronlar.

Dünya ve ötesinde bilinen tüm maddeler kimyasal elementlerden oluşur. Doğal olarak oluşan elementlerin toplam sayısı 94'tür. Normal sıcaklıkta bunlardan 2'si sıvı halde, 11'i gaz halinde ve 81'i (72'si metal dahil) katı haldedir. “Maddenin dördüncü durumu” olarak adlandırılan, negatif yüklü elektronların ve pozitif yüklü iyonların sürekli hareket halinde olduğu bir durum olan plazmadır. Öğütme sınırı, 1964'te belirlendiği gibi tek atomlu bir toz olması gereken katı helyumdur. 1872'de keşfedilen TCDD veya 2, 3, 7, 8-tetraklorodibenzo-p-dioksin, 3,1 x 10-9 mol/kg konsantrasyonunda öldürücü olup, benzer dozdaki siyanürden 150 bin kat daha güçlüdür.

Madde bireysel parçacıklardan oluşur. Farklı maddelerin molekülleri farklıdır. 2 oksijen atomu. Bunlar polimer molekülleridir.

Hemen hemen karmaşık: Evrendeki en küçük parçacığın gizemi veya bir nötrinonun nasıl yakalanacağı

Parçacık fiziğinin Standart Modeli, temel parçacıkların özelliklerini ve etkileşimlerini açıklayan bir teoridir. Tüm kuarklar ayrıca temel yükün 1/3'ünün katı olan bir elektrik yüküne sahiptir. Antiparçacıkları antileptonlardır (elektronun antiparçacığı tarihsel nedenlerden dolayı pozitron olarak adlandırılır). Λ, Σ, Ξ ve Ω parçacıkları gibi hiperonlar bir veya daha fazla s kuark içerir, hızla bozunur ve nükleonlardan daha ağırdır. Moleküller, bir maddenin kimyasal özelliklerini koruyan en küçük parçacıklarıdır.

Bu parçacıktan ne gibi mali veya başka faydalar elde edilebilir? Fizikçiler omuz silkiyor. Ve bunu gerçekten bilmiyorlar. Bir zamanlar yarı iletken diyotların incelenmesi, herhangi bir pratik uygulaması olmayan, tamamen temel fizikten ibaretti.

Higgs bozonu bilim açısından o kadar önemli bir parçacıktır ki ona “Tanrı parçacığı” adı verilmiştir. Bilim adamlarının inandığı gibi, diğer tüm parçacıklara kütle veren şey budur. Bu parçacıklar doğar doğmaz parçalanmaya başlar. Bir parçacığın yaratılması, Büyük Patlama'nın ürettiği gibi çok büyük miktarda enerji gerektirir. Süper eşlerin daha büyük boyutu ve ağırlığına gelince, bilim insanları simetrinin evrenin görülemeyen veya bulunamayan gizli bir bölümünde bozulduğuna inanıyor. Örneğin ışık, foton adı verilen ve elektromanyetik kuvvet taşıyan sıfır kütleli parçacıklardan oluşur. Aynı şekilde gravitonlar da yerçekimi kuvvetini taşıyan teorik parçacıklardır. Bilim insanları hâlâ gravitonları bulmaya çalışıyor ancak bu çok zor çünkü bu parçacıklar maddeyle çok zayıf etkileşime giriyor.

Fizik ve Matematik Bilimleri Doktoru M. KAGANOV.

Uzun bir geleneğe göre "Bilim ve Yaşam" dergisi, modern bilimin en son başarılarından, fizik, biyoloji ve tıp alanındaki en son keşiflerden bahsediyor. Ancak bunların ne kadar önemli ve ilginç olduğunu anlamak için en azından bilimin temelleri hakkında genel bir anlayışa sahip olmak gerekir. Modern fizik hızla gelişiyor ve 30-40 yıl önce okulda ve üniversitede okuyan eski nesilden insanlar, onun hükümlerinin çoğuna aşina değiller: o zamanlar yoktu. Ve genç okuyucularımızın henüz bunları öğrenecek zamanları olmadı: popüler bilim literatürünün yayınlanması neredeyse durduruldu. Bu nedenle, M.I. dergisinin uzun süredir yazarı olan Kaganov'dan atomlar, temel parçacıklar ve onları yöneten yasalar, maddenin ne olduğu hakkında konuşmasını istedik. Moses Isaakovich Kaganov teorik fizikçi, yazar ve katıların kuantum teorisi, metaller ve manyetizma teorisi üzerine yüzlerce eserin ortak yazarıdır. Adını taşıyan Fiziksel Sorunlar Enstitüsü'nün önde gelen çalışanlarından biriydi. P. L. Kapitsa ve Moskova Devlet Üniversitesi'nde profesör. M. V. Lomonosov, "Nature" ve "Quantum" dergilerinin yayın kurullarının üyesi. Birçok popüler bilim makalesi ve kitabının yazarı. Şimdi Boston'da (ABD) yaşıyor.

Bilim ve yaşam // İllüstrasyonlar

"Atom" kelimesini ilk kullanan Yunan filozofu Demokritos'tur. Onun öğretisine göre atomlar bölünmez, yok edilemez ve sürekli hareket halindedir. Sonsuz çeşitliliktedirler, tüm maddi cisimleri oluşturan, iç içe geçtikleri çöküntülere ve dışbükeyliklere sahiptirler.

Tablo 1. Elektron, proton ve nötronların en önemli özellikleri.

Döteryum atomu.

İngiliz fizikçi Ernst Rutherford, haklı olarak nükleer fiziğin, radyoaktivite doktrininin ve atom yapısı teorisinin kurucusu olarak kabul edilir.

Fotoğrafta: 10 milyon kez büyütülmüş bir tungsten kristalinin yüzeyi; her parlak nokta kendi bireysel atomudur.

Bilim ve yaşam // İllüstrasyonlar

Bilim ve yaşam // İllüstrasyonlar

Radyasyon teorisinin yaratılması üzerinde çalışan Max Planck, 1900 yılında ısıtılan madde atomlarının, bir eylem boyutuna (J.s) ve radyasyonun frekansıyla orantılı enerjiye sahip kısımlar halinde, kuantum olarak ışık yayması gerektiği sonucuna vardı: E = hn .

1923'te Louis de Broglie, Einstein'ın ışığın ikili doğası - dalga-parçacık ikiliği - hakkındaki fikrini maddeye aktardı: bir parçacığın hareketi sonsuz bir dalganın yayılmasına karşılık gelir.

Kırınım deneyleri, herhangi bir parçacığın hareketine, uzunluğu ve hızı parçacığın kütlesine ve enerjisine bağlı olan bir dalganın eşlik ettiğini belirten de Broglie'nin teorisini ikna edici bir şekilde doğruladı.

Bilim ve yaşam // İllüstrasyonlar

Deneyimli bir bilardo oyuncusu, topların vurulduktan sonra nasıl yuvarlanacağını her zaman bilir ve onları kolayca cebe sokar. Atomik parçacıklarla bu çok daha zordur. Uçan bir elektronun yörüngesini belirtmek imkansızdır: Bu sadece bir parçacık değil, aynı zamanda uzayda sonsuz bir dalgadır.

Gökyüzünde bulutların olmadığı, ayın görünmediği ve yolda hiçbir ışığın olmadığı gecelerde gökyüzü pırıl pırıl parlayan yıldızlarla doludur. Tanıdık takımyıldızları aramanıza veya Dünya'ya yakın gezegenleri bulmaya çalışmanıza gerek yok. Sadece izle! Dünyalarla dolu ve milyarlarca milyarlarca ışıkyılı boyunca uzanan devasa bir alan hayal etmeye çalışın. Dünyalar yalnızca uzaklık nedeniyle noktalar gibi görünüyor ve birçoğu o kadar uzakta ki tek tek ayırt edilemiyor ve bulutsular halinde birleşiyor. Sanki evrenin merkezindeyiz. Artık bunun doğru olmadığını biliyoruz. Yermerkezciliğin reddedilmesi bilimin büyük bir değeridir. Küçük Dünya'nın geniş (kelimenin tam anlamıyla!) Uzayın rastgele, görünüşte işaretsiz bir alanında hareket ettiğini anlamak çok çaba gerektirdi.

Ancak yaşam Dünya'da ortaya çıktı. O kadar başarılı bir şekilde gelişti ki, etrafındaki dünyayı kavrayabilen, doğayı yöneten yasaları arayıp bulabilen bir insan yetiştirmeyi başardı. İnsanoğlunun doğa yasalarını anlama konusundaki başarıları o kadar etkileyici ki, sıradan bir Galaksinin çevresinde kaybolan bu zeka tutamına ait olmaktan istemeden gurur duyuyorsunuz.

Bizi çevreleyen her şeyin çeşitliliği göz önüne alındığında, genel yasaların varlığı şaşırtıcıdır. Daha az şaşırtıcı değil her şey yalnızca üç tür parçacıktan oluşur: elektronlar, protonlar ve nötronlar.

Doğanın temel yasalarını kullanarak, çeşitli madde ve nesnelerin gözlemlenebilirlerini elde etmek ve yeni özelliklerini tahmin etmek için anlaşılması hiç de kolay olmayan karmaşık matematiksel teoriler oluşturulmuştur. Ancak dünyanın bilimsel tablosunun ana hatları, katı teoriye başvurmadan anlaşılabilir. Doğal olarak bu da arzu gerektirir. Ancak sadece bu da değil: İlk tanışma bile biraz çalışma gerektirecektir. İlk bakışta mevcut deneyimle uyuşmayan yeni gerçekleri, alışılmadık olayları kavramaya çalışmalıyız.

Bilimin başarıları çoğu zaman "hiçbir şeyin kutsal olmadığı" fikrine yol açıyor: Dün doğru olan bugün bir kenara atılıyor. Bilgiyle birlikte, bilimin birikmiş deneyimin her bir parçasına ne kadar saygılı davrandığı, özellikle de kökleşmiş fikirleri terk etmenin gerekli olduğu durumlarda ne kadar dikkatli ilerlediği anlayışı gelir.

Bu hikayenin amacı inorganik maddelerin yapısının temel özelliklerini tanıtmaktır. Sonsuz çeşitliliğe rağmen yapıları nispeten basittir. Özellikle onları herhangi biriyle, hatta en basit canlı organizmayla karşılaştırırsanız. Ancak ortak bir nokta da var: İnorganik maddeler gibi tüm canlı organizmalar elektronlardan, protonlardan ve nötronlardan yapılmıştır.

Sınırsızlığı kavramak imkansızdır: Canlı organizmaların yapısını en azından genel anlamda tanıtmak için özel bir hikayeye ihtiyaç vardır.

Nesnelerin, nesnelerin, kullandığımız, etrafımızı saran her şeyin çeşitliliği muazzamdır. Yalnızca amaçları ve tasarımlarıyla değil, aynı zamanda onları oluşturmak için kullanılan malzemelerle de - işlevlerini vurgulamaya gerek olmadığında dedikleri gibi maddelerle.

Maddeler ve materyaller katı görünür ve dokunma hissi, gözlerin gördüklerini doğrular. Görünüşe göre hiçbir istisna yok. Akan su ve katı metal, birbirinden çok farklı olan tek bir noktada benzerdir: Hem metal hem de su katıdır. Doğru, tuzu veya şekeri suda çözebilirsiniz. Suda kendilerine bir yer bulurlar. Evet, sağlam bir gövdeye, örneğin ahşap bir tahtaya çivi çakabilirsiniz. Büyük bir çaba harcayarak ağacın işgal ettiği yerin demir çivi tarafından işgal edilmesini sağlayabilirsiniz.

İyi biliyoruz: Sağlam bir gövdeden küçük bir parçayı koparabilirsiniz, hemen hemen her malzemeyi taşlayabilirsiniz. Bazen zordur, bazen de bizim katılımımız olmadan kendiliğinden gerçekleşir. Kendimizi kumsalda, kumsalda hayal edelim. Anlıyoruz: Bir kum tanesi, kumun oluşturduğu maddenin en küçük parçacığından çok uzaktır. Eğer denerseniz, kum tanelerini, örneğin onları silindirlerden - çok sert metalden yapılmış iki silindirden geçirerek - azaltabilirsiniz. Silindirler arasında kum tanesi daha küçük parçalara bölünür. Temel olarak değirmenlerde tahıldan un elde etme yöntemi budur.

Artık atom dünya algımıza sağlam bir şekilde girdiğine göre, insanların ezilme sürecinin sınırlı olup olmadığını veya maddenin sonsuza kadar parçalanabileceğini bilmediklerini hayal etmek çok zor.

İnsanların bu soruyu kendilerine ilk ne zaman sordukları bilinmiyor. İlk kez eski Yunan filozoflarının yazılarında kaydedildi. Bazıları, bir maddenin ne kadar küçük olursa olsun, daha da küçük parçalara bölünebileceğine, bunun bir sınırı olmadığına inanıyordu. Diğerleri ise her şeyin oluştuğu küçük, bölünemez parçacıkların olduğu fikrini dile getirdi. Bu parçacıkların parçalanmanın sınırı olduğunu vurgulamak için onlara atom adını verdiler (eski Yunanca'da "atom" kelimesi bölünmez anlamına geliyordu).

Atomun varlığı fikrini ilk ortaya atanları isimlendirmek gerekir. Bunlar Demokritos (MÖ 460 veya 470 civarında doğmuş, çok yaşlı bir yaşta ölmüş) ve Epikuros'tur (MÖ 341-270). Yani atom bilimi neredeyse 2500 yıllıktır. Atom kavramı herkes tarafından hemen kabul edilmedi. Yaklaşık 150 yıl önce bile bilim adamları arasında bile atomun varlığına güvenen çok az kişi vardı.

Gerçek şu ki atomlar çok küçüktür. Sadece çıplak gözle değil, örneğin 1000 kat büyüten mikroskopla da görülemezler. Bir düşünelim: görülebilen en küçük parçacıkların boyutu nedir? Farklı insanlar farklı görüşlere sahiptir, ancak muhtemelen herkes 0,1 milimetreden küçük bir parçacığı görmenin imkansız olduğu konusunda hemfikirdir. Bu nedenle mikroskop kullanırsanız, yaklaşık 0,0001 milimetre yani 10-7 metre büyüklüğündeki parçacıkları zorlukla da olsa görebilirsiniz. Atomların boyutlarını ve atomlar arası mesafeleri (10-10 metre) görme yeteneğinin sınırı olarak kabul ettiğimiz uzunlukla karşılaştırarak herhangi bir maddenin bize neden katı göründüğünü anlayacağız.

2500 yıl çok büyük bir zaman. Dünyada ne olursa olsun, etraflarındaki dünyanın nasıl çalıştığı sorusuna cevap vermeye çalışan insanlar her zaman olmuştur. Bazı zamanlarda dünyanın yapısıyla ilgili sorunlar daha çok endişe vericiydi, bazı zamanlarda ise daha az. Modern anlamda bilimin doğuşu nispeten yakın zamanda gerçekleşti. Bilim adamları deneyler yapmayı - doğaya sorular sormayı ve cevaplarını anlamayı, deneylerin sonuçlarını açıklayan teoriler oluşturmayı öğrendiler. Teoriler güvenilir sonuçlara ulaşmak için sıkı matematiksel yöntemler gerektiriyordu. Bilim çok yol kat etti. Fizik için yaklaşık 400 yıl önce Galileo Galilei'nin (1564-1642) çalışmalarıyla başlayan bu yolda, maddenin yapısı ve farklı doğadaki cisimlerin özellikleri hakkında sonsuz miktarda bilgi, sonsuz sayıda bilgi elde edilmiştir. çeşitli olgular keşfedildi ve anlaşıldı.

İnsanlık sadece doğayı pasif bir şekilde anlamayı değil, aynı zamanda onu kendi amaçları doğrultusunda kullanmayı da öğrendi.

Atom kavramlarının 2500 yılı aşkın gelişim tarihini ve son 400 yıllık fizik tarihini dikkate almayacağız. Görevimiz, her şeyin - etrafımızdaki nesneler, bedenler ve kendimizin - neyin ve nasıl inşa edildiğini mümkün olduğunca kısa ve net bir şekilde anlatmaktır.

Daha önce de belirtildiği gibi, tüm maddeler elektronlardan, protonlardan ve nötronlardan oluşur. Bunu okuldan beri biliyordum ama her şeyin yalnızca üç tür parçacıktan oluşması beni her zaman şaşırtıyor! Ama dünya o kadar çeşitli ki! Ayrıca doğanın inşaatı gerçekleştirmek için kullandığı araçlar da oldukça monotondur.

Farklı türdeki maddelerin nasıl oluşturulduğunu tutarlı bir şekilde açıklamak karmaşık bir bilimdir. Ciddi bir matematik kullanıyor. Başka basit bir teorinin olmadığını vurgulamak gerekir. Ancak maddelerin yapısı ve özelliklerinin anlaşılmasının altında yatan fiziksel prensipler, her ne kadar önemsiz olmasalar ve hayal edilmesi zor olsalar da, hala anlaşılabilmektedir. Hikayemizle yaşadığımız dünyanın yapısıyla ilgilenen herkese yardımcı olmaya çalışacağız.

Belirli bir karmaşık cihazın (oyuncak veya mekanizma) nasıl çalıştığını anlamanın en doğal yolu, onu parçalara ayırmak ve bileşen parçalarına ayırmak gibi görünmektedir. Katlamanın çok daha zor olacağını unutmadan çok dikkatli olmanız gerekiyor. Popüler bilgelik "Kırmak inşa etmek değildir" diyor. Ve bir şey daha: Cihazın neyden oluştuğunu anlayabiliriz, ancak nasıl çalıştığını anlamamız pek mümkün değildir. Bazen bir vidayı sökmeniz gerekir, hepsi bu - cihaz çalışmayı durdurur. Anlamak kadar sökmeye de gerek yok.

Çevremizdeki tüm nesnelerin, şeylerin, organizmaların fiili ayrışmasından değil, hayali olandan, yani zihinsel olandan ve gerçek deneyimden bahsetmediğimiz için endişelenmenize gerek yok: endişelenmenize gerek yok. toplamak için. Üstelik çabalarımızı eksik etmeyelim. Cihazı bileşenlerine ayırmanın zor mu yoksa kolay mı olduğunu düşünmeyelim. Bir saniye. Sınıra ulaştığımızı nasıl anlarız? Belki daha fazla çaba harcayarak daha ileri gidebiliriz? Kendimize itiraf edelim: Sınıra ulaşıp ulaşmadığımızı bilmiyoruz. Bunun çok güvenilir bir argüman olmadığının bilincinde olarak genel kabul görmüş görüşü kullanmak zorundayız. Ancak bunun yalnızca genel olarak kabul edilen bir görüş olduğunu ve nihai gerçek olmadığını hatırlarsanız, o zaman tehlike küçüktür.

Artık her şeyin inşa edildiği parçaların temel parçacıklar olduğu genel olarak kabul ediliyor. Ve hepsi bu değil. İlgili referans kitabına baktığımızda üç yüzden fazla temel parçacık olduğuna ikna olacağız. Temel parçacıkların bolluğu, bize alt temel parçacıkların - temel parçacıkları oluşturan parçacıkların - var olma olasılığını düşündürdü. Kuark fikri böyle ortaya çıktı. Görünüşe göre özgür bir durumda var olmadıkları şaşırtıcı bir özelliğe sahipler. Oldukça fazla sayıda kuark var - altı tane ve her birinin kendi antiparçacığı var. Belki de maddenin derinliklerine yolculuk henüz bitmedi.

Hikayemiz için temel parçacıkların bolluğu ve alt temel parçacıkların varlığı önemsizdir. Elektronlar, protonlar ve nötronlar maddelerin yapımında doğrudan rol oynarlar - her şey yalnızca onlardan yapılır.

Gerçek parçacıkların özelliklerini tartışmadan önce, her şeyin oluşturulduğu parçaları nasıl görmek istediğimizi düşünelim. Konu görmek istediklerimize gelince elbette görüş çeşitliliğini de hesaba katmamız gerekiyor. Zorunlu görünen birkaç özelliği seçelim.

Öncelikle temel parçacıkların çeşitli yapılar oluşturacak şekilde birleşebilme yeteneğine sahip olması gerekir.

İkinci olarak, temel parçacıkların yok edilemez olduğunu düşünmek isterim. Dünyanın ne kadar uzun bir tarihe sahip olduğunu bildiğimizde, onu oluşturan parçacıkların ölümlü olduğunu hayal etmek zordur.

Üçüncüsü, çok fazla ayrıntının olmamasını isterim. Yapı taşlarına baktığımızda aynı elemanlardan kaç farklı bina oluşturulabileceğini görüyoruz.

Elektronları, protonları ve nötronları tanıyarak özelliklerinin isteklerimizle çelişmediğini ve basitlik arzusunun şüphesiz tüm maddelerin yapısında yalnızca üç tür temel parçacığın yer alması gerçeğine karşılık geldiğini göreceğiz.

Elektron, proton ve nötronların en önemli özelliklerini sunalım. Tablo 1'de toplanmıştır.

Yükün büyüklüğü coulomb cinsinden, kütle ise kilogram (SI birimi) cinsinden verilir; Aşağıda "spin" ve "istatistik" kelimeleri açıklanacaktır.

Parçacık kütlesindeki farka dikkat edelim: Protonlar ve nötronlar elektronlardan neredeyse 2000 kat daha ağırdır. Sonuç olarak, herhangi bir cismin kütlesi neredeyse tamamen proton ve nötronların kütlesi tarafından belirlenir.

Nötron, adından da anlaşılacağı gibi nötrdür; yükü sıfırdır. Ve bir proton ve bir elektronun yükleri aynı büyüklükte fakat zıt işaretlidir. Bir elektron negatif yüklüdür ve bir proton pozitif yüklüdür.

Parçacıkların özellikleri arasında görünüşte önemli bir özellik yoktur; boyutları. Atom ve moleküllerin yapısını açıklayan elektronlar, protonlar ve nötronlar maddi noktalar olarak düşünülebilir. Proton ve nötronun boyutlarının yalnızca atom çekirdeğini tanımlarken hatırlanması gerekecektir. Atomların boyutlarıyla karşılaştırıldığında bile protonlar ve nötronlar korkunç derecede küçüktür (10-16 metre civarında).

Temel olarak bu kısa bölüm, doğadaki tüm cisimlerin yapı taşları olarak elektronları, protonları ve nötronları tanıtmaya dayanmaktadır. Kendimizi Tablo 1 ile sınırlayabiliriz ancak elektronların, protonların ve nötronların nasıl çalıştığını anlamamız gerekir. inşaatın gerçekleştirildiği, parçacıkların daha karmaşık yapılar halinde birleşmesine neyin sebep olduğu ve bu yapıların neler olduğu.

Çok sayıda atom var. Bunları özel bir şekilde düzenlemenin gerekli ve mümkün olduğu ortaya çıktı. Sıralama, atomların farklılıklarını ve benzerliklerini vurgulamayı mümkün kılar. Atomların makul şekilde düzenlenmesi, kendi adını taşıyan periyodik yasayı formüle eden D.I. Mendeleev'in (1834-1907) eseridir. Periyotların varlığını geçici olarak göz ardı edersek, elementlerin diziliş prensibi son derece basittir: atomların ağırlığına göre sıralı olarak dizilirler. En hafifi hidrojen atomudur. Son doğal (yapay olarak yaratılmamış) atom, kendisinden 200 kat daha ağır olan uranyum atomudur.

Atomların yapısının anlaşılması, elementlerin özelliklerinde periyodikliğin varlığını açıklamaktadır.

20. yüzyılın başında, E. Rutherford (1871-1937), bir atomun neredeyse tüm kütlesinin çekirdeğinde - uzayın küçük (bir atomla karşılaştırıldığında bile) bir bölgesinde yoğunlaştığını ikna edici bir şekilde gösterdi: atomun yarıçapı. çekirdek atomun boyutundan yaklaşık 100 bin kat daha küçüktür. Rutherford deneylerini yaptığında nötron henüz keşfedilmemişti. Nötronun keşfiyle birlikte çekirdeğin proton ve nötronlardan oluştuğu anlaşılmış ve atomu, çekirdekteki proton sayısına eşit sayıda elektronlarla çevrelenmiş bir çekirdek olarak düşünmek doğaldır. Sonuçta atom bir bütün olarak nötrdür. Çekirdeğin yapı malzemesi olan protonlar ve nötronlar ortak bir isim aldı - nükleonlar (Latince'den çekirdek -çekirdek). Kullanacağımız isim bu.

Bir çekirdekteki nükleonların sayısı genellikle harfle gösterilir. A. Açık ki bir = N + Z, Nerede Nçekirdekteki nötronların sayısıdır ve Z- Bir atomdaki proton sayısı elektron sayısına eşittir. Sayı A atom kütlesi denir ve Z- atom numarası. Aynı atom numaralarına sahip atomlara izotoplar denir: periyodik tabloda aynı hücrede bulunurlar (Yunancada). ISO'lar - eşit , konu - yer). Gerçek şu ki izotopların kimyasal özellikleri neredeyse aynıdır. Periyodik tabloyu dikkatlice incelerseniz, elementlerin düzeninin atom kütlesine değil atom numarasına karşılık geldiğine ikna olabilirsiniz. Yaklaşık 100 element varsa, 2000'den fazla izotop vardır, bunların çoğu kararsızdır, yani radyoaktiftir (Latince'den). radyo- Yayıyorum, aktif- aktif), çeşitli radyasyonlar yayarak bozunurlar.

Rutherford'un deneyleri yalnızca atom çekirdeğinin keşfine yol açmakla kalmadı, aynı zamanda atomda aynı yüklü cisimleri birbirinden iten ve farklı yüklü cisimleri (örneğin elektroskop topları) birbirine çeken aynı elektrostatik kuvvetlerin etki ettiğini de gösterdi.

Atom kararlıdır. Sonuç olarak, bir atomdaki elektronlar çekirdeğin etrafında hareket eder: merkezkaç kuvveti, çekim kuvvetini telafi eder. Bunu anlamak, çekirdeğin Güneş ve elektronların gezegen olduğu bir atom gezegen modelinin yaratılmasına yol açtı (klasik fizik açısından bakıldığında, gezegen modeli tutarsızdır, ancak daha fazlası aşağıdadır).

Bir atomun boyutunu tahmin etmenin çeşitli yolları vardır. Farklı tahminler benzer sonuçlara yol açar: Atomların boyutları elbette farklıdır, ancak yaklaşık olarak bir nanometrenin onda birine eşittir (1 nm = 10-9 m).

İlk önce bir atomun elektron sistemini ele alalım.

Güneş sisteminde gezegenler yerçekiminin etkisiyle güneşe doğru çekilir. Bir atomda elektrostatik kuvvet etki eder. İki yük arasındaki etkileşim kuvvetinin, aralarındaki mesafenin karesiyle ters orantılı olduğunu tespit eden Charles Augustin Coulomb'un (1736-1806) onuruna genellikle Coulomb adı verilir. İki suçlamanın olduğu gerçeği Q 1 ve Q 2 eşit bir kuvvetle çeker veya iter F C =S 1 Q 2 /R 2 , Nerede R- Yükler arasındaki mesafeye "Coulomb Yasası" denir. Dizin " İLE" zorlamak için atandı F Coulomb'un soyadının ilk harfiyle (Fransızca) Coulomb). Çok çeşitli ifadeler arasında, Coulomb yasası kadar haklı olarak yasa olarak adlandırılan çok az şey vardır: sonuçta, uygulanabilirliğinin kapsamı neredeyse sınırsızdır. Yüklü cisimler, boyutları ne olursa olsun, atomik ve hatta atom altı yüklü parçacıklar da Coulomb yasasına göre çeker veya iter.

Bir kişi yerçekimine erken çocukluk döneminde aşina olur. Düşerek dünyanın yerçekimine saygı duymayı öğrenir. Hızlandırılmış hareketle tanışma genellikle cisimlerin serbest düşüşünün (bir cismin yerçekiminin etkisi altındaki hareketi) incelenmesiyle başlar.

İki kütle arasında M 1 ve M 2 kuvvet eylemi F N=- GM 1 M 2 /R 2 . Burada R- cisimler arasındaki mesafe, G- yerçekimi sabiti 6.67259.10 -11'e eşit m 3 kg -1 sn -2 , "N" endeksi Newton'un (1643 - 1727) onuruna verilmiştir. Bu ifadeye evrensel doğasını vurgulayan evrensel çekim yasası denir. Kuvvet F N galaksilerin, gök cisimlerinin hareketini ve nesnelerin Dünya'ya düşüşünü belirler. Evrensel çekim kanunu cisimler arasındaki her mesafede geçerlidir. Einstein'ın genel görelilik teorisinin (1879-1955) yerçekimi resminde ortaya çıkardığı değişikliklerden bahsetmeyeceğiz.

Hem Coulomb elektrostatik kuvveti hem de Newton evrensel çekim kuvveti aynıdır (1/ R 2) vücutlar arasındaki mesafe arttıkça azalır. Bu, cisimler arasındaki herhangi bir mesafede her iki kuvvetin eylemini karşılaştırmanıza olanak tanır. İki protonun Coulomb itme kuvveti büyüklük olarak yerçekimsel çekim kuvvetiyle karşılaştırıldığında, şu ortaya çıkıyor: F N/ F C= 10 -36 (Q 1 =Q 2 = e P ; M 1 = =M 2 =M P). Bu nedenle yerçekimi atomun yapısında önemli bir rol oynamaz: elektrostatik kuvvetle karşılaştırıldığında çok küçüktür.

Elektrik yüklerini tespit etmek ve aralarındaki etkileşimleri ölçmek zor değildir. Eğer elektriksel kuvvet bu kadar büyükse, o zaman örneğin düşerken, zıplarken, top fırlatırken neden önemli olmuyor? Çünkü çoğu durumda nötr (yüksüz) cisimlerle uğraşıyoruz. Uzayda her zaman çok sayıda yüklü parçacık (elektronlar, farklı işaretlerdeki iyonlar) bulunur. Yüklü bir cisim tarafından yaratılan devasa (atom ölçeğinde) çekici bir elektrik kuvvetinin etkisi altında, yüklü parçacıklar kaynağına doğru koşar, vücuda yapışır ve yükünü nötralize eder.

Atomik ve hatta daha küçük atom altı parçacıklar hakkında konuşmak çok zordur, çünkü bunların özelliklerinin günlük hayatımızda hiçbir benzeri yoktur. Bu kadar küçük atomları oluşturan parçacıkları maddesel noktalar olarak düşünmenin daha uygun olacağı düşünülebilir. Ancak her şeyin çok daha karmaşık olduğu ortaya çıktı.

Parçacık ve dalga... Karşılaştırma bile anlamsız gibi görünüyor, o kadar farklılar ki.

Muhtemelen bir dalgayı düşündüğünüzde ilk önce dalgalanan bir deniz yüzeyi hayal edersiniz. Dalgalar açık denizden kıyıya gelir; dalga boyları (ardışık iki tepe arasındaki mesafeler) farklı olabilir. Birkaç metre uzunluğundaki dalgaları gözlemlemek kolaydır. Dalgalar sırasında su kütlesi açıkça titreşir. Dalga önemli bir alanı kaplıyor.

Dalga zaman ve uzayda periyodiktir. Dalgaboyu ( λ ) uzaysal periyodikliğin bir ölçüsüdür. Dalga hareketinin zaman içindeki periyodikliği, dalga tepelerinin kıyıya varış sıklığında görülebilir ve örneğin bir şamandıranın yukarı ve aşağı salınımıyla tespit edilebilir. Dalga hareketinin periyodunu (bir dalganın geçtiği süreyi) harfle gösterelim. T. Periyodun tersi frekans ν olarak adlandırılır. = 1/T. En basit dalgalar (harmonik), zamanla değişmeyen belirli bir frekansa sahiptir. Herhangi bir karmaşık dalga hareketi, bir dizi basit dalga olarak temsil edilebilir (bkz. “Bilim ve Yaşam” No. 11, 2001). Açıkça söylemek gerekirse, basit bir dalga sonsuz uzayı kaplar ve sonsuz uzun bir süre boyunca var olur. Hayal ettiğimiz şekliyle bir parçacık ve bir dalga tamamen farklıdır.

Newton'un zamanından bu yana ışığın doğası hakkında bir tartışma var. Işık, parçacıkların (Latince'den parçacıklar) toplanmasıdır. cisimcik- küçük vücut) veya dalgalar? Teoriler uzun süre yarıştı. Dalga teorisi kazandı: parçacık teorisi deneysel gerçekleri (ışığın girişimi ve kırınımı) açıklayamadı. Dalga teorisi, bir ışık ışınının doğrusal yayılmasıyla kolayca başa çıktı. Günlük kavramlara göre ışık dalgalarının uzunluğunun çok küçük olması önemli bir rol oynadı: görünür ışığın dalga boyu aralığı 380 ila 760 nanometre arasındadır. Elektromanyetik dalgaların kısa olanları ultraviyole, x-ışınları ve gama ışınları, uzun olanları ise kızılötesi, milimetre, santimetre ve diğer tüm radyo dalgalarıdır.

19. yüzyılın sonuna gelindiğinde, ışığın dalga teorisinin parçacık teorisi üzerindeki zaferi nihai ve geri dönülemez görünüyordu. Ancak yirminci yüzyılda ciddi ayarlamalar yapıldı. Işık, dalga veya parçacık gibi görünüyordu. Ortaya çıktı - hem dalgalar hem de parçacıklar. Işık parçacıkları için, dedikleri gibi, kuantumları için özel bir kelime icat edildi - "foton". "Kuantum" kelimesi Latince kelimeden gelir. kuantum- kaç tane ve "foton" - Yunanca kelimeden fotoğraflar -ışık. Çoğu durumda parçacıkların adlarını belirten kelimelerin sonu vardır. O. Şaşırtıcı bir şekilde, bazı deneylerde ışık dalga gibi davranırken, diğerlerinde parçacık akışı gibi davranıyor. Yavaş yavaş ışığın hangi deneyde nasıl davranacağını öngören bir teori oluşturmak mümkün oldu. Günümüzde bu teori herkes tarafından kabul edilmektedir; ışığın farklı davranışları artık şaşırtıcı değildir.

İlk adımlar her zaman özellikle zordur. Bilimdeki yerleşik görüşe karşı çıkmak ve sapkınlık gibi görünen açıklamalar yapmak zorunda kaldım. Gerçek bilim adamları, gözlemledikleri olayları tanımlamak için kullandıkları teoriye gerçekten inanırlar. Kabul edilmiş bir teoriden vazgeçmek çok zordur. İlk adımlar Max Planck (1858-1947) ve Albert Einstein (1879-1955) tarafından atıldı.

Planck-Einstein'a göre ışığın madde tarafından yayılması ve soğurulması ayrı parçalar halinde, kuantum olarak gerçekleşir. Bir fotonun taşıdığı enerji frekansıyla orantılıdır: e = H V. Orantılılık faktörü H Planck sabiti, onu 1900'de radyasyon teorisine sokan Alman fizikçinin anısına Planck sabiti olarak adlandırıldı. Ve zaten 20. yüzyılın ilk üçte birinde Planck sabitinin en önemli dünya sabitlerinden biri olduğu ortaya çıktı. Doğal olarak dikkatlice ölçüldü: H= 6.6260755.10 -34 J.s.

Bir kuantum ışık çok mu yoksa az mı? Görünür ışığın frekansı yaklaşık 10 14 s -1'dir. Hatırlayın: Işığın frekansı ve dalga boyu ν = ilişkisiyle ilişkilidir. C/λ, burada İle= 299792458.10 10 m/s (tam olarak) - ışığın boşluktaki hızı. Kuantum enerjisi Hν, görüldüğü gibi yaklaşık 10 -18 J'dir. Bu enerji nedeniyle 10 -13 gramlık bir kütle 1 santimetre yüksekliğe kadar kaldırılabilir. İnsan ölçeğinde canavarca küçüktür. Ancak bu 10 14 elektronluk bir kütledir. Mikrokozmosta ölçek tamamen farklıdır! Tabii ki, bir kişi 10-13 gramlık bir kütleyi hissedemez, ancak insan gözü o kadar hassastır ki, tek tek ışık kuantumlarını görebilir - bu, bir dizi incelikli deneyle doğrulandı. Normal koşullar altında kişi, ışığın "tanesini" ayırt etmez ve onu sürekli bir akış olarak algılar.

Işığın hem parçacık hem de dalga yapısına sahip olduğunu bildiğimizde, "gerçek" parçacıkların da dalga özelliklerine sahip olduğunu hayal etmek daha kolaydır. Bu sapkın düşünce ilk kez Louis de Broglie (1892-1987) tarafından dile getirilmiştir. Özelliklerini tahmin ettiği dalganın doğasının ne olduğunu bulmaya çalışmadı. Onun teorisine göre kütlesi olan bir parçacık M, hızla uçmak v, dalga boyu l = olan bir dalgaya karşılık gelir hmv ve frekans ν = e/H, Nerede e = mv 2/2 - parçacık enerjisi.

Atom fiziğinin daha da gelişmesi, atom ve atom altı parçacıkların hareketini tanımlayan dalgaların doğasının anlaşılmasına yol açtı. “Kuantum mekaniği” adı verilen bir bilim ortaya çıktı (ilk yıllarda buna daha çok dalga mekaniği deniyordu).

Kuantum mekaniği mikroskobik parçacıkların hareketine uygulanır. Sıradan cisimlerin (örneğin mekanizmaların herhangi bir parçası) hareketi göz önüne alındığında, kuantum düzeltmelerini (maddenin dalga özelliklerinden kaynaklanan düzeltmeler) dikkate almanın bir anlamı yoktur.

Parçacıkların dalga hareketinin belirtilerinden biri de yörüngelerinin olmamasıdır. Bir yörüngenin var olabilmesi için parçacığın zamanın her anında belirli bir koordinata ve belirli bir hıza sahip olması gerekir. Ancak kuantum mekaniğinin yasakladığı şey tam olarak budur: Bir parçacık aynı anda belirli bir koordinat değerine sahip olamaz. X ve belirli bir hız değeri v . Belirsizlikleri Dx Ve DVD Werner Heisenberg (1901-1974) tarafından keşfedilen belirsizlik ilişkisi ile ilişkilidir: D X D, Nerede M v ~ sa/dk parçacığın kütlesidir ve H- Planck sabiti. Planck sabitine genellikle "eylem"in evrensel kuantumu denir. Terimi belirtmeden aksiyon , sıfata dikkat et evrensel

. Belirsizlik ilişkisinin her zaman geçerli olduğunu vurgulamaktadır. Parçacığın hareket koşullarını ve kütlesini bilerek, hareketin kuantum yasalarını ne zaman dikkate almanın gerekli olduğunu (başka bir deyişle, parçacıkların dalga özelliklerinin ve bunların sonuçlarının - belirsizlik ilişkilerinin) ne zaman göz ardı edilemeyeceğini tahmin edebiliriz. ve klasik hareket yasalarını kullanmanın oldukça mümkün olduğu durumlarda. Şunu vurgulayalım: Eğer mümkünse, o zaman gereklidir, çünkü klasik mekanik kuantum mekaniğinden önemli ölçüde daha basittir. Planck sabitinin kütleye bölündüğünü lütfen unutmayın (kombinasyonlara dahil edilmiştir) saat/saat

). Kütle ne kadar büyük olursa kuantum yasalarının rolü o kadar az olur. Werner Heisenberg (1901-1974) tarafından keşfedilen belirsizlik ilişkisi ile ilişkilidir: D Kuantum özelliklerini ihmal etmenin kesinlikle mümkün olduğunu hissetmek için D belirsizliklerini tahmin etmeye çalışacağız. v ve D Werner Heisenberg (1901-1974) tarafından keşfedilen belirsizlik ilişkisi ile ilişkilidir: D Kuantum özelliklerini ihmal etmenin kesinlikle mümkün olduğunu hissetmek için D belirsizliklerini tahmin etmeye çalışacağız. v. Eğer D

ortalama (klasik) değerlerine göre ihmal edilebilir düzeydeyse, klasik mekaniğin formülleri hareketi mükemmel bir şekilde tarif ediyorsa, kuantum mekaniğini kullanmak gerekir; Diğer nedenler (klasik mekanik çerçevesinde) Heisenberg ilişkisinden daha büyük bir belirsizliğe yol açsa bile kuantum belirsizliğini hesaba katmanın hiçbir anlamı yoktur.

Bir örneğe bakalım. Klasik mekaniği kullanmanın mümkün olduğunu göstermek istediğimizi akılda tutarak kütlesi 1 gram ve boyutu 0,1 milimetre olan bir “parçacık” düşünün. İnsan ölçeğinde bu bir taneciktir, hafif, küçük bir parçacıktır. Ama protondan 10 24 kat daha ağır, atomdan ise milyon kat daha büyük!

Hidrojenin sıcaklığı 300 K olsun (sıcaklığı her zaman mutlak ölçekte, Kelvin ölçeğinde ölçeriz; 300 K = 27 o C). Kelvin cinsinden sıcaklığın Boltzmann sabiti ile çarpılması k B = 1.381.10 -16 J/K, enerji birimleriyle ifade edeceğiz. Bir taneciğin hızındaki değişim momentumun korunumu yasası kullanılarak hesaplanabilir. Bir taneciğin bir hidrojen molekülüne her çarpışmasında hızı yaklaşık 10-18 cm/s değişir. Değişim tamamen rastgele ve rastgele bir yönde gerçekleşir. Bu nedenle 10 -18 cm/s değerini tane hızının (D) klasik belirsizliğinin bir ölçüsü olarak düşünmek doğaldır. v) cl bu durum için. Yani, (D v) sınıf = 10 -18 cm/s. Görünüşe göre bir taneciğin konumunu, boyutunun 0,1'inden daha büyük bir doğrulukla belirlemek çok zordur. Kabul edelim (D Werner Heisenberg (1901-1974) tarafından keşfedilen belirsizlik ilişkisi ile ilişkilidir: D) cl = 10 -3 cm. Werner Heisenberg (1901-1974) tarafından keşfedilen belirsizlik ilişkisi ile ilişkilidir: D) sınıf (D v) cl = 10 -3 .10 -18 = 10 -21 . Çok küçük bir değer gibi görünüyor. Her durumda hız ve konumdaki belirsizlikler o kadar küçüktür ki taneciğin ortalama hareketi dikkate alınabilir. Ancak Heisenberg ilişkisinin gerektirdiği kuantum belirsizliğiyle karşılaştırıldığında (D Werner Heisenberg (1901-1974) tarafından keşfedilen belirsizlik ilişkisi ile ilişkilidir: D X v= 10 -27), klasik heterojenlik çok büyüktür - bu durumda onu bir milyon kez aşar.

Sonuç: Bir taneciğin hareketi göz önüne alındığında, onun dalga özelliklerini, yani koordinatlar ve hızdaki kuantum belirsizliğinin varlığını hesaba katmaya gerek yoktur. Atomik ve atom altı parçacıkların hareketi söz konusu olduğunda durum çarpıcı biçimde değişiyor.

Bu dünya tuhaf: Bazı insanlar dünya çapında ünlü olmak ve tarihe geçmek için anıtsal ve devasa bir şey yaratmaya çalışırken, diğerleri sıradan şeylerin minimalist kopyalarını yaratıp dünyayı daha az şaşırtmazlar. Bu inceleme, dünyada var olan en küçük nesneleri içerir ve aynı zamanda tam boyutlu benzerlerinden daha az işlevsel değildir.

1. SwissMiniGun tabancası

SwissMiniGun sıradan bir İngiliz anahtarından daha büyük değildir ancak namludan saatte 430 km'yi aşan hızlarda uçan küçük mermileri ateşleme kapasitesine sahiptir. Bu, yakın mesafeden bir insanı öldürmek için fazlasıyla yeterli.

2. 50 arabayı soyun

Yalnızca 69 kg ağırlığıyla Peel 50, yolda kullanım için onaylanmış en küçük otomobildir. Bu üç tekerlekli Pepelat'lar 16 km/saat hıza ulaşabiliyordu.

3. Kalou Okulu

UNESCO, İran'ın Kalou Okulunu dünyanın en küçüğü olarak tanıdı. Sadece 3 öğrenci ve şu anda öğretmen olarak çalışan eski asker Abdul-Muhammed Sherani var.

4. 1,4 gram ağırlığında çaydanlık

Seramik ustası Wu Ruishen tarafından yaratıldı. Bu çaydanlık yalnızca 1,4 gram ağırlığında ve parmak ucunuza sığacak şekilde sığmasına rağmen içinde çay demleyebilirsiniz.

5. Sark Hapishanesi

Sark Hapishanesi 1856 yılında Channel Adaları'nda inşa edildi. Çok sıkışık koşullarda olan sadece 2 mahkum için yer vardı.

6. Tumbleweed

Bu eve "Perakati Tarlası" (Tumbleweed) adı verildi. San Francisco'dan Jay Schafer tarafından yaptırılmıştır. Ev, bazı insanların dolaplarından daha küçük olmasına rağmen (sadece 9 metrekare), bir çalışma alanı, bir yatak odası ve duşlu ve tuvaletli bir banyoya sahiptir.

7. Mills End Parkı

Portland'daki Mills End Park dünyanın en küçük parkıdır. Çapı sadece... 60 santimetre. Parkta aynı zamanda kelebekler için bir yüzme havuzu, minyatür bir dönme dolap ve minik heykeller de bulunuyor.

8. Edward Niño Hernandez

Kolombiyalı Edward Niño Hernandez sadece 68 santimetre boyunda. Guinness Rekorlar Kitabı onu dünyanın en küçük adamı olarak tanıdı.

9. Telefon Kulübesindeki Polis Karakolu

Aslında bir telefon kulübesinden büyük değil. Ama aslında Carabella, Florida'da işleyen bir polis karakoluydu.

10. Willard Wigan'ın heykelleri

Disleksi sorunu yaşayan ve okul performansı düşük olan İngiliz heykeltıraş Willard Wigan, teselliyi minyatür sanat eserleri yaratmakta buldu. Heykelleri çıplak gözle zar zor görülebiliyor.

11. Mycoplasma Genitalium bakterisi

12. Domuz sirkovirüsü

Neyin "canlı" olarak kabul edildiği ve neyin olmadığı konusunda hâlâ tartışmalar olsa da çoğu biyolog, virüsün çoğalamaması veya metabolizması olmaması nedeniyle, bir virüsü canlı organizma olarak sınıflandırmaz. Ancak bir virüs, bakteriler de dahil olmak üzere herhangi bir canlı organizmadan çok daha küçük olabilir. En küçüğü domuz sirkovirüsü adı verilen tek sarmallı bir DNA virüsüdür. Boyutu sadece 17 nanometredir.

13. Amip

Çıplak gözle görülebilen en küçük nesnenin boyutu yaklaşık 1 milimetredir. Bu, belirli koşullar altında bir kişinin bir amip, bir terlik ve hatta bir insan yumurtasını görebileceği anlamına gelir.

14. Kuarklar, leptonlar ve antimadde...

Geçen yüzyılda bilim insanları uzayın genişliğini ve onu oluşturan mikroskobik "yapı taşlarını" anlamada büyük ilerlemeler kaydettiler. Evrendeki gözlemlenebilir en küçük parçacığın ne olduğunu bulmaya gelince insanlar bazı zorluklarla karşılaştı. Bir noktada bunun bir atom olduğunu düşündüler. Bilim adamları daha sonra bir proton, bir nötron ve bir elektron keşfettiler.

Ama bununla bitmedi. Bugün herkes, bu parçacıkları Büyük Hadron Çarpıştırıcısı gibi yerlerde çarptığınızda kuark, lepton ve hatta antimadde gibi daha küçük parçacıklara ayrılabileceğini biliyor. Sorun şu ki, kuantum seviyesinde boyut önemsiz hale geldiğinden ve tüm olağan fizik kuralları geçerli olmadığından, en küçük olanı belirlemenin imkansız olmasıdır (bazı parçacıkların kütlesi yoktur, diğerlerinin ise negatif kütleleri bile vardır).

15. Atom altı parçacıkların titreşen dizileri

Kuantum düzeyinde hiçbir anlamı olmayan büyüklük kavramıyla ilgili yukarıda söylenenleri dikkate alırsak, akla sicim teorisi gelebilir. Bu, tüm atom altı parçacıkların kütle ve enerji gibi şeyler yaratmak için etkileşime giren titreşen sicimlerden oluştuğunu öne süren biraz tartışmalı bir teoridir. Dolayısıyla bu sicimlerin teknik olarak fiziksel bir boyutu olmadığından, bunların bir bakıma Evrendeki "en küçük" nesneler olduğu ileri sürülebilir.