Ang misa ay isang misteryo pa rin sa mga physicist

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

Ang misa ay isa sa mga pangunahing at kasabay na misteryosong konsepto sa agham. Sa mundo ng elementarya na mga particle, hindi ito maaaring ihiwalay sa enerhiya. Ito ay nonzero kahit para sa mga neutrino, at karamihan sa mga ito ay matatagpuan sa hindi nakikitang bahagi ng Uniberso. Sinasabi ng RIA Novosti kung ano ang alam ng mga physicist tungkol sa masa at kung anong mga lihim ang nauugnay dito.

Medyo at elementary

Sa mga suburb ng Paris, sa punong-tanggapan ng International Bureau of Weights and Measures, mayroong isang silindro na gawa sa isang haluang metal ng platinum at iridium na may eksaktong isang kilo. Ito ang pamantayan para sa buong mundo. Ang masa ay maaaring ipahayag sa mga tuntunin ng dami at densidad at maaari itong isaalang-alang na ito ay nagsisilbing sukatan ng dami ng bagay sa katawan. Ngunit ang mga physicist na nag-aaral sa microworld ay hindi nasisiyahan sa gayong simpleng paliwanag.

Isipin na ilipat ang silindro na ito. Ang taas nito ay hindi lalampas sa apat na sentimetro, gayunpaman, ang isang kapansin-pansing pagsisikap ay kailangang gawin. Kakailanganin ng higit pang pagsisikap upang ilipat, halimbawa, ang refrigerator. Ang pangangailangang maglapat ng puwersa ng pisika ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagkawalang-kilos ng mga katawan, at ang masa ay itinuturing bilang isang koepisyent na nagkokonekta sa puwersa at ang nagresultang acceleration (F = ma).

Ang masa ay nagsisilbing isang sukatan hindi lamang ng paggalaw, kundi pati na rin ng gravity, na gumagawa ng mga katawan na umaakit sa isa't isa (F = GMm / R2). Kapag nakuha namin ang sukat, ang arrow ay lumilihis. Ito ay dahil ang masa ng Earth ay napakalaki, at ang puwersa ng grabidad ay literal na nagtutulak sa atin sa ibabaw. Sa isang mas magaan na buwan, ang isang tao ay tumitimbang ng anim na beses na mas mababa.

Ang gravity ay hindi gaanong misteryoso kaysa sa masa. Ang pagpapalagay na habang gumagalaw ang ilang napakalaking katawan ay maaaring maglabas ng mga gravitational wave ay nakumpirma lamang sa eksperimento noong 2015 sa LIGO detector. Pagkalipas ng dalawang taon, ang pagtuklas na ito ay ginawaran ng Nobel Prize.

Ayon sa prinsipyo ng equivalence na iminungkahi ni Galileo at pino ni Einstein, ang gravitational at inertial mass ay pantay. Ito ay sumusunod mula dito na ang mga malalaking bagay ay may kakayahang yumuko sa espasyo-oras. Ang mga bituin at planeta ay gumagawa ng mga gravitational funnel sa kanilang paligid, kung saan ang mga natural at artipisyal na satellite ay umiikot hanggang sa mahulog sila sa ibabaw.

Saan nagmula ang misa

Ang mga physicist ay kumbinsido na ang mga elementarya na particle ay dapat may mass. Ito ay pinatunayan na ang elektron at ang mga bloke ng gusali ng uniberso - quark - ay may masa. Kung hindi, hindi sila makakabuo ng mga atomo at lahat ng nakikitang bagay. Ang uniberso na walang masa ay magiging isang kaguluhan ng quanta ng iba't ibang radiation, na nagmamadali sa bilis ng liwanag. Walang magiging galaxy, walang bituin, walang planeta.

Ngunit saan kinukuha ng butil ang masa nito?

"Kapag lumilikha ng Standard Model sa particle physics - isang teorya na naglalarawan sa electromagnetic, mahina at malakas na pakikipag-ugnayan ng lahat ng elementarya na mga particle, ang mga malalaking paghihirap ay lumitaw. Ang modelo ay naglalaman ng hindi maiiwasang mga pagkakaiba-iba dahil sa pagkakaroon ng nonzero na masa ng mga particle," sabi ni Alexander Studenikin, Doctor of Science, sa RIA Novosti. Propesor ng Departamento ng Theoretical Physics, Physics Department, Lomonosov Moscow State University.

Ang solusyon ay natagpuan ng mga siyentipikong Europeo noong kalagitnaan ng 1960s, na nagmumungkahi na mayroong isa pang larangan sa kalikasan - isang scalar. Ito ay tumatagos sa buong Uniberso, ngunit ang impluwensya nito ay kapansin-pansin lamang sa micro level. Ang mga particle ay tila natigil dito at sa gayon ay nakakakuha ng masa.

Ang mahiwagang scalar field ay pinangalanan pagkatapos ng British physicist na si Peter Higgs, isa sa mga tagapagtatag ng Standard Model. Ang isang boson, isang napakalaking particle na nagmumula sa larangan ng Higgs, ay nagtataglay din ng kanyang pangalan. Natuklasan ito noong 2012 sa mga eksperimento sa Large Hadron Collider sa CERN. Makalipas ang isang taon, ginawaran si Higgs ng Nobel Prize kasama si François Engler.

Ghost hunt

Ang particle-ghost - neutrino - ay kailangan ding kilalanin bilang napakalaking. Ito ay dahil sa mga obserbasyon ng neutrino fluxes mula sa Araw at mga cosmic ray, na hindi maipaliwanag sa mahabang panahon. Ito ay lumabas na ang isang butil ay may kakayahang mag-transform sa ibang mga estado sa panahon ng paggalaw, o oscillating, tulad ng sinasabi ng mga physicist. Ito ay imposible nang walang masa.

"Ang mga elektronikong neutrino, na ipinanganak, halimbawa, sa loob ng Araw, sa mahigpit na kahulugan ay hindi maituturing na elementarya na mga particle, dahil ang kanilang masa ay walang tiyak na kahulugan. Ngunit sa paggalaw, ang bawat isa sa kanila ay maaaring ituring bilang isang superposisyon ng elementarya na mga particle (tinatawag ding neutrino) na may masa m1, m2, m3. Dahil sa pagkakaiba sa bilis ng mass neutrino, ang detector ay hindi lamang nakakakita ng mga electron neutrino, kundi pati na rin sa mga neutrino ng iba pang mga uri, tulad ng muonic at tau neutrino. Ito ay bunga ng paghahalo at mga oscillations na hinulaang noong 1957 ni Bruno Maksimovich Pontecorvo, "paliwanag ni Propesor Studenikin.

Ito ay itinatag na ang masa ng isang neutrino ay hindi maaaring lumampas sa dalawang tenths ng isang electron volt. Ngunit ang eksaktong kahulugan ay hindi pa rin alam. Ginagawa ito ng mga siyentipiko sa eksperimento ng KATRIN sa Karlsruhe Institute of Technology (Germany), na inilunsad noong Hunyo 11.

"Ang tanong ng magnitude at kalikasan ng neutrino mass ay isa sa mga pangunahing. Ang solusyon nito ay magsisilbing batayan para sa karagdagang pag-unlad ng aming mga ideya tungkol sa istraktura," pagtatapos ng propesor.

Tila, sa prinsipyo, ang lahat ay kilala tungkol sa masa, nananatili itong linawin ang mga nuances. Ngunit hindi ito ang kaso. Kinakalkula ng mga pisiko na ang bagay, na pumapayag sa ating pagmamasid, ay sumasakop lamang ng limang porsyento ng masa ng bagay sa uniberso. Ang natitira ay hypothetical dark matter at enerhiya, na hindi naglalabas ng anuman at samakatuwid ay hindi nakarehistro. Anong mga particle ang binubuo ng mga hindi kilalang bahagi ng uniberso na ito, ano ang kanilang istraktura, paano sila nakikipag-ugnayan sa ating mundo? Ang mga susunod na henerasyon ng mga siyentipiko ay kailangang malaman ito.