Честична физика

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето

Честична физика — гранка на физиката која ги узучува честичките што ја сочинуваат материјата (честички со маса) и зрачењето (безмасени честички). Иако поимот „честичка“ може да биде нешто што е многу ситно (на пр. протони, гасни честички, па дури и прашина), честичната физика ги иследува најмалите неупростиви честички, како и основните полиња на неупростиви со кои тие се објаснуваат. Според тековните сознанија, елементарните честички претставуваат возбудувања на квантните полиња, кои исто така ги одредуваат нивните заемодејства. Најприфатената теорија која ги објаснува честичките, полињата и нивната динамика е стандардниот модел. Оттука, современата честична физика се занимава со иследување на стандардниот модел и негово дополнување и прилагодување, од најновите познати честички (на пр. Хигсовиот бозон) до најстарите познати сили како што е гравитацијата.[1][2]

Субатомски честички[уреди | уреди извор]

Елементарни честички
Видови Поколенија Античестичка Бои Вкупно
Кваркови 2 3 пар 3 36
Лептони пар нема 12
Глуони 1 1 самите 8 8
Фотон самиот нема 1
Z-бозон самиот 1
W-бозон пар 2
Хигсов самиот 1
Вкупно (познати) елем. честички: 61

Денешните честичнодизички истражувања се задржуваат на субатомските честички — составниците на атомите како електроните, протоните и неутроните (протоните и неутроните се сложени честички наречени бариони, сочинето од кваркови), оние кои настануваат со радиоактивни и расејувачки процеси како фотоните, неутрината и мионите, како и најразлични егзотични честички. Динамиката на честичките зависи и од квантната механика, од каде се гледа нивната браново-честична двојност, однесувајќи се како честички под едни, а како бранови под други опитни услови. Потехнички изразено, овие појави ги опшуваат векторите на квантната стотојба во Хилбертов простор, со кои се занимава и квантната теорија за полето. Договорно, честичните физичари ги нарекуваат елементарни они честички кои се, според нашите тековни сознанија, важат за неделиви на помали честички.[3]

Сите досега утврдени честички и нивното поведение можат да се опишат со квантата теорија за полето наречена стандарден модел.[4] Согласно тековните сфаќања, стандардниот модел има 61 елементарна честичка.[3] Овие елементарни честички можат и да се здружат, образувајќи сотици видови сложени честички откриени од 1960-тите наваму. Заклучено е дека стандардниот модел е складен со речиси сите опитни проби направени досега. Сепак, највеќето стручњаци сметаат дека сегашниот модел не претставува целосно образложение за нештата и појавите во природата, и дека оваа задача ја има некоја уште потемелна теорија која допрва треба да се развива. Во најново време, измерената маса на неутрината се смета првиот опитен доказ отстапување од стандардниот модел.

Историја[уреди | уреди извор]

Претставата дека материјата е сочинета од елементарни честички потекнува од претсократските мислители од VI век п.н.е., а можеби и порано.[5] Во XIX век, Џон Далтон, работејќи на полето на стехиометријата, заклучил дека секој елемент во природата е составен од посебен вид честичка.[6] Поимот атом доаѓа од старогрчкиот збор ἄτομος (атомос) што значи „неделив“, односно најмалата честичка на еден хемиски елемент. Но подоцна научниците увиделе дека атомите не се основни честички на природата, туку склопови од помали честички како што е електронот. На почетокот на XX век, иследувањата на нуклеарната и квантната физика овозможиле во во 1939 г. да се докажат појавите како нуклеарна фисија (Лиза Мајтнер, врз основа на претходни опити на Ото Хан) и нуклеарната фузија (Ханс Бете, истата година). Обете откритија довеле до развојот на нуклеарно оружје. Во текот на 1950-тите и 1960-тите се спроведени опити со расејување и пронајден е огромен број на најразновидни честички, кои тогаш се сметале за сосема посебни. Две децении подоцна е утврдено дека се работи за релативно мал број на честички кои меѓусебно се здружуваат и прават сложени единици.

Стандарден модел[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Стандарден модел.

Според тековната класификација, сите видови честички се опфатени со стандардниот модел, кој ги опишува основните заемодејства како силното, слабото и електромагнетното, со помош на посреднички баждарни бозони. Овие баждарни честички можат да бидат глуони,
W
,
W+
и
Z
бозони
или пак фотони.[4] Стандардниот модел содржи и 24 основни честички, (12 честички и 12 нивни античестички), од кои е сочинета сета материја.[7] Последно достигнување на овој модел е предвидувањето на Хигсовиот бозон, чие постоење е потврдено во 2012 г.[8]

Лаборатории[уреди | уреди извор]

Ова се најзначајните лаборатории за честична физика во светот:

Покрај овие, постојат многу други забрзувачи на честички.

Теории[уреди | уреди извор]

Теоретската честична физика настојува да разработи модели, теоретска рамка и математички алатки со кои би се објасниле таковните опити и да даде предвидувања за она што би се открило по опитен пат во иднината. Денес постојат неколку поважни меѓусебно поврзани потфати на кои се работи. Еден од нив се обидува да добие подобар увид во стандардниот модел и неговите испробувања. Изведувајќи ги параметрите на моделот од опити со помала сигурнсот, овие обиди се стреамат да ги откријат неговите граници, така давајќи поширока слика за основното градиво на природата. Голем предизвик претставува пресметката на количества во квантната хромодинамика. Некои теоретичари кои работат на ова поле се нарекуваат феноменолози и ги користат средствата на квантната и делотворна теорија за полето. Други се служат со решеткавата теорија за полето и се нарекуваат решеткотеоретичари.

Друг поважен потфат во изградбата на модели е настојувањето да се осознае што сè од физиката се крие по стандардниот модел (при поголеми енергии и помали растојанија). Значаен поттик за оваа работа е хиерархискиот проблем, а ограничувачки чинител се постоечките опитни податоци. Тука предмет на проучување може да биде суперсиметријата, алтернативи на Хигсовиот механизам, дополнителни посебни димензии (како што се Рендал-Сандрамовите модели), преонската теорија, мешани приоди како и други замисли.

Трет позначаен приод во теоретската честична физика е теоријата на струните. Струнотеоретичарите се обидуваат да ја опишат квантната механика и општата релативност во една целина по пат на теорија за постоењето на мали струни и брани наместо честички. Доколку оваа теорија е успешна, таа ќе може да се смета за „теорија на сè“.

Постојат и други полиња на делување во теоретската честична физика, од честичната космологија до јамчестата квантна гравитација.

Практична примена[уреди | уреди извор]

Начелно земено, сета физика и нејзината практична примена се заснова на нејзините основни елементи. Строевите кои се користат во честичнофизичките иследувања сепак наоѓаат изведена примена и во други сфери на живеењето. Такви се циклотроните, со кои се произведуваат медицински изотопи за истражуавња и лечење (на пр. кај позитронската емисиона томографија, т.е. ПЕТ), или пак непосредно кај извесни лекувања на ракот. Подобрувањата на суперпроводниците исто так асе должат на нивната употреба во честичната физика. Светската пајажина (интернет) и допирниот екран се измислени во CERN.

Други места на примена на придобивките од честичната физика се медицината, државната безбедност, производството, информатиката и кадровското работење.[15]

Иднина[уреди | уреди извор]

Главна замисла за иднината на честичната физика физиката е да дознае што се крие по стандардниот модел. Постојат неколку исклучителни поводи за постојаните напори, меѓу кои се опитните наводи за постоењето на темна материја и масата на неутрината. Има и теоретски показатели кои укажуваат на тоа дека овие нови области на физиката можат да се проучуваат и при пониски енергетски нивоа.

Најголеми опитни потфати на денешницата се Големиот хадронски судирач (LHC) наменет за потрага по Хигсовиот бозон, суперсиметрични честички и други нови аспекти на физиката и изградбата на Меѓународниот линеарен судирач (ILC) наменет за упте поточни мерења на својствата на новопронајдените честички.

Покрај судирачите, во светот се одвиваат и други видови опити за да се дојде до откритија по стандардниот модел. Еден од поважните е обидот да се утврди масата на неутрината, што може да се должи на нивото мешање со мошне тешки честички. Космолошките набљудувања исто така играат улога во разбирањето на темната материја, но истата веројатно сепак ќе треба да се испитува во судирачи. Како последен проблем се јавува и многу долгиот животниот век на протонот кој задава ограничувања на теоријата на големото обединување при енергетски нивоа многу поголеми од способноста на судирачите во блиска иднина.

Поврзано[уреди | уреди извор]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. http://home.web.cern.ch/topics/higgs-boson
  2. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2013/advanced-physicsprize2013.pdf
  3. 3,0 3,1 Braibant, S.; Giacomelli, G.; Spurio, M. (2009). Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics. Springer. стр. 313–314. ISBN 978-94-007-2463-1. http://books.google.com/?id=0Pp-f0G9_9sC&pg=PA314&lpg=PA314&dq=61+fundamental+particles#v=onepage&q=61%20fundamental%20particles&f=false. 
  4. 4,0 4,1 „Particle Physics and Astrophysics Research“. The Henryk Niewodniczanski Institute of Nuclear Physics. http://www.ifj.edu.pl/pro/fiz_astro.php?lang=en. посет. 31 мај 2012 г. 
  5. „Fundamentals of Physics and Nuclear Physics“ (PDF). http://novelresearchinstitute.org/library/PhysNuclphys196p.pdf. посет. 21 јули 2012 г. 
  6. „Scientific Explorer: Quasiparticles“. Sciexplorer.blogspot.com. 22 мај 2012. http://sciexplorer.blogspot.com/2012/05/quasiparticles.html. посет. 21 јули 2012 г. 
  7. Nakamura, K (1 јули 2010 г). Review of Particle Physics. „Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics“ том  37 (7A): 075021. doi:10.1088/0954-3899/37/7A/075021. Bibcode2010JPhG...37g5021N. 
  8. Mann, Adam (28 март 2013). „Newly Discovered Particle Appears to Be Long-Awaited Higgs Boson - Wired Science“. Wired.com. http://www.wired.com/wiredscience/2012/07/higgs-boson-discovery/. посет. 6 февруари 2014 г. 
  9. „index“. Vepp2k.inp.nsk.su. http://vepp2k.inp.nsk.su/. посет. 21 јули 2012 г. 
  10. „The VEPP-4 accelerating-storage complex“. V4.inp.nsk.su. http://v4.inp.nsk.su/index.en.html. посет. 21 јули 2012 г. 
  11. „Germany's largest accelerator centre – Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY“. Desy.de. http://www.desy.de/index_eng.html. посет. 23 јуни 2012 г. 
  12. „Fermilab | Home“. Fnal.gov. http://www.fnal.gov/. посет. 23 јуни 2012 г. 
  13. „Kek | High Energy Accelerator Research Organization“. Legacy.kek.jp. http://legacy.kek.jp/intra-e/index.html. посет. 23 јуни 2012 г. 
  14. „SLAC National Accelerator Laboratory Home Page“. http://www6.slac.stanford.edu/. посет. 19 февруари 2015 г. 
  15. „Fermilab | Science at Fermilab | Benefits to Society“. Fnal.gov. http://www.fnal.gov/pub/science/benefits/. посет. 23 јуни 2012 г. 

Надворешни врски[уреди | уреди извор]