Частинка на краю Всесвіту. Шон Керролл

Чтение книги онлайн.

СКАЧАТЬ інших частинок, і вся матерія у Всесвіті сколапсувала б в одну гігантську чорну діру. На щастя, крім притягання, ми маємо ще й електромагнітне відштовхування, що робить наше життя значно цікавішим.

Ядерні сили

      Ми маємо дві «ядерні» сили, названі так через те, що вони (на відміну від гравітації та електромагнетизму) діють лише на дуже коротких відстанях, співвимірних із розміром ядра атома або й менших. Є сильна ядерна взаємодія, що втримує кварки всередині протонів і нейтронів, і її частинки мають милу назву – глюони (клейкі частинки). Сильна ядерна сила природно дуже сильна, і глюони взаємодіють із кварками, але не з електронами. Глюони мають нульову масу, як фотони й гравітони. Коли взаємодію переносять безмасові частинки, можна припустити, що їхній вплив пошириться на дуже велику відстань, однак сильна взаємодія насправді діє на дуже короткій відстані.

      1973 року Девід Ґросс, Девід Політцер і Френк Вілчек показали, що сильній взаємодії притаманна дивовижна властивість: що більша відстань між кварками, то сильніше вони притягуються один до одного. Як наслідок, щоб відірвати два кварки один від одного, вам доводиться витрачати дедалі більше енергії, тож у підсумку простіше створити нові кварки. Це наче намагатися розтягнути гумову смужку, кожен кінець якої представляє кварк. Можете тягнути за обидва кінці, але ви ніколи не відділите один кінець від іншого. Натомість ви матимете два нові кінці, коли смужка порветься від розтягування. Отже, ви ніколи не спостерігатимете окремих кварків; вони (як і глюони) завжди міститимуться всередині важчих частинок. Ці важкі складні частинки, що складаються з кварків і глюонів, відомі як гадрони; саме на їхню честь назвали ВГК. Ґросс, Політцер і Вілчек за це відкриття отримали Нобелівську премію 2004 року.

      Ще є слабка ядерна сила, що повністю виправдовує свою назву. Хоча слабка сила не грає вагомої ролі в нашому повсякденному житті тут, на Землі, а все-таки вона важлива для існування життя: саме вона змушує Сонце світити. Енергія Сонця виникає внаслідок перетворення протонів на ядра гелію, для чого спершу потрібно перетворити деякі з цих протонів на нейтрони, що й відбувається за допомогою слабких взаємодій. Однак тут, на Землі, ви не помітите прояву слабких сил, якщо, звичайно, ви не фізик-ядерник чи фізик-елементарник.

      Переносники слабких сил – це три різні види бозонів. Є Z-бозон (електрично нейтральний) та два різні W-бозони – один із позитивним електричним зарядом, а інший з негативним,– скорочено їх позначають, як W⁺-та W^–-бозони. W-і Z-бозони досить масивні за стандартами елементарних частинок (завважки майже як атом цирконію, якщо вам це щось каже). Це значить, що їх складно створити, а розпадаються вони неймовірно швидко. Тож ці два чинники пояснюють, чому слабкі взаємодії такі слабкі.

      У повсякденних розмовах ми вживаємо слово «сила» на позначення цілком відмінних речей. Це й сила тертя, що виникає, коли щось ковзає по чомусь, і сил� СКАЧАТЬ