Massa hali ham fiziklar uchun sir bo'lib qolmoqda

2024 Muallif: Seth Attwood | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-16 16:19

Massa fandagi fundamental va shu bilan birga sirli tushunchalardan biridir. Elementar zarralar dunyosida uni energiyadan ajratib bo'lmaydi. Hatto neytrinolar uchun ham u nolga teng emas va ularning katta qismi koinotning ko'rinmas qismida joylashgan. RIA Novosti fiziklar massa haqida nima bilishi va u bilan qanday sirlar bog‘liqligini aytib beradi.

Nisbatan va elementar

Parij chekkasida, Xalqaro vazn va o'lchovlar byurosining shtab-kvartirasida atigi bir kilogramm og'irlikdagi platina va iridiy qotishmasidan yasalgan silindr bor. Bu butun dunyo uchun standartdir. Massani hajm va zichlik bilan ifodalash mumkin va u tanadagi moddalar miqdorining o'lchovi bo'lib xizmat qiladi, deb hisoblash mumkin. Ammo mikrodunyoni o'rganayotgan fiziklar bunday oddiy tushuntirish bilan qanoatlanmaydi.

Ushbu tsilindrni harakatlantirayotganingizni tasavvur qiling. Uning balandligi to'rt santimetrdan oshmaydi, shunga qaramay, sezilarli harakat qilish kerak bo'ladi. Masalan, muzlatgichni ko'chirish uchun ko'proq kuch kerak bo'ladi. Fizika kuchini qo'llash zarurati jismlarning inertsiyasi bilan izohlanadi, massa esa kuch va natijada paydo bo'lgan tezlanishni (F = ma) bog'lovchi koeffitsient sifatida qaraladi.

Massa nafaqat harakatning, balki jismlarni bir-birini o'ziga tortadigan tortishish kuchining o'lchovi bo'lib xizmat qiladi (F = GMm / R2). Taroziga tushganimizda, o'q chetga chiqadi. Buning sababi shundaki, Yerning massasi juda katta va tortishish kuchi bizni tom ma'noda yer yuzasiga suradi. Engilroq oyda odamning vazni olti baravar kam bo'ladi.

Gravitatsiya massadan kam sirli emas. Ba'zi juda katta jismlar harakatlanayotganda tortishish to'lqinlarini chiqarishi mumkinligi haqidagi taxmin faqat 2015 yilda LIGO detektorida eksperimental ravishda tasdiqlangan. Ikki yil o'tgach, bu kashfiyot Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi.

Galiley tomonidan taklif qilingan va Eynshteyn tomonidan aniqlangan ekvivalentlik printsipiga ko'ra, tortishish va inersiya massalari tengdir. Bundan kelib chiqadiki, massiv jismlar fazo-vaqtni egishga qodir. Yulduzlar va sayyoralar o'z atrofida tortishish voronkalarini hosil qiladi, ularda tabiiy va sun'iy yo'ldoshlar yer yuzasiga tushguncha aylanadi.

Massa qayerdan keladi

Fiziklar elementar zarralar massaga ega bo'lishi kerakligiga aminlar. Elektron va koinotning qurilish bloklari - kvarklarning massaga ega ekanligi isbotlangan. Aks holda, ular atomlarni va barcha ko'rinadigan moddalarni hosil qila olmadilar. Massasiz koinot yorug'lik tezligida yuguradigan turli xil nurlanish kvantlarining tartibsizligi bo'ladi. Hech qanday galaktikalar, yulduzlar va sayyoralar bo'lmaydi.

Ammo zarracha massasini qayerdan oladi?

"Zarralar fizikasida standart model - barcha elementar zarralarning elektromagnit, kuchsiz va kuchli o'zaro ta'sirini tavsiflovchi nazariyani yaratishda katta qiyinchiliklar paydo bo'ldi. Model zarrachalarning nolga teng bo'lmagan massalari mavjudligi sababli muqarrar farqlarni o'z ichiga oldi", deydi Aleksandr Studenikin. Fan doktori, RIA Novosti muxbiriga Lomonosov nomidagi Moskva davlat universitetining fizika kafedrasi nazariy fizika kafedrasi professori.

Yechimni yevropalik olimlar 1960-yillarning o‘rtalarida topib, tabiatda yana bir soha – skalyar soha borligini taxmin qilishdi. U butun olamni qamrab oladi, lekin uning ta'siri faqat mikro darajada seziladi. Zarrachalar unga yopishib qolganga o'xshaydi va shu tariqa massa oladi.

Sirli skalyar maydon standart model asoschilaridan biri bo‘lgan ingliz fizigi Piter Xiggs sharafiga nomlangan. Bozon, Xiggs maydonida paydo bo'lgan massiv zarracha ham uning nomini oldi. U 2012 yilda CERN da Katta adron kollayderida o'tkazilgan tajribalarda aniqlangan. Bir yil o'tgach, Xiggs Fransua Engler bilan birga Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi.

Arvoh ovi

Zarracha-arvoh - neytrino ham massiv deb tan olinishi kerak edi. Bu uzoq vaqt davomida tushuntirib bo'lmaydigan Quyoshdan neytrino oqimlari va kosmik nurlarning kuzatuvlari bilan bog'liq. Ma'lum bo'lishicha, zarracha harakat paytida yoki fiziklar aytganidek, tebranish paytida boshqa holatga o'tishga qodir. Bu massasiz mumkin emas.

"Masalan, Quyoshning ichki qismida tug'ilgan elektron neytrinolarni qat'iy ma'noda elementar zarralar deb hisoblash mumkin emas, chunki ularning massasi aniq ma'noga ega emas. Lekin harakatda ularning har biri zarracha sifatida ko'rib chiqilishi mumkin. m1, m2, m3 massali elementar zarrachalarning (neytrinolar deb ham ataladi) superpozitsiyasi. Masaviy neytrinolarning tezligidagi farq tufayli detektor nafaqat elektron neytrinolarni, balki boshqa turdagi neytrinolarni, masalan, muonik va tau neytrinolarni ham aniqlaydi. Bu 1957 yilda Bruno Maksimovich Pontecorvo tomonidan bashorat qilingan aralashtirish va tebranishlarning natijasidir ", deb tushuntiradi professor Studenikin.

Neytrinoning massasi elektron voltning o'ndan ikki qismidan oshmasligi aniqlandi. Ammo aniq ma'no hali noma'lum. Olimlar buni Karlsrue texnologiya institutida (Germaniya) 11 iyunda boshlangan KATRIN tajribasida amalga oshirmoqda.

"Neytrino massasining kattaligi va tabiati haqidagi masala asosiy masalalardan biridir. Uning yechimi struktura haqidagi g'oyalarimizni yanada rivojlantirish uchun asos bo'lib xizmat qiladi", - deya xulosa qiladi professor.

Aftidan, massa haqida hamma narsa ma'lum bo'lib tuyuladi, nuanslarni aniqlashtirish uchun qoladi. Ammo bu unday emas. Fiziklar bizning kuzatishimiz mumkin bo'lgan materiya koinotdagi materiya massasining atigi besh foizini egallashini hisoblashdi. Qolganlari faraziy qorong'u materiya va energiya bo'lib, ular hech narsa chiqarmaydi va shuning uchun ro'yxatga olinmaydi. Koinotning bu noma'lum qismlari qanday zarralardan iborat, ularning tuzilishi qanday, ular bizning dunyomiz bilan qanday aloqada? Keyingi avlod olimlari buni aniqlashlari kerak.