Atomfizika és részecskefizika

A Higgs-bozon, kiméra vagy valóság?

A világ legkeresettebb részecskéje továbbra is bujkál a legerősebb részecskegyorsító elől. Jele annak, hogy a kimutathatatlan Higgs-bozon nem létezik? Nem olyan gyorsan. Egyelőre ezek jó okok annak elismerésére, hogy a Higgs-részecske csak bujkál.

Aszimptotikus szabadság

A felfedezés, amelyért 2004-ben fizika Nobel-díjat ítéltek oda, nagy jelentőséggel bír a természet egyik alapvető erőjének elméletének megértésében - az erő, a legkisebb anyagdarabokat összefogó erő, kvarkok.

Poétikusan szólva a neutrínóról

1960 decemberében John Updike költő verset tett közzé a titokzatos részecskéről, amelyet csak néhány évvel ezelőtt fedeztek fel, a neutrínóról. "Kozmikus gall" című verséből kiindulva röviden megvizsgáljuk e részecske furcsa tulajdonságait.

Nagy energiájú neutrínók (1)

Az emberiség évezredek óta tanulmányozza az Univerzumot, és a lenyűgöző éjszakai égboltot nézi, csillagok és más kozmikus jelenségek által kibocsátott látható fény vezetésével. Egy új tudományterület, a neutrínó csillagászat új, ismeretlen jelenségeket tárhat fel.

Hogyan elemezzük a részecskeütközéseket? (9)

Miután egy gyorsító elegendő energiát pumpált részecskéihez, ütköznek vagy céllal, vagy egymással. Ezen ütközések mindegyikét eseménynek nevezzük. Ezután a részecske ütközések elemzéséről beszélünk.

Részecske gyorsulás (8)

A részecskék felgyorsításával a fizikusok két nyulat lőnek ki a tűzből: az anyag még kisebb méretben is tanulmányozható, és emellett új részecskék hozhatók létre még nagyobb tömeggel. Továbbra is a részecskegyorsításról és a különféle gyorsítókról beszélünk.

Részecskegyorsítók. Detektálás (7)

Annak elmagyarázásához, hogy miként észlelhetjük a részecskegyorsítóban történéseket, nézzük meg ennek a detektálási sémának a legismertebb példáját: hogyan érzékeljük a világot. Alapvetően a séma forráson, célon és detektoron alapul.

Hogyan tesztelik az elméletet a fizikában? (6)

Bemutattuk a standard modell különböző aspektusait, és alaposan megvizsgáltuk a szubatomi részecskék világát. Ez az egész tudományos elmélet varázslatnak tűnhet, de fontos megérteni, hogy a fizikusok nem csak ezeket a dolgokat találják ki.

Még mindig megoldatlan rejtélyek (5)

A standard modell számos kérdésre ad választ az anyag szerkezetével és stabilitásával kapcsolatban, hatféle kvarkjával, hatféle leptonnal és négy erőjével. De a standard modell nem teljes, mivel még mindig sok a megválaszolatlan kérdés.

Részecskék felbomlása és megsemmisítése (4)

A magromlás által az atommag kisebb magokká bomlik. Az alapvető részecskék más részecskékké is bomlanak. Ezután a szétesésről és a részecskék megsemmisítéséről fogunk beszélni.

Mitől stabil a "világ"? (3)

Most úgy gondoljuk, hogy világos elképzelésünk van a világ összetételéről: kvarkok és leptonok. Így. mi tartja őket össze, mi teszi stabilá a világot? Hogyan hat az anyag az anyaggal? Ezután a 4 alapvető erőről.

Miből áll a "világ"? (2)

Minden, a galaxisoktól, hegyektől kezdve a molekulákig, kvarkokból és leptonokból áll. De nem ez a teljes történet. A kvarkok eltérően viselkednek, mint a leptonok, és az anyagrészecskék minden típusához tartozik egy megfelelő antianyag-részecske.

Mi az igazán alapvető? (1)

Az emberek mindig arra gondoltak, miből áll a világ és mi teszi stabilá. Miért van a világon oly sok dolognak ugyanaz a jellemzője? Az ókori Görögországban a filozófusok azt gyanították, hogy a világ alkotta anyag a természet több alapvető eleméből áll.

A Higgs-bozon és a tömegkoncepció

Ha reggel van, felmászol a mérlegre, és reméled, hogy kisebb számot mutat, mint előző nap. Remélem, lefogyott. A súlyt a benned lévő tömeg mennyisége és a Föld gravitációs vonzata adja együtt. De mi ad tömeget a testednek?

Elektromágneses sugárzás

Mindannyian hallottunk már röntgenről, gammasugárzásról, rádióhullámokról, mikrohullámokról, de pontosan tudjuk, hogy mik azok? Mindannyian rendelkezünk legalább egy vezetékes, mobiltelefon vagy vezeték nélküli internet-hozzáféréssel. Ezek az eszközök sugárforrások, de senki sem tudja pontosan megmondani, mennyire veszélyesek az egészségünkre.

Kétségtelen, hogy mindenhol sugárzás vesz körül minket. Az elmúlt évek tanulmányai a sugárzás számos mellékhatását mutatták ki. Ismeretes, hogy a látható fény, amelyet a szokásos mennyiségben bocsát ki a Nap, vagy ugyanúgy a vezetékes telefon, nem jelent semmilyen kockázatot. A mobiltelefonok vagy rádióállomások antennái egészségügyi kockázatot jelentenek, ha túl sokáig tartózkodunk jelenlétükben, de nem egyértelműen bizonyított, hogy az általuk kibocsátott sugárzás hosszú távon káros-e vagy sem.

Hol kezdődött az egész?

1819-ben Hans Christian Oersted dán fizikus felfedezte, hogy egy mágneses tűt (hasonlóan az iránytűhöz) egy áramforráshoz csatlakoztatott vezető terelhet el. Megfigyelte tehát, hogy minden elektromos áram által áthaladt test mágneses teret generál, és ebből következik, hogy bármely elektromos mező mágneses teret generál.

Később, 1831-ben, Michael Faraday angol fizikus új eredményt ért el: a változó mágneses mező (és nem állandó, ezért Faraday-nek 11 évbe telt ennek az eredménynek a megszerzése, amelynek segítségével ma elektromos áram jön létre) generál egy elektromos mező, ez a jelenség ma elektromágneses indukcióként ismert. Megfigyelte, hogy egy vezetékben elektromos áram indukálható anélkül, hogy az elektromos feszültségforráshoz lenne csatlakoztatva.

James Maxwell skót fizikus az, aki egyenletkészlet segítségével 1861-ben bebizonyította az elektromágneses hullámok létezését, Michael Faraday eredményeinek hatására.

Ezen egyenletek tanulmányozásával kapott eredmény az elektromágneses hullám volt - az elektromágneses tér terjedésének folyamata (fénysebesség mellett). Heinrich Hertz német fizikusnak 1888-ban sikerült elektromágneses hullámokat produkálnia, oszcillátort építeni rádióhullámok továbbításának erejével. Hertz bebizonyította, hogy a hullámok nemcsak űrbe továbbíthatók, hanem befogadhatók is, a fémhullámú detektálással (hertz antenna). Hertz azonban nem folytatta az adásokat, mert az elektromágnesesség elméletét akarta bizonyítani, nem pedig a kommunikáció módját fejleszteni.

Több, mint rádióhullámok

A hercsi hullámok mesterséges hullámok (ember alkotta hullámok). A hullámok jellemző mérete a frekvencia. Amikor rádióállomást hallgatunk, tudjuk, hogy a várostól függően egy bizonyos frekvencián sugároz. Ezeknek a rádióhullámoknak azonban van egy korlátja a frekvenciaskálán, amely az alábbi képen látható.

A látható sugárzást a Nap, csillagok, izzólámpákkal ellátott izzók (vagy izzók) bocsátják ki, és az emberi szem érzékeli. J.C. Maxwell szerint "jó oka van azt hinni, hogy a fény az elektromágneses sugárzás egyik formája". A fő okok a fény terjedésének sebessége a vákuumban (egyenlő az elektromágneses hullámok terjedési sebességével - körülbelül 300 000 km/s), a visszaverődés, a fénytörés, az interferencia és a fény diffrakciója (hullámspecifikus jelenségek).

Az infravörös sugárzás frekvenciája alacsonyabb, mint a látható, és általában hevített testek hozzák létre. Segítségükkel a hőmérséklet mérhető.

Az ultraibolya sugárzás frekvenciája magasabb, mint a látható, és molekulák és atomok termelik a gázokban lévő elektromos kisülésből. Az ultraibolya sugárzás erős ismert forrása a Nap. De a nap nem csak ultraibolya sugárzást bocsát ki, hanem veszélyesnek tekintik az emberi testet, ha az ózonréteg megsemmisül.

A Wilhelm Conrad Röntgen által felfedezett röntgensugarak frekvenciája magasabb, mint az ultraibolya sugárzás, és manapság az orvostudományban röntgenfelvétel készítésére használják. Amikor egy gyorsított elektronokkal nagy sebességgel bombázott egy fémtestet, Röntgen felfedezte, hogy nagyon erős sugárzást bocsát ki, és ennek a sugárzásnak a típusát nem ismerve röntgennek nevezi. Ezeket speciális csövekben állítják elő, amelyekben egy elektronnyaláb gyorsul fel. nagyon magas elektromos feszültségek bombáznak egy elektródot (olyan elektromos vezetőt, amelyen keresztül az áram jó vezetőképes környezetbe kerül vagy onnan távozik).

E sugárzás segítségével egy átlátszatlan test belseje fényképezhető. Így a röntgensugárzásnak látványos alkalmazása van az orvostudományban, amelyen keresztül az orvosok műtét nélkül igénybe vehetik az emberi test belsejét. Ezt az átlátszatlan test belsejének fényképezésének "folyamatát" röntgennek nevezzük.

A röntgensugárnál magasabb frekvenciák mellett a gamma-sugárzás (γ-sugárzás) bocsátódik ki a nukleáris folyamatokban, például radioaktív bomlás.

Az utolsó sugárzási típus a legmagasabb frekvenciákkal a kozmikus sugárzás. Ezeket a sugárzásokat égitestek bocsátják ki, például pulzárok vagy kvazárok.

Egészségügyi veszély?

Azok a készülékek, amelyek ma mindenki otthon vannak, mint például a mikrohullámú sütő, vezetékes vagy mobiltelefon, rádió, TV vagy akár vezeték nélküli internet, fontos sugárzási források. Az általuk kibocsátott hullámok örvényáramot indukálnak a test szöveteiben, negatív hatásokkal, például a szív- és érrendszeri betegségek súlyosbodásával, az idegrendszer, az endokrin, az immunrendszer vagy akár a reproduktív rendszer gyengülésével. Ezek a hatások nagyban függnek a kibocsátott mennyiségtől, az elektromágneses tér intenzitásától és az expozíció időtartamától, de senki sem tudja megmondani, mennyire veszélyesek.

A katódsugárcsöves TV-k vagy számítógépes monitorok sugárzást bocsátanak ki a képernyőt frissítő elektronágyúk miatt. Ez a sugárzás nagyon nagy mennyiségben a szem diszfunkcióját vagy anyagcsere-változásokat okozhat.

A mobiltelefonok nagy mennyiségű sugárzást bocsátanak ki (főleg a fejénél), ha nincs maximális jelük, és amikor telefonszámot tárcsázunk - a készülék tárcsázás közben, rövid ideig növeli sugárzási teljesítményét.

A modern vezetékes vezetékek, dokkolóval és hordozható készülékkel folyamatosan sugárzik. Valójában a dokkoló állomás a legerősebb sugárforrás, amely sugárzást bocsát ki a telefon használata közben és akkor is, amikor nem.

A vezetékes internet jelentéktelen mennyiségű sugárzást bocsát ki, ami nem tekinthető veszélyesnek, de a vezeték nélküli internet vagy a Bluetooth hálózatok folyamatosan sugároznak, még akkor is, ha a kapcsolat inaktív.

Jelenleg törekszenek a sugárzás élő szervezetekre gyakorolt hatásainak korlátozására, például az elektromágneses mező megengedett intenzitásának szabályozása a munkahelyi vagy otthoni expozíciós idő függvényében.

Jó vigyázni, és nem nagyon tartani a mobiltelefont a zsebében, nem aludni a fején, és csak akkor kell használni, amikor szükségünk van rá. Az is jó, ha távol maradunk az erős rádió- és TV-antennáktól, és a legjobb, ha nem tartózkodunk túl közel a katódsugárcsővel ellátott tévéhez vagy monitorhoz.