Pengelasan zarah asas. Sejarah dan intipati penemuan saintifik

PENEMUAN SAINTIFIK PALING PENTING
Perpustakaan percuma / Buku Panduan / Penemuan saintifik yang paling penting

Pengelasan zarah asas. Sejarah dan intipati penemuan saintifik

Penemuan saintifik yang paling penting

Buku Panduan / Penemuan saintifik yang paling penting

"Berapa banyak zarah asas yang telah ditemui setakat ini?" Regge bertanya dalam bukunya mengenai fizik. "Berdasarkan ketebalan buku rujukan ringkas yang menerangkan sifat-sifatnya dan yang dalam edaran di kalangan ahli fizik, maka beberapa ratus. Banyak zarah ini dikumpulkan dalam keluarga yang serupa dengan keluarga nukleon atau pion. Keluarga ini memainkan peranan yang setanding dengan sistem berkala Mendeleev, sangat berguna dalam kimia. Tetapi persamaan inilah yang menunjukkan bahawa kita terlibat dalam pengelasan objek yang serupa dengan atom , dan tidak sama sekali asas. Satu cara atau yang lain , tetapi pencarian juzuk jirim yang benar-benar asas telah pun bermula semula, dan pada tahun 1963 ia telah menjadi jelas bahawa zarah harus dikumpulkan ke dalam keluarga yang lebih besar.

Ahli falsafah Yunani kuno mengaitkan bentuk yang sangat teratur dan simetri kepada atom. Walaupun atom sebenar sangat jauh dari ini, idea bahawa konsep simetri harus memainkan peranan penting dalam fizik kekal. Klasifikasi zarah oleh keluarga hanya mencerminkan kewujudan beberapa jenis simetri dalam alam semula jadi ... "

Fizik zarah asas pada tahun lima puluhan berada di peringkat pembentukan. Cara utama penyelidikan eksperimen dalam cabang fizik ini ialah pemecut, "menembak" rasuk zarah ke sasaran pegun: apabila zarah kejadian berlanggar dengan sasaran, zarah baru dilahirkan. Dengan bantuan pemecut, penguji berjaya memperoleh beberapa jenis zarah asas baharu, sebagai tambahan kepada proton, neutron dan elektron yang sudah diketahui. Ahli fizik teori cuba mencari beberapa skema yang membolehkan mengelaskan semua zarah baru.

Para saintis telah menemui zarah dengan tingkah laku yang luar biasa (pelik). Kadar kelahiran zarah tersebut akibat perlanggaran tertentu menunjukkan bahawa tingkah laku mereka ditentukan oleh interaksi yang kuat, yang dicirikan oleh kelajuan. Interaksi kuat, lemah, elektromagnet dan graviti membentuk empat interaksi asas yang mendasari semua fenomena. Pada masa yang sama, zarah-zarah aneh mereput untuk jangka masa yang luar biasa, yang mustahil jika tingkah laku mereka ditentukan oleh interaksi yang kuat. Kadar pereputan zarah aneh seolah-olah menunjukkan bahawa proses ini ditentukan oleh interaksi yang lebih lemah.

Pada penyelesaian tugas yang paling sukar ini, dan menumpukan perhatiannya Gell-Mann.

Murray Gell-Mann dilahirkan pada 15 September 1929 di New York dan merupakan anak bongsu penghijrah dari Austria Arthur dan Pauline (Reichstein) Gell-Mann. Pada usia lima belas tahun, Murry memasuki Universiti Yale. Beliau menamatkan pengajian pada tahun 1948 dengan ijazah Sarjana Muda Sains. Beliau menghabiskan tahun-tahun berikutnya sebagai pelajar siswazah di Massachusetts Institute of Technology. Di sini, pada tahun 1951, Gell-Mann menerima Ph.D. dalam fizik. Selepas setahun tinggal di Princeton Institute for Basic Research (New Jersey), Gell-Mann mula bekerja di University of Chicago dengan Enrico Fermi, pertama sebagai pensyarah (1952–1953), kemudian sebagai penolong profesor (1953–1954) dan sebagai profesor madya (1954–1955). Pada tahun 1955, Gell-Mann menjadi profesor bersekutu di fakulti di Caltech.

Beliau memilih konsep yang dikenali sebagai kebebasan caj sebagai titik permulaan pembinaannya. Intipatinya terletak pada kumpulan zarah tertentu, menekankan persamaannya. Sebagai contoh, walaupun pada hakikatnya proton dan neutron berbeza dalam cas elektrik (proton mempunyai cas + 1, neutron - 0), dalam semua aspek lain ia adalah sama. Oleh itu, ia boleh dianggap sebagai dua jenis zarah jenis yang sama, dipanggil nukleon, mempunyai cas purata, atau pusat cas, sama dengan 1/2. Adalah lazim untuk mengatakan bahawa proton dan neutron membentuk doublet. Zarah-zarah lain juga boleh dimasukkan dalam rangkap dua yang serupa atau dalam kumpulan tiga zarah yang dipanggil triplet, atau dalam "kumpulan" yang terdiri daripada hanya satu zarah, dipanggil singlet. Nama umum untuk kumpulan yang terdiri daripada sebarang bilangan zarah ialah gandaan.

Semua percubaan untuk mengumpulkan zarah aneh dengan cara yang sama telah gagal. Membangunkan skemanya untuk pengelompokan mereka, Gell-Mann mendapati bahawa cas purata gandaan mereka berbeza daripada cas purata nukleon. Dia membuat kesimpulan bahawa perbezaan ini boleh menjadi sifat asas zarah aneh dan mencadangkan untuk memperkenalkan sifat kuantum baru yang dipanggil keanehan. Atas sebab algebra, keanehan zarah adalah sama dengan dua kali perbezaan antara purata cas gandaan dan purata cas nukleon + 1/2. Gell-Mann menunjukkan bahawa keanehan terpelihara dalam semua tindak balas yang melibatkan daya kuat. Dalam erti kata lain, jumlah keanehan semua zarah sebelum interaksi kuat mestilah sama sekali dengan jumlah keanehan semua zarah selepas interaksi.

Pemuliharaan keanehan menjelaskan mengapa pereputan zarah tersebut tidak dapat ditentukan oleh interaksi yang kuat. Apabila beberapa zarah bukan pelik lain berlanggar, zarah aneh terhasil secara berpasangan. Dalam kes ini, keanehan satu zarah mengimbangi keanehan yang lain. Sebagai contoh, jika satu zarah dalam pasangan mempunyai keanehan +1, maka keanehan yang lain ialah -1. Itulah sebabnya jumlah keanehan zarah bukan pelik, sebelum dan selepas perlanggaran, adalah sama dengan 0. Selepas kelahiran, zarah pelik terbang berasingan. Zarah pelik terpencil tidak boleh reput kerana interaksi yang kuat jika produk pereputannya mestilah zarah dengan keanehan sifar, kerana pereputan sedemikian akan melanggar pemuliharaan keanehan. Gell-Mann menunjukkan bahawa daya elektromagnet (yang masa cirinya terletak di antara masa interaksi kuat dan lemah) juga mengekalkan keanehan. Oleh itu, zarah aneh, setelah dilahirkan, bertahan sehingga reput, ditentukan oleh interaksi yang lemah, yang tidak mengekalkan keanehan. Ahli sains menerbitkan ideanya pada tahun 1953.

Pada tahun 1961, Gell-Mann mendapati bahawa sistem gandaan yang dicadangkannya untuk menggambarkan zarah aneh boleh dimasukkan ke dalam skema teori yang lebih umum, yang membolehkannya mengumpulkan semua zarah yang berinteraksi kuat ke dalam "keluarga." Ahli sains itu menamakan rancangannya sebagai jalan berunsur lapan (dengan analogi dengan lapan sifat kehidupan yang soleh dalam agama Buddha), kerana beberapa zarah dikelompokkan ke dalam keluarga dengan masing-masing lapan ahli. Skim pengelasan zarah yang dicadangkannya juga dikenali sebagai simetri oktal. Tidak lama kemudian, secara bebas daripada Gell-Man, klasifikasi zarah yang serupa telah dicadangkan oleh ahli fizik Israel Yuval Neeman.

Laluan lapan kali ganda saintis Amerika sering dibandingkan dengan jadual berkala unsur kimia Mendeleev, di mana unsur kimia dengan sifat yang serupa dikelompokkan ke dalam keluarga. Seperti Mendeleev, yang meninggalkan beberapa sel kosong dalam jadual berkala, meramalkan sifat unsur yang belum diketahui, Gell-Mann meninggalkan tempat kosong dalam beberapa keluarga zarah, mencadangkan zarah yang mempunyai set sifat yang betul harus mengisi "kosong". Teorinya menerima pengesahan separa pada tahun 1964, selepas penemuan salah satu zarah ini.

Pada tahun 1963, semasa seorang profesor pelawat di Institut Teknologi Massachusetts, Gell-Mann mendapati bahawa struktur terperinci laluan lapan kali ganda boleh dijelaskan dengan mengandaikan bahawa setiap zarah yang terlibat dalam interaksi kuat terdiri daripada tiga kali ganda zarah dengan cas pecahan. cas elektrik proton.

Penemuan yang sama dibuat oleh ahli fizik Amerika George Zweig, yang bekerja di Pusat Penyelidikan Nuklear Eropah. Gell-Mann memanggil zarah bercas pecahan quark, meminjam perkataan itu daripada James Joyce's Finnegans Wake ("Tiga kuark untuk Encik Mark!"). Kuark boleh mempunyai caj +2/3 atau -1/3. Terdapat juga antiquark dengan caj -2/3 atau +1/3. Neutron tanpa cas elektrik terdiri daripada satu quark dengan cas +2/3 dan dua quark dengan cas -1/3 Sebuah proton dengan cas +1 terdiri daripada dua quark dengan cas +2/3 dan satu quark dengan cas -1/3. Kuark dengan cas yang sama mungkin berbeza dalam sifat lain, yang bermaksud terdapat beberapa jenis kuark dengan cas yang sama. Oleh itu, pelbagai kombinasi kuark memungkinkan untuk menggambarkan semua zarah yang berinteraksi dengan kuat.

Gell-Mann telah dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Fizik pada tahun 1969 "untuk penemuan yang berkaitan dengan klasifikasi zarah asas dan interaksinya." Ivar Waller dari Akademi Sains Diraja Sweden, bercakap pada majlis anugerah itu, menyatakan bahawa Gell-Mann "telah dianggap sebagai saintis terkemuka dalam bidang teori zarah asas selama lebih daripada satu dekad." Menurut Waller, kaedah yang dicadangkan olehnya "adalah antara kaedah penyelidikan lanjut yang paling berkuasa dalam fizik zarah asas."

Pengarang: Samin D.K.

Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian Penemuan saintifik yang paling penting:

▪ Undang-undang Berkala

▪ Undang-undang pergerakan planet

▪ Pengklonan

Lihat artikel lain bahagian Penemuan saintifik yang paling penting.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan 15.04.2024

Dalam dunia teknologi moden di mana jarak menjadi semakin biasa, mengekalkan hubungan dan rasa dekat adalah penting. Perkembangan terkini dalam kulit tiruan oleh saintis Jerman dari Universiti Saarland mewakili era baharu dalam interaksi maya. Penyelidik Jerman dari Universiti Saarland telah membangunkan filem ultra nipis yang boleh menghantar sensasi sentuhan dari jauh. Teknologi canggih ini menyediakan peluang baharu untuk komunikasi maya, terutamanya bagi mereka yang mendapati diri mereka jauh daripada orang tersayang. Filem ultra-nipis yang dibangunkan oleh penyelidik, hanya 50 mikrometer tebal, boleh disepadukan ke dalam tekstil dan dipakai seperti kulit kedua. Filem ini bertindak sebagai penderia yang mengenali isyarat sentuhan daripada ibu atau ayah, dan sebagai penggerak yang menghantar pergerakan ini kepada bayi. Ibu bapa yang menyentuh fabrik mengaktifkan penderia yang bertindak balas terhadap tekanan dan mengubah bentuk filem ultra-nipis. ini ...>>

Petgugu Global kotoran kucing 15.04.2024

Menjaga haiwan peliharaan selalunya boleh menjadi satu cabaran, terutamanya dalam hal menjaga kebersihan rumah anda. Penyelesaian menarik baharu daripada pemula Global Petgugu telah dipersembahkan, yang akan menjadikan kehidupan lebih mudah bagi pemilik kucing dan membantu mereka memastikan rumah mereka bersih dan kemas dengan sempurna. Startup Petgugu Global telah melancarkan tandas kucing unik yang boleh menyiram najis secara automatik, memastikan rumah anda bersih dan segar. Peranti inovatif ini dilengkapi dengan pelbagai sensor pintar yang memantau aktiviti tandas haiwan kesayangan anda dan diaktifkan untuk membersihkan secara automatik selepas digunakan. Peranti ini bersambung ke sistem pembetung dan memastikan penyingkiran sisa yang cekap tanpa memerlukan campur tangan daripada pemilik. Selain itu, tandas mempunyai kapasiti storan boleh siram yang besar, menjadikannya sesuai untuk isi rumah berbilang kucing. Mangkuk sampah kucing Petgugu direka bentuk untuk digunakan dengan sampah larut air dan menawarkan pelbagai jenis tambahan ...>>

Daya tarikan lelaki penyayang 14.04.2024

Stereotaip bahawa wanita lebih suka "budak jahat" telah lama tersebar luas. Walau bagaimanapun, penyelidikan baru-baru ini yang dijalankan oleh saintis British dari Universiti Monash menawarkan perspektif baru mengenai isu ini. Mereka melihat bagaimana wanita bertindak balas terhadap tanggungjawab emosi lelaki dan kesanggupan untuk membantu orang lain. Penemuan kajian itu boleh mengubah pemahaman kita tentang perkara yang menjadikan lelaki menarik kepada wanita. Kajian yang dijalankan oleh saintis dari Universiti Monash membawa kepada penemuan baharu tentang daya tarikan lelaki kepada wanita. Dalam eksperimen itu, wanita ditunjukkan gambar lelaki dengan cerita ringkas tentang tingkah laku mereka dalam pelbagai situasi, termasuk reaksi mereka terhadap pertemuan dengan gelandangan. Sebahagian daripada lelaki itu tidak mengendahkan gelandangan itu, manakala yang lain membantunya, seperti membelikan dia makanan. Kajian mendapati lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan lebih menarik perhatian wanita berbanding lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan. ...>>

Berita rawak daripada Arkib

1 Gbps ke atas inframerah 07.10.2012

Teknologi komunikasi inframerah, yang agak meluas dalam peranti mudah alih dalam era PDA, dari masa ke masa memberi laluan kepada teknologi frekuensi radio, yang mengatasinya dalam kelajuan pemindahan data dan tidak begitu menuntut kedudukan relatif peranti. Sementara itu, veteran itu masih berpotensi, pakar dari Dresden Institute for Photonic Microsystems (IPMS) dari komuniti Fraunhofer percaya, yang telah berjaya mencipta transceiver inframerah berkelajuan tinggi.

Menurut pembangun, dari segi kelajuan pemindahan data, keturunan mereka adalah 46 kali lebih pantas daripada 'Wi-Fi biasa', 1430 kali lebih pantas daripada Bluetooth dan enam kali lebih pantas daripada USB 2.0. Pada masa akan datang, para penyelidik menjangkakan untuk meningkatkan lagi kelajuan. Transceiver, yang termasuk diod laser dan photodetector, menurut mereka, adalah saiz "kuku kanak-kanak."

Contoh skop antara muka baharu ialah pemindahan rakaman daripada kamera ke PC. Memandangkan pengeluar mungkin hanya berminat dalam teknologi piawai, pakar IPMS mengambil bahagian dalam kumpulan kerja 10 Giga-IR yang dibentuk oleh Persatuan Data Inframerah.

Berita menarik lain:

▪ Pertuturan menjadi perlahan kerana kata nama

▪ Bateri 3,5mm untuk elektronik boleh pakai

▪ Jantung berdegup ke konsep

▪ Cermin mata berpandu sendiri

▪ Masalah utama bateri litium generasi baru diselesaikan

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Penghad isyarat, pemampat. Pemilihan artikel

▪ artikel Polietilena. Sejarah ciptaan dan pengeluaran

▪ artikel Siapa antara orang terkenal yang berhenti sekolah sebelum menamatkan pengajian mereka? Jawapan terperinci

▪ artikel Methodist-psychologist. Deskripsi kerja

▪ Awalan artikel - Howler. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Penerima FM paling mudah. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web