Fiisigiska cusub ayaa ka soo iftiimay meelo badan

Isbeddel kasta oo suurtagal ah oo aan jeclaan lahayn in aan ku samayno Habka caadiga ah ee fiisigiska (1) ama isu-ekaanshaha guud, labadayada aragtiyood ee ugu wanaagsan (inkasta oo aan iswaafaqayn) ee caalamka, ayaa durba aad u xaddidan. Si kale haddii loo dhigo, wax badan ma beddeli kartid adigoon wax u dhimin guud ahaan.

Xaqiiqdu waxay tahay in sidoo kale ay jiraan natiijooyin iyo ifafaale aan lagu sharxi karin moodooyinka nala yaqaan. Markaa ma inaan ka baxnaa si aan wax walba uga dhigno mid aan la macnayn karin ama aan ku habboonayn kharash kasta oo la socda aragtiyaha jira, mise waa inaan raadinnaa kuwa cusub? Tani waa mid ka mid ah su'aalaha aasaasiga ah ee fiisigiska casriga ah.

Qaabka caadiga ah ee fiisigiska qurubku waxa uu si guul leh u sharaxay dhammaan isdhexgalka la yaqaan oo la helay ee ka dhexeeya qaybaha waligood la arkay. Caalamku wuxuu ka kooban yahay gariir, leptonov oo cabbira bosons, kuwaas oo gudbiya saddex ka mid ah afarta quwadood ee aasaasiga ah ee dabiiciga ah oo siiya qaybo ka mid ah nasashadooda. Waxa kale oo jira isku-xidhnaan guud, annaga, nasiib darro, maaha aragti cuf-jiid, taas oo qeexaysa xidhiidhka ka dhexeeya wakhtiga-space-time, walxaha iyo tamarta ee caalamka.

Dhibka kugu ah inaad ka gudubto labadan aragtiyood ayaa ah haddii aad isku daydo inaad bedesho adigoo soo bandhigaya walxo cusub, fikrado iyo tirooyin cusub, waxaad heli doontaa natiijooyin ka hor imaanaya cabbiraadaha iyo indha-indhaynta aan hore u haynay. Waxa kale oo mudan in la xasuusto in haddii aad rabto inaad ka gudubto qaab-dhismeedka cilmiyeed ee hadda jira, culayska caddayntu waa mid aad u weyn. Dhanka kale, way adagtahay in aan wax badan laga filan qof wax u dhimaya moodooyinka la isku dayay oo la tijaabiyay tobanaan sano.

Marka la eego dalabaadkan oo kale, la yaab maaha in ay adag tahay in qof kastaa isku dayo in uu gabi ahaanba ka hor yimaado jaantuska jira ee fiisigiska. Oo haddii ay dhacdo, si dhab ah looma qaado, maadaama ay si dhakhso ah ugu turunturoodo jeegaga fudud. Sidaa darteed, haddii aan aragno godadka suurtagalka ah, markaa kuwani waa uun muraayadaha, oo tilmaamaya in wax meel ka iftiimayaan, laakiin ma cadda in ay mudan tahay in halkaas la tago.

Fiisigiska la yaqaan ma xamili karo caalamka

Tusaalooyinka shimmer ee kan "gebi ahaanba cusub oo ka duwan"? Hagaag, tusaale ahaan, indho-indhaynta heerka dib-u-soo-celinta, oo u muuqda mid aan waafaqsanayn hadalka ah in Caalamku ay ka buuxaan oo keliya qaybo ka mid ah Habka Heerka oo adeeca aragtida guud ee isu-celinta. Waxaan ognahay in ilaha gaarka ah ee cuf-jiidadka, galaxies, rucubyada galaxiyada, iyo xitaa shabakada weyn ee cosmic aysan ku filneyn inay sharaxaan dhacdadan, laga yaabee. Waxaan ognahay in, inkasta oo qaabka Standard uu sheegayo in maaddada iyo antimatter ay tahay in la abuuro oo la burburiyo si isku mid ah, waxaan ku noolnahay caalam ka kooban inta badan walxo leh qadar yar oo antimatter ah. Si kale haddii loo dhigo, waxaan aragnaa in "fiisigiska la yaqaan" uusan sharxi karin wax kasta oo aan ku aragno koonka.

Tijaabooyin badan ayaa keenay natiijooyin lama filaan ah oo, haddii lagu tijaabiyo heer sare, noqon kara kacdoon. Xitaa waxa loogu yeero Atomic Anomaly oo tilmaamaya jiritaanka walxaha waxay noqon kartaa qalad tijaabo ah, laakiin sidoo kale waxay noqon kartaa calaamad ka baxsan qaabka caadiga ah. Hababka kala duwan ee lagu cabbiro caalamka waxay siinayaan qiimeyo kala duwan heerka ballaarinta - dhibaato aan si faahfaahsan uga fiirsannay mid ka mid ah arrimaha ugu dambeeyay ee MT.

Si kastaba ha ahaatee, mid ka mid ah cilladahaan ma bixiyo natiijooyin ku filan oo lagu qanci karo si loogu tixgeliyo calaamad aan la murmi karin oo fiisigis cusub ah. Mid kasta ama dhammaan kuwan ayaa si fudud u noqon kara isbeddello xisaabeed ama qalab si khaldan loo habeeyey. Qaar badan oo iyaga ka mid ah ayaa laga yaabaa inay farta ku fiiqaan fiisigiska cusub, laakiin sidoo kale si fudud ayaa loo sharxi karaa iyadoo la adeegsanayo qaybo iyo ifafaale la yaqaan marka la eego macnaha guud ee isu-xidhnaanta iyo Habka Heerka.

Waxaan qorsheyneynaa inaan tijaabino, annagoo rajeyneyno natiijooyin cad iyo talooyin. Waxaa laga yaabaa inaan dhawaan aragno haddii tamarta mugdigu leedahay qiimo joogto ah. Iyada oo ku saleysan daraasadaha galaxyada ee la qorsheeyay ee Vera Rubin Observatory iyo xogta supernovae fog ee la heli karo mustaqbalka. Nancy nimcada telescope, Markii hore WFIRST, waxaan u baahannahay inaan ogaano haddii tamarta mugdiga ah ay u korodho wakhtiga ilaa 1%. Hadday sidaas tahay, markaa qaabkayaga “standard” cosmological model waa in la beddelo. Waxaa suurtogal ah in anteenada interferometer-ka 'space laser interferometer antenna' (LISA) marka la eego qorshaha ay sidoo kale na siiso yaabab. Marka la soo koobo, waxaan ku xisaabtameynaa gawaarida indha-indheynta iyo tijaabooyinka aan qorsheyneyno.

Waxaan sidoo kale weli ka shaqeeya berrinkii physics particle, rajaynaynaa in la helo ifafaale ka baxsan Model ah, sida cabbir dheeraad ah oo sax ah ee daqiiqadaha magnetic ee electron iyo muon - haddii ay ku heshiin waayaan, physics cusub ayaa u muuqda. Waxaan ka shaqeyneynaa sidii aan u ogaan lahayn sida ay isu bedbeddelaan neutrino - Halkan, sidoo kale, fiisigiska cusub ayaa soo ifbaxaya. Haddii aan dhisno isku dhac elektaroonig ah oo sax ah, wareeg ah ama toosan (2), waxaan ogaan karnaa waxyaabo ka baxsan Qaabka caadiga ah oo LHC aysan weli ogaan karin. Dunida fiisigiska, nooc weyn oo LHC ah oo wareegsan oo gaaraya 100 km ayaa muddo dheer la soo jeediyay. Tani waxay siin doontaa tamar badan oo isku dhac ah, taas oo, sida ay qabaan physicists badan, waxay ugu dambeyntii muujin doontaa ifafaale cusub. Si kastaba ha ahaatee, tani waa maalgashi aad u qaali ah, iyo dhismaha weyn ee mabda'a kaliya - "aan dhisno oo aragno waxa ay na tusi doonto" waxay kicisaa shaki badan.

2. Isku dhaca lepton toosan - muuqaal

Waxaa jira laba nooc oo loo wajaho mashaakilaadka cilmiga jireed. Midda kowaad waa hab adag, kaas oo ka kooban naqshad cidhiidhi ah oo tijaabo ah ama goob goob joog ah oo lagu xalinayo dhibaato gaar ah. Habka labaad waxaa loo yaqaan habka xoogga qallafsan.kaas oo soo saara tijaabo caalami ah, xuduud-riixaya ama indho-indhayn si uu caalamka ugu sahamiyo si ka cusub qaabkii hore. Midka kowaad wuxuu si fiican ugu jihaysan yahay Habka Heerka. Midka labaad wuxuu kuu ogolaanayaa inaad hesho raad shay dheeraad ah, laakiin, nasiib daro, wax si sax ah looma qeexin. Sidaa darteed, labada habba waxay leeyihiin cilladahooda.

U fiirso waxa loogu yeero Aragtida Wax kasta (TUT) , dufanka quduuska ah ee fiisigiska, waa in lagu dhejiyaa qaybta labaad, maadaama marar badan ay hoos u dhacdo helitaanka tamar sare iyo sare (3), taas oo xoogagga Dabeecadda aakhirka waxay isku daraysaa hal is dhexgal.

3. Tamarta looga baahan yahay midaynta mala awaalka ah ee isdhexgalka

Nisforn neutrino

Dhowaan, saynisku wuxuu noqday mid aad u badan oo diiradda saaraya meelaha xiisaha badan, sida cilmi-baarista neutrino, oo aan dhawaan ku daabacnay warbixin ballaaran oo MT ah. Bishii Febraayo 2020, joornaalka Astrophysical Journal ayaa daabacay daabacaad ku saabsan helista neutrino tamar sare leh oo asal ahaan aan la garanayn gudaha Antarctica. Tijaabada caanka ah ka sokoow, cilmi baaris ayaa sidoo kale lagu sameeyay qaarada dhaxan ee hoos timaada magaca code ANITA (), oo ka kooban sii deynta buufin leh dareeme hirarka raadiyaha.

Labaduba iyo ANITA waxaa loogu talagalay in ay raadiyaan mowjadaha raadiyaha ee tamarta tamarta sare leh ee neutrinos oo ku dhacaya arrinta adag ee ka samaysan barafka. Avi Loeb, oo ah guddoomiyaha Waaxda Astronomy ee Harvard, ayaa ku sharraxay website-ka Salon: "Dhacdooyinka ay ANITA ogaatay dhab ahaantii waxay u muuqdaan kuwo aan caadi ahayn sababtoo ah looma sharaxi karo sida neutrinos ee ilaha astrophysical. (...) Waxay noqon kartaa nooc ka mid ah qayb ka mid ah oo la falgala ka daciif ah neutrino leh arrin caadi ah. Waxaan ka shakisanahay in walxahan oo kale ay u jiraan sida walxaha madow. Laakiin maxaa ka dhigaya dhacdooyinka ANITA kuwo tamar leh?

Neutrinos waa qaybaha kaliya ee la yaqaan ee ku xad-gudbinaya Habka caadiga ah. Marka loo eego qaabka caadiga ah ee qaybaha hoose, waa in aan lahaannaa saddex nooc oo neutrinos ah (electronic, muon iyo tau) iyo saddex nooc oo antineutrinos ah, ka dib markii la sameeyo waa inay noqdaan kuwo deggan oo aan isbeddelin hantidooda. Laga soo bilaabo 60-kii, markii ugu horeysay ee xisaabinta iyo cabbirada neutrino ee ay soo saartay Qorraxdu, waxaan ogaanay in ay jirto dhibaato. Waxaan ogaanay inta neutrino elektaroonig ah lagu sameeyay xudunta cadceedda. Laakiin markaan cabbirnay inta timi, waxaan aragnay saddex meelood meel oo keliya tiradii la saadaaliyay.

Ama wax baa ka khaldan aaladahayada, ama wax ayaa khaldan qaabkayaga Qorraxda, ama wax ayaa khaldan neutrinos laftooda. Tijaabada reactor-ku waxay si dhakhso ah u beenisay fikradda ah in ay wax khaldan yihiin qalabkayaga (4). Waxay u shaqeeyeen sidii la filayey oo waxqabadkooda aad loo qiimeeyey. Neutrino-yada aanu ogaanay waxa la diwaangeliyay iyadoo loo eegayo tirada neutrino ee imanaya. Tobannaan sano, xiddigiyayaal badan ayaa ku dooday in qaabkayaga qorraxdu uu khaldan yahay.

4. Sawirada dhacdooyinka neutrino ee shucaaca Cherenkov ee ka soo jeeda Super Kamiokande

Dabcan, waxa jirtay suurtogalnimo kale oo qalaad, taas oo haddii ay run tahay, ka beddeli lahayd fahamkayaga caalamka wixii uu saadaaliyay Modelka caadiga ah. Fikradda ayaa ah in saddexda nooc ee neutrinos ee aan naqaanno ay dhab ahaantii leeyihiin cuf, ma aha cufan, iyo in ay isku dari karaan (isbedbeddeli karaan) si ay u beddelaan dhadhanka haddii ay haystaan ​​tamar ku filan. Haddii neutrino uu si elektaroonik ah u kiciyo, way isbeddeli kartaa inta uu socdo muun i taonovlaakiin tani waxay suurtogal tahay oo keliya marka ay leedahay tiro badan. Saynis yahanadu waxay ka walaacsan yihiin dhibaatada neutrino-ga midigta iyo bidixda. Waayo, haddaanad kala saari karin, ma kala saari kartaan inay tahay qayb ama qayb ka hortag ah.

Neutrino ma noqon karaa antiparticle u gaar ah? Ma aha sida uu qabo Habka caadiga ah. Feermiinoguud ahaan waa in aanay noqon walxaha lidka ku ah iyaga u gaar ah. Halsano waa qayb kasta oo wareegta ± XNUMX/XNUMX. Qaybtaan waxaa ku jira dhammaan qurks iyo lepton, oo ay ku jiraan neutrinos. Si kastaba ha ahaatee, waxaa jira nooc gaar ah oo ka mid ah fermions, kaas oo ilaa hadda jira oo kaliya in theory - fermion Majorana, taas oo ah antiparticle u gaar ah. Haddii ay jirtay, wax gaar ah ayaa dhici kara... neutrino xor ah labalaab beta suus. Oo halkan waa fursad loogu talagalay tijaabiyeyaasha kuwaas oo muddo dheer raadinayay farqigaas.

Dhammaan hababka la arkay ee ku lug leh neutrinos, qaybahan ayaa muujinaya hanti ay physicists ugu yeeraan gacan-bidix. Neutrino-gacanta-midig, kuwaas oo ah fidinta dabiiciga ah ee ugu dabiiciga ah ee Habka Heerka, meelna lama arki karo. Dhammaan qaybaha kale ee MS waxay leeyihiin nooca gacanta midig, laakiin neutrinos ma laha. Waa maxay sababtu? Falanqaynta ugu dambeysay, aad u dhamaystiran oo ay sameeyeen koox caalami ah oo physicists ah, oo ay ku jiraan Machadka Fiisigiska Nukliyeerka ee Akademiyada Sayniska ee Polish (IFJ PAN) ee Krakow, ayaa cilmi baaris ku sameeyay arrintan. Saynis yahanadu waxay rumaysan yihiin in la'aanta fiirsashada neutrino-gacanta midig ay caddayn karto inay yihiin kuwa Majorana fermions. Haddii ay ahaan lahaayeen, markaa nooca dhinaca midig ayaa ah mid aad u weyn, taas oo sharxaysa dhibaatada ogaanshaha.

Ilaa hadda ma garanayno in neutrinos ay laftoodu yihiin unugyo lid ku ah. Ma garanayno haddii ay cufkooda ka helaan xidhitaanka aadka u liita ee Higgs boson, ama haddii ay ku helaan hab kale. Annagu ma garanayno, laga yaabee in qaybta neutrino ay aad uga adag tahay sida aan u malaynayno, oo leh neutrino-macaan ama culus oo mugdiga ku dhuumanaya.

Atomyada iyo cilladaha kale

Fiisigiska qaybta hoose, marka laga reebo neutrino-ka moodada ah, waxa jira meelo kale, oo aan si fiican loo aqoon oo cilmi-baadhisyo ah oo "fiisigiska cusub" ka soo iftiimi karo. Saynis yahanadu, tusaale ahaan, ayaa dhawaan soo jeediyay nooc cusub oo ah qayb subatomic ah si ay u sharaxaan hal-abuurka kaon qudhun (5), kiis gaar ah oo ah qayb meson ah oo ka kooban hal gariir i hal ganacsade qadiimiga ah. Marka qaybaha kaon-ka ay qudhunto, qayb yar oo iyaga ka mid ah ayaa ku dhaca isbeddello ka yaabiyay saynisyahannada. Habka qudhunka ayaa laga yaabaa inuu muujiyo nooc cusub oo qayb ka mid ah ama xoog jireed oo cusub oo shaqada ah. Tani waxay ka baxsan tahay baaxadda Habka Heerka.

Waxaa jira tijaabooyin badan oo lagu heli karo daldaloolo ku jira Habka Heerka. Kuwaas waxaa ka mid ah raadinta g-2 muon. Ku dhawaad ​​boqol sano ka hor, physicist Paul Dirac ayaa saadaaliyay xilliga magnetka ee elektarooniga isticmaalaya g, tiro go'aamisa sifooyinka lafdhabarta ee qayb ka mid ah. Dabadeed cabbiradu waxay muujiyeen in "g" uu ka yara duwan yahay 2, physicists waxay bilaabeen inay isticmaalaan farqiga u dhexeeya qiimaha dhabta ah ee "g" iyo 2 si ay u daraaseeyaan qaabka gudaha ee qaybaha subatomic iyo guud ahaan sharciyada fiisigiska. Sannadkii 1959kii, CERN ee magaalada Geneva ee dalka Switzerland, waxay samaysay tijaabadii ugu horraysay ee lagu cabbiray qiimaha g-2 qayb subatomic ah oo loo yaqaanno muon, kuna xidhan elektaroonig laakiin aan degganayn oo 207 jeer ka miisaan badan qayb hoose.

Shaybaadhka Qaranka ee Brookhaven ee New York wuxuu bilaabay tijaabo u gaar ah wuxuuna daabacay natiijadii tijaabadoodii g-2 2004tii. Cabbiraadda ma ahayn waxa uu saadaaliyay Habka Heerka. Si kastaba ha ahaatee, tijaabadu may ururin xog ku filan falanqaynta tirakoobka si ay si dhammaystiran u caddayso in qiimaha la cabbiray uu runtii ka duwan yahay oo aanu ahayn isbeddel tirakoob. Xarumaha kale ee cilmi-baarista ayaa hadda sameynaya tijaabooyin cusub g-2, waxaana laga yaabaa inaan ogaan doono natiijada dhawaan.

Waxaa jira wax ka xiiso badan kan Kaon anomalies i muun. 2015, tijaabo ku saabsan qudhunka beryllium 8Be ayaa muujisay cillad. Saynis yahanada dalka Hungary ayaa isticmaala aaladaha wax baara. Dhacdo ahaan, si kastaba ha ahaatee, waxay ogaadeen, ama waxay u maleeyeen inay heleen, taas oo soo jeedinaysa jiritaanka xoogga shanaad ee aasaasiga ah ee dabiiciga ah.

Dhakhaatiirta Fiisigiska ee Jaamacadda California ayaa xiiseynaya daraasadda. Waxay soo jeediyeen in ifafaale u yeedhay atomic anomaly, waxaa sababay qayb cusub oo gebi ahaanba cusub, kaas oo la rabay in uu qaado xoogga shanaad ee dabeecadda. Waxaa loo yaqaan X17 sababtoo ah cufkeeda u dhigma waxaa loo maleynayaa inay ku dhowdahay 17 milyan oo volts. Tani waa 30 jeer tirada elektarooniga ah, laakiin in ka yar tirada borotoonka. Habka X17 ula dhaqmo proton waa mid ka mid ah sifooyinkiisa ugu yaabka badan - taasi waa, gabi ahaanba lama falgala proton. Taa beddelkeeda, waxay la falgashaa elektarooniga si xun u dallacay ama neutron, kaas oo aan lahayn wax lacag ah. Tani waxay adkeynaysaa in lagu dhejiyo qaybta X17 ee qaabka caadiga ah eeyaga hadda. Bosons waxay la xidhiidhaan ciidamada. Gluons waxay la xiriiraan xoogga xoogga leh, bosons leh xoog daciif ah, iyo sawir-qaade leh koronto-magnetism. Xitaa waxaa jira boson mala awaal ah oo loogu talagalay cufisjiitada oo loo yaqaan graviton. Boson ahaan, X17 waxay qaadi doontaa awood u gaar ah, sida tan ilaa hadda sirta noo ahayd oo noqon karta.

Caalamka iyo jihada uu door biday?

Warqad lagu daabacay bishan April ee joornaalka Science Advances , saynisyahano ka tirsan Jaamacadda New South Wales ee Sydney ayaa sheegay in cabbirada cusub ee iftiinka uu soo saaro quasar 13 bilyan oo iftiin-sano ah ayaa xaqiijinaya daraasado hore oo lagu helay kala duwanaansho yar oo qaab dhismeedka joogtada ah ee wanaagsan. ee caalamka. Professor John Webb laga soo bilaabo UNSW (6) ayaa sharaxaysa in qaab dhismeedka wanaagsan ee joogtada ah "uu yahay tiro ay dhakhaatiirta physicists u isticmaalaan cabbirka xoogga korantada." xoogga korantada wuxuu ilaaliyaa electrons agagaarka xudunta u ah atom kasta oo koonka. La'aanteed, arrin walba way burburi lahayd. Ilaa dhowaan, waxaa loo tixgeliyey xoog joogto ah waqtiga iyo goobta. Laakiin cilmi-baaristiisa labaatankii sano ee la soo dhaafay, Professor Webb wuxuu ogaaday cillad ku jirta qaabdhismeedka adag ee adag kaas oo xoogga elektromagnetic, oo lagu qiyaaso mid ka mid ah jihada la doortay ee caalamka, had iyo jeer waxay u muuqataa inay ka duwan tahay.

"" ayuu yiri Webb. Iswaafaqla'aantu kama soo muuqan cabbirada kooxda Australiya, laakiin marka la barbar dhigo natiijooyinkooda cabbirro kale oo badan oo iftiinka quasar ee saynisyahano kale.

"" ayuu yiri Professor Webb. "". Fikraddiisa, natiijadu waxay u muuqataa inay soo jeedinayso in ay jiri karto jihada la doorbido ee caalamka. Si kale haddii loo dhigo, koonku macno ahaan wuxuu yeelan lahaa qaab-dhismeedka dipole.

"" ayuu yiri saynis yahanku cilladaha calaamadsan.

Tani waa hal shay oo kale: halkii loo maleynayay inay tahay faafitaan aan toos ahayn oo ah galaxies, quasars, daruur gaas iyo meerayaal nolol leh, caalamku wuxuu si lama filaan ah u yeeshay waqooyiga iyo koonfurta. Professor Webb ayaa si kastaba ha ahaatee diyaar u ah in uu qirto in natiijooyinka cabbiraadaha saynisyahanadu ay sameeyeen heerar kala duwan iyaga oo isticmaalaya teknoolojiyad kala duwan iyo meelo kala duwan oo dhulka ah ay dhab ahaantii tahay shil aad u weyn.

Webb wuxuu tilmaamayaa in haddii ay jirto jihayn koonka, iyo haddii electromagnetism-ka ay u noqoto mid ka duwan gobollada qaarkood ee cosmos, fikradaha asaasiga ah ee ka dambeeya inta badan fiisigiska casriga ah waxay u baahan doonaan in dib loo eego. "", wuu hadlayaa. Qaabku waxa uu ku salaysan yahay aragtida Einstein ee cuf-isjiidadka, kaas oo si cad u qaadanaya waaritaanka sharciyada dabiiciga ah. Haddaysan ahaynna, markaa ... fikirka ah in la rogo dhismaha fiisigiska oo dhan waa mid soo jiidasho leh.