Откуда берутся атомы?
Материя в том виде, как она есть и известна нам, состоит из мельчайших частиц, называемых атомами. Комбинации атомов порождают целостные материалы, а атомы разных элементов отличаются друг от друга по ряду параметров.
Сами атомы тоже состоят из субатомных частиц, о которых я уже многократно рассказывал на канале. Но наиболее частый вопрос тут - это не как устроен атом, а откуда вообще атомы берутся?
Мы оказываемся тут где-то на границе мироздания. Нужно или принять, что всё существовало вечно, или допустить что не из чего вдруг родились первые колебания некоторой субстанции (будь то эфир или квантовое поле сейчас неважно), или же просто проанализировать технический характер появления материальных частиц. Давайте рассмотрим появления атома, исходя из имеющихся научных представлений.
Кстати, следующий вопрос, который тут напрашивается - появляются ли новые атомы или вся материя была создана один раз и теперь постоянно превращается из одного варианта в другой, а её количество определяется законом сохранения? Это интересный вопрос, но как говаривал один усатый дядька - "это уже совсем другая история".
Про природ материи как таковой советую посмотреть мой ролик на тубе. Отчасти там есть ответ на рассматриваемый вопрос.
Появление атомов в научных фильмах
В фильмах от Discovery обычно повествование строится следующим образом:
В первые три минуты существования Вселенной образовались ядра атома водорода - это простейший и легчайший атом. Следом за ним образовались ядра атома гелия. Остальные атомы образовались путём их соединения при повышенной температуре.
Вселенная после появления достигла температур, при которых стали происходить процессы захвата отрицательно заряженных электронов массивными протонами. Это формировало тот атом, который мы привыкли видеть.
После появления простых элементов, традиционного водорода и гелия, появляются более крупные элементы. Они образуются преимущественно в результате столкновения более мелких элементов, что известно как ядерный синтез. Столкновение с нужным количеством энергии рождает новые частички.
Некоторые типы атомов образуются в результате разложения очень больших нестабильных атомов. Этот процесс распада на части известен как ядерное деление.
Вроде бы и можно считать это некоторым ответом, но информации слишком мало. Например, откуда взялись сами протоны, нейтроны и даже электроны?
Откуда взяли запчасти?
Ещё Ломоносов исходил из того, что, говоря современным языком, в силу научного незнания мы должны принять вечное существование субатомных частичек. Но физики всё же высказывают разные варианты механизма появления субатомных частичек.
Многие считают, что во главе угла стоял электрон, который стал базой для формирования более сложных частиц. Тут уместно отметить, что по существующим сейчас представлениям сам электрон является не материей в прямом смысле этого слова и не может быть представлен, как мячик, а является флуктуацией волновой функции.
Иными словами - электрон есть энергия. Что приводит к банальному выводу - любая материя состоящая из атомов является энергией в определенной её форме и сам атом появился как результат взаимодействия энергии с пространством. Про это подробно рассказывается в моей заметке про отличие модели атома Шрёдингера.
Ещё Ломоносов исходил из того, что, говоря современным языком, в силу научного незнания мы должны принять вечное существование субатомных частичек. Но физики всё же высказывают разные варианты механизма появления субатомных частичек.
Многие считают, что во главе угла стоял электрон, который стал базой для формирования более сложных частиц. Тут уместно отметить, что по существующим сейчас представлениям сам электрон является не материей в прямом смысле этого слова и не может быть представлен, как мячик, а является флуктуацией волновой функции.
Иными словами - электрон есть энергия. Что приводит к банальному выводу - любая материя состоящая из атомов является энергией в определенной её форме и сам атом появился как результат взаимодействия энергии с пространством.
Как сами электроны могли стать базой для появления атома?
По модели формирования протонов и нейтронов из электронов по мере увеличения их концентрации под действий внешних воздействий увеличивается энергия электронов, что и приводит к формированию субатомных частиц и потом уже самих атомов.Этот процесс по-научному принято именовать конденсацией материи. Говоря просто - существовала плазма из которой конденсировались первые частички под действием огромного давления и высокой температуры. После формирования субатомных частичек закрутился карусель и пошёл бесконечный процесс превращения одного в другое. Частичек было огромное изобилие. Среди них и такие специфические, как например, нейтрино.
Когда некоторое количество материи образовалось и механизм был уже запущен, естественные процессы типа диффузии, привели нас к той материи и тому разнообразию атомов, которые мы получили сегодня. Правда тут ещё стоило бы обсудить сразу и темную материю.
Ну а всех, кто дочитал статью, приглашаю подписаться на мой канал в телеге :)
На Большом адронном коллайдере открыли новую частицу материи
Российские ученые, участвующие в коллаборации LHCb на Большом адронном коллайдере, объявили об открытии новой частицы — экзотического тетракварка Tcс+, представляющего собой новую форму материи. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте CERN.
Тетракварк Tcс+ представляет собой единственную известную науке частицу, состоящую из четырех кварков, сразу два из которых являются очарованными (с-кварки), но при этом отсутствуют очарованные антикварки. Очарованием называется аромат — квантовое число, характеризующее тип кварка (всего известно шесть разных «сортов» кварков). При этом время жизни нового тетракварка примерно в 10-500 раз больше, чем у частиц с похожей массой, что делает тетракварк Tcс+ рекордсменом-долгожителем.
Изначально считалось, что адроны (составные частицы) могут состоять только либо из трех кварков, как протоны и нейтроны, либо из кварка и антикварка. Однако более полувека назад физики предположили, что существуют адроны, состоящие из четырех (тетракварки) или пяти кварков (пентакварки). Уже экспериментально доказано существование четырех пентакварков и 20 тетракварков. Тетракварк Tcс+ состоит из двух тяжелых очарованных кварков, что обозначается как сс, и двух антикварков с ароматами u (верхний) и d (нижний). Ранее известные тетракварки обладали скрытым очарованием, то есть в их составе имеется очарованный кварк и очарованный антикварк.
По словам ученых, именно наличие двух тяжелых кварков делает частицу относительно стабильной и долгоживущей. Если вместо с-кварков в ней находились b-кварки (прелестные кварки), то время жизни частицы станет еще дольше и может составить 10 в минус 13-й степени секунды.
Новая концепция бытия
Наука не противоречит религии. Религия не противоречит науке. Все едино. Все относительно. Как Бог. Бог Един. И в то же время в религиях он разный. Христианский бог. Исламский. Дихотомическая восточная концепция, шаманские культы. Сначала был БОг. Сначала было слово. Волна. В квантовой механике волна ведет себя как частица. Частица ведет себя как волна. Инь. Янь. Волна порождает фрактал. Весь мир состоит из фракталов. Гляньте вокруг. Вы верите глазам своим? Все потому что время- иллюзия нашего сознания. Эйнштейн- умнейший из людей 20 века это заметил . Он любил музыку. Скрипка. Музыка- тоже по сути волна. Волна- это фрактал . Фрактал- это волна. Волна, частица- дихотомическая их суть- это и есть Бог. Человек- это фрактал. Человек- это и есть БОг. Бог- это Вселенная. Человек- это ВСеленная. ВСеленная- это фрактал. Структура, воспроизводящая себя. Мужское и женское начало. Фрактал. И частица. И волна. Святая Троица. Посмотрите на строение половых органов. У мужчины фрактал полярен + , у женщин в минус. Инь и ЯНь. Мужчина- добытчик. Женщина- кормилица. Мужчина дает энергию . В виде спермы. Женщина - забирает. Пролактин- женский гормон- обратно пропорционален тестостерону. Мужскому гормону. Обратно пропорционален дофамину, ибо дофамин находится в прямой зависимости с тестостероном . Вот почему женщинам нравятся смешные парни. У мужчин- активное чувство юмора, они шутят, у женщин- пассивное чувство юмора- они смеются. Человек создан по образцу и подобию БОжиему. Фрактал. Человек- это и есть БОг. Я- человек. Я- БОГ
Мюоны: найдены возможные доказательства существования пятой фундаментальной силы
Силы физики действуют в любой момент нашей жизни — от приклеивания магнита к дверце холодильника до бросания мяча в баскетбольное кольцо.
Все силы, с которыми мы сталкиваемся каждый день, можно свести всего к четырем категориям: гравитация, электромагнетизм, сильная сила(сильное ядерное взаимодействие) и слабая сила(слабое ядерное взаимодействие).
Теперь физики говорят, что они нашли возможные признаки пятой фундаментальной силы природы.
Результаты получены в результате исследования, проведенного в лаборатории Fermilab недалеко от Чикаго.
Совет по науке и технологиям Великобритании (STFC) заявил, что результат «предоставляет убедительные доказательства существования неоткрытой субатомной частицы или новой силы».
Но результаты эксперимента с Мюон(Muon) g-2 еще не являются окончательным открытием.
В настоящее время существует один шанс из 40 000, что результат может быть статистической случайностью, что соответствует статистическому уровню достоверности, описываемому как 4,1 сигма.
Уровень 5 сигм или один шанс из 3,5 миллиона того, что наблюдение является совпадением, необходим, чтобы заявить об открытии.
Профессор Марк Ланкастер, руководитель эксперимента в Великобритании, сказал BBC News: «Мы обнаружили, что взаимодействие мюонов не согласуется со Стандартной моделью».
Исследователь из Манчестерского университета добавил: «Ясно, что это очень захватывающе, потому что потенциально указывает на будущее с новыми законами физики, новыми частицами и новой силой, которых мы не видели до сих пор».
Это последнее открытие в череде многообещающих результатов экспериментов по физике элементарных частиц в США, Японии и совсем недавно на Большом адронном коллайдере на швейцарско-французской границе.
Эксперимент, проводимый в Национальной ускорительной лаборатории Ферми (Fermilab) в Батавии, штат Иллинойс, ищет признаки новых явлений в физике, изучая поведение субатомных частиц, называемых мюонами.
Мюон — одна из таких элементарных частиц; он похож на электрон, но более чем в 200 раз тяжелее.
Эксперимент Мюон g-2 включает отправку частиц вокруг 14-метрового кольца с последующим приложением магнитного поля. Согласно нынешним законам физики, в Стандартной модели, это должно заставить мюоны колебаться с определенной скоростью.
Вместо этого ученые обнаружили, что мюоны колеблются быстрее, чем ожидалось. Это может быть вызвано совершенно новой для науки природной силой.
Никто еще не знает, что делает эта потенциальная новая сила, кроме влияния на мюонные частицы.
Физики-теоретики считают, что это также может быть связано с еще не открытой субатомной частицей.
В прошлом месяце физики, работающие над экспериментом LHCb на Большом адронном коллайдере, описали результаты, которые могут указывать на новую частицу и силу.
Доктор Митеш Патель из Имперского колледжа Лондона, который участвовал в этом проекте, сказал: «Сейчас действительно идет гонка, чтобы попытаться провести один из этих экспериментов, чтобы действительно получить доказательство того, что это действительно что-то новое. Для этого потребуется больше данных».
Пятая фундаментальная сила может помочь объяснить некоторые из больших загадок Вселенной, которые волновали ученых в последние десятилетия.
Источники
https://portal-13.com/myuony-najdeny-vozmozhnye-dokazatelstv...
https://news.fnal.gov/2021/04/first-results-from-fermilabs-m...
https://www.quantamagazine.org/muon-g-2-experiment-at-fermil...
Почему песок мягкий?
Для многих областей науки, от предсказания оползней до сельского хозяйства, очень важно понимать физику потока частиц. Пока что учёным не очень хорошо это удаётся.
Мы не знаем. Никто не понимает, как работает песок.
Звучит абсурдно, но в принципе так и есть. Понимание потока гранулированных материалов, типа песка, — одна из основных нерешённых задач физики.
Допустим, вы решили сделать песочные часы и заполнить их гранулами песка, размер и форма которых известны. Вы не найдёте формулы, способной точно предсказать, сколько времени песок будет перетекать из одной части часов в другую, и будет ли он перетекать вообще. Вам останется только провести эксперимент.
Карен Дэниелс, физик из государственного университета Северной Каролины; она изучает песок и другие гранулированные среды (эта область называется "физика мягкого вещества"). Она рассказала мне, что одна из сложностей работы с песком связана с огромным количеством свойств песчинок – форма, размер, шероховатость, и т.п. «Одна из причин, по которой у нас нет общей теории, состоит в том, что все эти свойства имеют значение».
Однако разобраться с отдельными песчинками – это только начало. «Нужно заботиться не только о свойствах частиц, но и о том, как они организованы», — сказала Дэниелс. Свободно лежащие частицы кажутся мягкими, потому что у них есть пространство для манёвра. Если плотно упаковать частицы, у них уже не будет места для движения, и они на ощупь будут казаться твёрдыми. Поэтому поверхность песчаного пляжа кажется мягче, чем нижние слои – песчинки в них спрессованы, и находятся ближе друг к другу.
Мы не можем найти общую теорию песка не потому, что плохо стараемся. Для многих областей науки, от предсказания оползней до сельского хозяйства, чрезвычайно важно понимать физику потока частиц. Нам просто пока не очень хорошо это удаётся.
«Люди, работающие на химических производствах с машинами, имеющими дело с частицами, подтвердят, что эти машины очень часто ломаются, — сказала Дэниелс. – Каждый, кто пытался починить автоматическую кофемолку, знает, что в ней постоянно застревают частицы. Эти вещи не очень хорошо работают».
счастью, мы движемся не совсем на ощупь, и можем кое-что сказать о том, почему песок кажется мягче или твёрже.
Обычно песок с более округлыми гранулами кажется мягче, поскольку таким гранулам легче скользить. Также гранулы меньшего размера не так сильно давят на кожу. Но если они будут совсем уж мелкими, они будут слипаться из-за влаги, из-за чего материал будет казаться комковатым и плотным.
Дэниел сказала, что самым мягким сыпучим материалом, который она когда-либо трогала, было вещество Q-Cell – кварцевая пудра, заполняющая трещины в досках для сёрфинга. Она состоит из пустотелых гранул, поэтому кажется очень лёгким. При этом кварц плохо смачивается, из-за чего такая пудра не комкуется. Она сравнила то, как эта пудра пересыпается в ведре, с очень мелким и сухим пляжным песком.
Пляж, состоящий из «песка» Q-Cell, был бы очень мягким, но не очень приятным. Мелкий сухой порошок – это не песок, а пыль, и дышать такой пылью очень вредно для лёгких. Размеры и форма гранул песка на идеальном пляже должны сочетать в себе мягкость, мелкость, комкуемость и множество иных свойств, делающих песок мягким и приятным для ходьбы. Поскольку приходится рассматривать так много факторов, очень сложно сказать, каким должен быть идеальный мягкий песок для пляжа.
Нужно собрать больше экспериментальных данных.
Хорошо разбираетесь в звездах и юморе?
Тогда этот вызов для вас! Мы зашифровали звездных капитанов команд нового юмористического шоу, ваша задача — угадать, кто возглавил каждую из них.
Переходите по ссылке и проверьте свою юмористическую интуицию!
Нейтрино
Пока вы прочли название - через ваше тело пролетело примерно 60 000 000 000 нейтрино. Эти частицы нам посылает наша звезда - Солнце. Их пронизывающая способность настолько велика, что они пробьют свинцовый блок, протяженностью от нас до звезды Альфа Центавра С.
Масса нейтрино меньше 0,12 эВ. ЭВ - координата используемая для обозначения веса атома в ядерной физике. Или Электровольт. Поскольку вес нейтрино настолько мал, то Электрвольт - не системная единица измерения. И эту область науки человечеству лишь предстоит изучить.
На протяжении 2011-2014 годов в андройдных коллайдерах и в специальных лабораториях по ловле нейтрино ( до 50м-150м под землей ) фиксировалось нейтрино превышение скорости света(!).
Но всякий раз эти показания списывались на технические сбои и невозможности современных приборов фиксировать любые передвижения во вселенной, превышающие скорость света.
Конечно, ведь никто из нас не в состоянии определить скорость автомобиля, завернувшего за угол.
До 21 века нейтрино подразумевались, но даже их якобы существование приписывало им нулевую массу. В 21 веке было доказано, что каждая частица нейтрино все же имеет массу, хоть и настолько малую, что не влияет ни на какую материю, но то что наша вселенная заполнена количеством частиц нейтрино, которым нет значения в нашей математической вселенной - факт. И с какой скоростью они движутся - так и остается загадкой.
Загадку, которую только предстоит разгадать человечеству, создав не Общую Теорию Относительности ( а по ней ни одна частица во Вселенной не может двигаться быстрее скорости света), а Общую Теорию Всего.
Ловлей нейтрино занимаются в пустынных малонаселенных районах мира. В основном на территории США, Канады, Австралии, Антарктиды и Антарктики. В России единственная станция по ловле частиц нейтрино находится на Байкале.
P.S.
Пока вы прочили этот пост через ваше тело пролетело более
60 000 000 000 * 1 000 000 * 1 000 000 +- частиц нейтрино. Живите теперь с этим)