Kāpēc zinātniekus satrauc atoma problēma?

Satura rādītājs:

Kāpēc zinātniekus satrauc atoma problēma?
Kāpēc zinātniekus satrauc atoma problēma?
Anonim

Neviens īsti precīzi nezina, kādi procesi notiek atoma iekšienē. Vienīgais, kas paliek ticami zināms, ir tas, ka elektroni steidzas ap orbītām atoma ārējā apvalkā, veidojot lielu daudzumu tukšas vietas, kuras centrā ir protonu un neitronu kodols. Sanākot kopā, protoni un neitroni piešķir atomam unikālas īpašības, kas vēl vairāk nosaka noteiktas vielas īpašības, kas var būt skābeklis vai ūdeņradis, vai dzelzs vai ksenons. Saskaņā ar rakstu, kas publicēts vietnē livescience.com, joprojām nav zināms, kā tieši protoni un neitroni uzvedas atoma iekšienē. Turklāt veiktie eksperimenti ir parādījuši, ka protoni un neitroni, kas atrodas kodola iekšienē, šķiet daudz lielāki nekā patiesībā. Ar ko šīs īpašības ir saistītas un kā tās var izmantot praksē?

Kā darbojas atoms?

Kā jūs zināt, protoni un neitroni, kas atrodas atoma iekšpusē, sastāv no sīkām daļiņām, ko sauc par kvarkiem, kuru mijiedarbība ir tik spēcīga, ka neviens ārējs spēks tos nevar deformēt. Džeralds Millers, Vašingtonas universitātes kodolfiziķis, uzskata, ka nukleoniem, kas veidojas, saplūstot protoniem un neitroniem, ir ļoti maz enerģijas. Kad 1983. gadā Eiropas Kodolpētniecības organizācijas (CERN) fiziķi pamanīja, ka elektronu starus dzelzs atbaida atšķirīgi no brīvajiem protoniem, viņi secināja, ka lieluma problēmas dēļ protoni un neitroni smagos kodolos darbojas tā, it kā bija daudz lieli izmēri. Šī parādība tika nosaukta par EMC efektu pēc grupas, kas to nejauši atklāja.

Image
Image

Kvarki ir mazākās atklātās daļiņas Visumā

Kamēr kvarki, īpašās daļiņas, kas veido nukleonus, mijiedarbojas viens ar otru atsevišķā protonā un neitronā, kvarki, kas atrodas dažādos protonos un neitronos, nevar aktīvi mijiedarboties. Tajā pašā laikā, ņemot vērā faktu, ka aptuveni 20% kodolā esošo nukleonu faktiski atrodas ārpus orbītas, mijiedarbība starp tām ir daudz enerģiskāka nekā parasti. Šī parādība rodas tāpēc, ka kvarki spēj iekļūt nukleonu sienās, izraisot sienu iznīcināšanu atsevišķos protonos un neitronos.

Neskatoties uz to, ka šī mijiedarbības teorija izklausās ļoti ticama, eksperti uzskata, ka hipotēze pilnībā neatrisina atoma kodola problēmu, ierosinot to aizstāt ar tā saukto kvantu hromodinamiku vai noteikumu sistēmu, kas regulē kvarku uzvedību. Šīs problēmas risināšanas grūtības ir saistītas ar mūsdienu tehnoloģiju zemo līmeni, kas neļauj veikt ārkārtīgi sarežģītus hromodinamiskos aprēķinus, kas nepieciešami teorijas apstiprināšanai.

Tomēr EMS efekts jau var palīdzēt noskaidrot dažus svarīgus mūsdienu kvantu fizikas jautājumus. Vai superdatoru ieviešana palīdzēs atrisināt atoma problēmu? Varbūt laiks rādīs.

Ieteicams: