Ядерна фізика та фізика частинок

Бозон Хіггса, химера або реальність?

Найпопулярніша частинка у світі продовжує ховатися від найпотужнішого прискорювача частинок. Ознака того, що невизначуваний бозон Хіггса не існує? Не так швидко. Наразі це вагомі підстави визнати, що частка Хіггса просто ховається.

Асимптотична свобода

Відкриття, за яке в 2004 році була присуджена Нобелівська премія з фізики, має велике значення для розуміння теорії однієї з фундаментальних сил Природи - сильної сили, сили, що утримує в собі найдрібніші шматочки речовини, кварки.

Якщо говорити поетично про нейтрино

У грудні 1960 року поет Джон Апдайк опублікував вірш про таємничу частинку, виявлену лише кілька років тому, нейтрино. Починаючи з його вірша під назвою "Космічний жовч", ми коротко розглянемо химерні властивості цієї частинки.

Нейтрино високої енергії (1)

Людство тисячоліттями вивчало Всесвіт, дивлячись на захоплююче нічне небо, керуючись видимим світлом, що випромінюється мільярдами зірок та іншими космічними явищами. Нова галузь науки, нейтринна астрономія, може відкрити нові, невідомі явища.

Як ми аналізуємо зіткнення частинок? (9)

Як тільки прискорювач накачує достатньо енергії у свої частинки, вони стикаються або з ціллю, або між собою. Кожне з цих зіткнень називається подією. Далі ми говоримо про аналіз зіткнень частинок.

Прискорення частинок (8)

Прискорюючи частинки, фізики вистрілюють двох зайців з вогню: речовина може вивчатися ще менших розмірів, а крім того, можуть створюватися нові частинки з ще більшими масами. Ми продовжуємо говорити про прискорення частинок та різні типи прискорювачів.

Прискорювачі частинок. Виявлення (7)

Щоб пояснити, як ми виявляємо, що відбувається в прискорювачі частинок, давайте розглянемо найвідоміший приклад цієї схеми виявлення: як ми сприймаємо світ. В основному схема базується на джерелі, цілі та детекторі.

Як теорія перевіряється у фізиці? (6)

Ми представили різні аспекти Стандартної моделі та ретельно дослідили світ субатомних частинок. Вся ця наукова теорія може звучати як магія, але важливо розуміти, що фізики не просто вигадують усі ці речі.

Нерозгадані загадки (5)

Стандартна модель відповідає на багато питань про структуру та стійкість речовини з її шістьма типами кварків, шістьма типами лептонів та чотирма силами. Але Стандартна модель не є повною, оскільки є ще багато запитань без відповіді.

Розпад та знищення частинок (4)

Ядерним розпадом атомне ядро розкладається на менші ядра. Фундаментальні частинки також можуть розкладатися на інші частинки. Далі ми поговоримо про розпад та знищення частинок.

Що робить "Світ" стабільним? (3)

Зараз ми віримо, що маємо чітке уявлення про склад світу: кварки та лептони. Тому. що тримає їх разом, що робить світ стабільним? Як речовина взаємодіє з речовиною? Далі про 4 основні сили.

З чого складається "Світ"? (2)

Все, починаючи з галактик, гір і закінчуючи молекулами, складається з кварків і лептонів. Але це ще не вся історія. Кварки поводяться по-різному від лептонів, і для кожного типу частинки речовини існує відповідна частинка антиматерії.

Що насправді принципово? (1)

Люди завжди дивувались, з чого створений світ і що робить його стабільним. Чому так багато речей у світі мають однакові характеристики? У Стародавній Греції філософи підозрювали, що матерія, з якої створений світ, складається з кількох основних елементів природи.

Бозон Хіггса і концепція маси

Коли настає ранок, ви піднімаєтеся на ваги і сподіваєтесь, що число показує меншу кількість, ніж напередодні. Сподіваюся, ви схудли. Вага дається разом величиною маси у вас та гравітаційним тягою Землі. Але що надає масу вашому тілу?

Електромагнітне випромінювання

Ми всі чули про рентгенівське випромінювання, гамма-випромінювання, радіохвилі, мікрохвилі, але чи точно ми знаємо, що це таке? У всіх нас є принаймні один стаціонарний, мобільний телефон або бездротовий доступ до Інтернету. Ці пристрої є джерелами випромінювання, але ніхто не може точно сказати, наскільки вони небезпечні для нашого здоров’я.

Немає сумнівів, що ми всюди оточені радіацією. Дослідження останніх років показали багато небажаних наслідків радіації. Відомо, що видиме світло, яке випромінюється у звичайних кількостях від Сонця або, так само, стаціонарного телефону, не представляє ніякого ризику. Антени мобільних телефонів або радіостанцій становлять загрозу здоров’ю, якщо ми залишаємось занадто довго в їх присутності, але чітко не продемонстровано, чи випромінюване ними випромінювання є шкідливим у довгостроковій перспективі.

З чого все почалося?

У 1819 році датський фізик Ганс Крістіан Ерстед виявив, що магнітна стрілка (подібна до компаса) може відхилятися провідником, підключеним до джерела електричної напруги. Таким чином, він зауважив, що будь-яке тіло, пройдене електричним струмом, генерує магнітне поле, і, отже, випливає, що будь-яке електричне поле генерує магнітне поле.

Пізніше, у 1831 році, англійський фізик Майкл Фарадей отримав новий результат: змінне магнітне поле (а не постійне, саме тому Фарадею знадобилося 11 років, щоб отримати цей результат, за допомогою якого сьогодні створюється електричний струм) генерує електричне поле, явище, відоме сьогодні як електромагнітна індукція. Він зауважив, що електричний струм може бути індукований в дроті без його підключення до джерела електричної напруги.

Шотландський фізик Джеймс Максвелл - це той, хто за допомогою набору рівнянь довів існування електромагнітних хвиль в 1861 році під впливом результатів Майкла Фарадея.

Результатом вивчення цих рівнянь стала електромагнітна хвиля - процес поширення (зі швидкістю світла) електромагнітного поля. Німецький фізик Генріх Герц досяг успіху у виробництві електромагнітних хвиль у 1888 році, побудувавши осцилятор з потужністю передавати радіохвилі. Герц продемонстрував, що хвилі мають здатність не тільки передаватися у космос, але й приймати, виявляючи хвилі металевою дугою (герцова антена). Однак Герц не продовжував передачі, оскільки хотів довести теорію електромагнетизму, а не розвинути спосіб спілкування.

Більше, ніж радіохвилі

Герцові хвилі - це штучні хвилі (рукотворні хвилі). Характерним розміром хвиль є частота. Коли ми слухаємо радіостанцію, ми знаємо, що вона транслює на певній частоті, залежно від міста. Однак існує обмеження частотної шкали для цих радіохвиль, яке можна побачити на зображенні нижче.

Видиме випромінювання випромінює Сонце, зірки, лампи (або лампочки) з розжареними нитками розжарювання і сприймається людським оком. J.C. Максвелл сказав, що у нього є "вагомі підстави вважати, що світло є формою електромагнітного випромінювання". Основними причинами є швидкість поширення світла у вакуумі (дорівнює швидкості поширення електромагнітних хвиль - близько 300000 км/с), відбиття, заломлення, перешкоди та дифракція світла (специфічні для хвилі явища).

Інфрачервоне випромінювання має нижчі частоти, ніж видимі, і зазвичай виробляється нагрітими тілами. З їх допомогою можна виміряти температуру.

Ультрафіолетове випромінювання має вищі частоти, ніж видиме, і виробляється молекулами та атомами внаслідок електричного розряду в газах. Сильним відомим джерелом ультрафіолетового випромінювання є Сонце. Але сонце не лише випромінює ультрафіолетове випромінювання, воно вважається небезпечним для людського організму при руйнуванні озонового шару.

Рентгенівські промені, відкриті Вільгельмом Конрадом Рентгеном, мають вищі частоти, ніж ультрафіолетове випромінювання, і сьогодні використовуються в медицині для рентгенографії. Коли він бомбардував металеве тіло прискореними електронами на високих швидкостях, Рентген виявив, що воно випромінює дуже сильне випромінювання, і, не знаючи типу цього випромінювання, назвав його рентгенівським. дуже висока електрична напруга бомбардує електрод (електричний провідник, через який струм потрапляє або виходить з хорошого провідного середовища).

За допомогою цих випромінювань можна сфотографувати внутрішню частину непрозорого тіла. Таким чином, рентген має вражаюче застосування в медицині, завдяки якому лікарі можуть бачити всередині людського тіла, не вдаючись до хірургічного втручання. Цей «процес» фотографування всередині непрозорого тіла називається рентгенівським.

З частотами, що перевищують рентгенівські промені, це гамма-випромінювання (γ-випромінювання), яке випромінюється в ядерних процесах, таких як.

Останній тип випромінювання з найвищими частотами - це космічне випромінювання. Ці випромінювання випромінюють небесні тіла, такі як пульсари або квазари.

Небезпека для здоров'я?

Важливими джерелами випромінювання є пристрої, які сьогодні є вдома у кожного, такі як мікрохвильова піч, стаціонарний або мобільний телефон, радіо, телевізор або навіть бездротовий Інтернет. Випромінювані ними хвилі індукують вихрові потоки в тканинах організму з негативними наслідками, такими як загострення серцево-судинних захворювань, ослаблення нервової системи, ендокринна, імунна або навіть репродуктивна. Ці ефекти значною мірою залежать від кількості випромінюваного джерела, напруженості електромагнітного поля та тривалості впливу, але ніхто не може сказати, наскільки вони небезпечні.

Телевізори з електронно-променевою трубкою або монітори комп’ютерів випромінюють завдяки електронним гарматам, які освіжають екран. Це випромінювання у дуже великих кількостях може спричинити дисфункцію очей або зміни метаболізму.

Мобільні телефони випромінюють велику кількість випромінювання (особливо на голову), коли вони не мають максимального сигналу і коли ми набираємо номер телефону - пристрій збільшує потужність випромінювання під час набору, протягом короткого періоду часу.

Сучасні стаціонарні телефони з док-станцією та портативною трубкою є постійним випромінювачем випромінювання. Насправді док-станція є найсильнішим джерелом випромінювання, що випромінює як при використанні телефону, так і коли він не використовується.

Дротовий Інтернет випромінює незначну кількість випромінювання, що не вважається небезпечним, але бездротовий Інтернет або мережі Bluetooth постійно випромінюють, навіть коли з’єднання неактивне.

В даний час докладаються зусилля для обмеження впливу випромінювання на живі організми, наприклад, регулювання допустимої напруженості електромагнітного поля в залежності від часу впливу на роботі або вдома.

Добре бути обережним і не тримати мобільний телефон у кишені дуже часто, не спати з ним на голові і користуватися ним лише тоді, коли нам це потрібно. Також добре триматися подалі від сильних радіо- та телевізійних антен, і найкраще не знаходитись занадто близько до телевізора або монітора, який має електронно-променеву трубку.