Kodėl mokslininkams rūpi atomo problema?

Turinys:

Kodėl mokslininkams rūpi atomo problema?
Kodėl mokslininkams rūpi atomo problema?
Anonim

Niekas tiksliai nežino, kokie procesai vyksta atomo viduje. Vienintelis dalykas, kuris lieka patikimai žinomas, yra tai, kad elektronai skrieja aplink orbitą išoriniame atomo apvalkale, sudarydami daug tuščios erdvės, kurios centre yra protonų ir neutronų branduolys. Susibūrę protonai ir neutronai suteikia atomui unikalių savybių, kurios dar labiau lemia tam tikras medžiagos savybes, kurios gali būti deguonis arba vandenilis, arba geležis arba ksenonas. Remiantis straipsniu, paskelbtu livescience.com, vis dar nežinoma, kaip tiksliai protonai ir neutronai elgiasi atomo viduje. Be to, atlikti eksperimentai parodė, kad branduolio viduje esantys protonai ir neutronai atrodo daug didesni, nei yra iš tikrųjų. Su kuo siejamos šios savybės ir kaip jas galima pritaikyti praktikoje?

Kaip veikia atomas?

Kaip žinote, atomo viduje esantys protonai ir neutronai susideda iš mažų dalelių, vadinamų kvarkais, kurių sąveika yra tokia stipri, kad jokia išorinė jėga negali jų deformuoti. Geraldas Milleris, Vašingtono universiteto branduolinis fizikas, mano, kad nukleonai, kurie susidaro susiliejus protonams ir neutronams, turi labai mažai energijos. Kai 1983 m. Europos branduolinių tyrimų organizacijos (CERN) fizikai pastebėjo, kad elektronų pluoštus geležis atstumia kitaip nei laisvieji protonai, jie padarė išvadą, kad dėl dydžio problemos protonai ir neutronai sunkiuose branduoliuose veikia taip, tarsi jie turėjo daug didelių dydžių. Šis reiškinys buvo pavadintas EMC efektu, atsitiktinai jį atradusios grupės vardu.

Image
Image

Kvarkai yra mažiausios visatoje atrastos dalelės

Nors kvarkai, specialiosios dalelės, sudarančios nukleonus, sąveikauja tarpusavyje atskiro protono ir neutrono viduje, kvarkai, esantys skirtinguose protonuose ir neutronuose, negali aktyviai sąveikauti. Tuo pačiu metu, atsižvelgiant į tai, kad apie 20% branduolio branduolių iš tikrųjų yra už savo orbitų, sąveika tarp jų yra daug energingesnė nei įprasta. Šis reiškinys atsiranda dėl to, kad kvarkai gali prasiskverbti į nukleonų sienas ir sunaikinti atskiras protonų ir neutronų sienas.

Nepaisant to, kad ši sąveikos teorija skamba labai tikėtinai, ekspertai mano, kad hipotezė visiškai neišsprendžia atominio branduolio problemos, todėl siūlo ją pakeisti vadinamąja kvantine chromodinamika arba taisyklių sistema, reglamentuojančia kvarkų elgesį. Šią problemą sunku išspręsti dėl žemo šiuolaikinių technologijų lygio, o tai neleidžia atlikti itin sudėtingų chromodinaminių skaičiavimų, reikalingų teorijai patvirtinti.

Nepaisant to, EMS efektas jau gali padėti išsiaiškinti kai kuriuos svarbius šiuolaikinės kvantinės fizikos klausimus. Ar superkompiuterių įvedimas padės išspręsti atomo problemą? Gal laikas parodys.

Rekomenduojamas: