В статье Загадки гравитации я затронула тему элементарных частиц, поэтому давайте сейчас из космоса заглянем в микрокосмос.
Еще в древней Греции догадывались об атомах - как самых маленьких и неделимых составляющих любого вещества ("атом" с греческого - неделимый). Но наука не стоит на месте, и человечество смогла заглянуть и внутрь атомов - так открыли ядра и электроны. Самая понятная модель оказалась планетарная - где ядро как Солнце, а по орбитам (орбиталям) движутся электроны.
И здесь ученые не остановились. Ядро оказалось из составных: протоны и нейтроны были открыты в 1919 году.
Но и это оказался не финал. Можно заглянуть еще дальше: из чего состоят протоны и нейтроны? Что их делает такими похожими и разными одновременно?
Оказалось, что нейтрон и протон каждый состоят из трех кварков: протон из двух u-кварков и одного d-кварка, нейтрон наоборот - из двух d-кварков и одного u-кварка.
И это кварки и есть пока самые мельчайшие частицы, которые удалось отыскать ученым. В зависимости от того, как они будут собраны - получится та или иная частица.
Всего топов кварков существует шесть: верхний (u), нижний (d), странный (s), очаровательный (c), прелестный (b) и истинный (t). Эти типы носят название ароматов.
Еще кварки обладают цветами. Но это понятие не имеет к цвету (в нашем привычном понимании) никакого отношения. Это некий аналог электрического заряда кварков. Все существует три цвета: красный, зеленый и синий. И, как и заряженные частицы могут менять свой заряд, кварки могут менять свой цвет.
Но помимо кварков, в ядре существуют еще глюоны - это мельчайшие безмассовые частицы, которые отвечают за связь кварков между собой. Этакий, "клей". Глюоны отвечают за сильное взаимодействие.
Таким образом, протоны, нейтроны, барионы, гипероны, пионы, каоны и другие отличаются друг от друга только составом кварков внутри себя и их цветами.
Но, помимо адронов (частиц, которые состоят из кварков), существуют еще лептоны - легкие частицы, такие как электроны, мюоны, нейтрино и др.
Тогда как объяснить их различие? Лептоны маленькие и легкие. И искать внутри их составные части затруднительно. Но ученые пока делают только предположение, что кварки и лептоны могут состоят из еще более мелких частиц - преонов. Но их существование еще не доказано.
Теория струнОднако, существует и другая теория, что частицы состоят из так называемых струн. Они свернуты внутри частицы, и в зависимости от того, на какой частоте данная струна колеблется - и будет получатся та или иная частица. И эти струны не просто так свернуты внутри частицы - они намотаны на свернутые измерения нашего мира. Всего таких измерений 10. 4 из них это пространство-время. А остальные 6 являются свернутыми измерениями, на которые, как нитки, наматываются струны. Получается, что струны "живут" в многомерном пространстве. В отличие от мира, которые они "создают" согласно этой теории.
Данная теория носит название Теория струн и является только лишь теорией. Никаких доказательств данной теории пока нет.
Человечество продолжает осваивать дальний космос, запускать к звездам все новые корабли и спутники. Но при этом, если заглянуть внутрь нас самих - там еще много тайн. Микромир хранит в себе еще много загадок как и бескрайний космос.
Источник:
https://zen.yandex.ru/media/kosmos_nas_jdet/kvarki-i-teoriia-strun-603d279c6bbac837cd674203
Теги: кварки теория струн наука физика