partikel nominal. Arti kata b-partikel dalam istilah medis A b partikel

Mereka telah berusaha menemukan Higgs boson selama beberapa dekade, tetapi sejauh ini tidak berhasil. Sementara itu, tanpa itu, ketentuan utama teori modern mikrokosmos menggantung di udara.

Studi tentang partikel dimulai belum lama ini. Pada tahun 1897, Joseph John Thomson menemukan elektron, dan 20 tahun kemudian Ernest Rutherford membuktikan bahwa inti hidrogen adalah bagian dari inti unsur lain, dan kemudian menyebutnya sebagai proton. Pada 1930-an, neutron, muon dan positron ditemukan dan keberadaan neutrino diprediksi. Pada saat yang sama, Hideki Yukawa membangun teori gaya nuklir yang dibawa oleh partikel hipotetis ratusan kali lebih berat daripada elektron, tetapi jauh lebih ringan daripada proton (meson). Pada tahun 1947 jejak peluruhan pi meson (pion) ditemukan pada pelat fotografi yang terpapar sinar kosmik. Kemudian, meson lain ditemukan, dan beberapa di antaranya lebih berat daripada hanya proton, tetapi juga inti helium. Fisikawan juga telah menemukan banyak baryon, kerabat proton dan neutron yang berat dan karenanya tidak stabil. Dahulu kala, semua partikel ini disebut elementer, tetapi terminologi seperti itu sudah lama ketinggalan zaman. Sekarang hanya partikel non-komposit yang dianggap elementer - fermion (dengan setengah putaran - lepton dan quark) dan boson (dengan putaran bilangan bulat - pembawa interaksi fundamental).

Partikel dasar dari Model Standar

Kelompok fermion (dengan putaran setengah bilangan bulat) terdiri dari lepton dan quark yang disebut tiga generasi. Lepton bermuatan adalah elektron dan pasangan masifnya muon dan partikel tau (dan antipartikelnya). Setiap lepton memiliki pasangan netral dalam pribadi salah satu dari tiga jenis neutrino (juga dengan antipartikel). Keluarga boson, yang spinnya 1, adalah partikel yang membawa interaksi antara quark dan lepton. Beberapa dari mereka tidak memiliki massa dan muatan listrik - ini adalah gluon, yang menyediakan ikatan interkuark dalam meson dan baryon, dan foton, kuanta medan elektromagnetik. Interaksi lemah, dimanifestasikan dalam proses peluruhan beta, disediakan oleh trio partikel masif - dua bermuatan dan satu netral.

Nama individu partikel elementer dan senyawa biasanya tidak dikaitkan dengan nama ilmuwan tertentu. Namun, hampir 40 tahun yang lalu, partikel elementer lain diprediksi, yang dinamai menurut nama orang yang hidup, fisikawan Skotlandia Peter Higgs. Seperti pembawa interaksi fundamental, ia memiliki putaran bilangan bulat dan termasuk dalam kelas boson. Namun, putarannya bukan 1, tetapi 0, dan dalam hal ini ia tidak memiliki analog. Selama beberapa dekade, mereka telah mencarinya di akselerator terbesar - Tevatron Amerika, yang ditutup tahun lalu, dan Large Hadron Collider, yang sekarang berfungsi, di bawah pengawasan media dunia. Lagi pula, Higgs boson sangat diperlukan untuk teori modern dunia mikro - Model Standar partikel elementer. Jika tidak dapat ditemukan, ketentuan kunci dari teori ini akan menggantung di udara.

Mengukur simetri

Awal jalan menuju Higgs boson dapat dihitung dari sebuah artikel pendek yang diterbitkan pada tahun 1954 oleh fisikawan Cina Yang Zhenning, yang pindah ke Amerika Serikat, dan rekannya di Laboratorium Nasional Brookhaven, Robert Mills. Pada tahun-tahun itu, para peneliti menemukan semakin banyak partikel baru, yang kelimpahannya tidak dapat dijelaskan dengan cara apa pun. Dalam mencari ide-ide yang menjanjikan, Yang dan Mills memutuskan untuk menguji kemungkinan simetri yang sangat menarik, yang tunduk pada elektrodinamika kuantum. Pada saat itu, teori ini telah membuktikan kemampuannya untuk memberikan hasil yang sangat baik sesuai dengan pengalaman. Benar, dalam beberapa perhitungan, ketidakterbatasan muncul di sana, tetapi Anda dapat menyingkirkannya menggunakan prosedur matematika yang disebut renormalisasi.

Simetri, yang menarik minat Yang dan Mills, diperkenalkan ke dalam fisika pada tahun 1918 oleh matematikawan Jerman Hermann Weyl. Dia menyebutnya pengukur, dan nama ini bertahan hingga hari ini. Dalam elektrodinamika kuantum, simetri pengukur memanifestasikan dirinya dalam kenyataan bahwa fungsi gelombang elektron bebas, yang merupakan vektor dengan bagian nyata dan imajiner, dapat terus diputar pada setiap titik dalam ruang-waktu (itulah sebabnya simetri disebut lokal). ). Operasi ini (dalam bahasa formal - mengubah fase fungsi gelombang) mengarah pada fakta bahwa aditif muncul dalam persamaan gerak elektron, yang harus dikompensasi agar tetap valid. Untuk melakukan ini, istilah tambahan diperkenalkan di sana, yang menggambarkan medan elektromagnetik yang berinteraksi dengan elektron. Kuantum medan ini adalah foton, partikel tak bermassa dengan putaran satuan. Jadi, keberadaan foton (serta keteguhan muatan elektron) mengikuti simetri pengukur lokal dari persamaan elektron bebas. Kita dapat mengatakan bahwa simetri ini menentukan bahwa elektron berinteraksi dengan medan elektromagnetik. Pergeseran fase apa pun menjadi tindakan interaksi semacam itu - misalnya, emisi atau penyerapan foton.

Hubungan antara simetri pengukur dan elektromagnetisme ditemukan pada awal tahun 1920-an, tetapi tidak menarik banyak minat. Yang dan Mills adalah orang pertama yang menggunakan simetri ini untuk membangun persamaan yang menggambarkan partikel yang sifatnya berbeda dari elektron. Mereka mengambil dua baryon "tertua" - proton dan neutron. Meskipun partikel-partikel ini tidak identik, dalam kaitannya dengan gaya nuklir mereka berperilaku hampir identik dan memiliki massa yang hampir sama. Pada tahun 1932, Werner Heisenberg menunjukkan bahwa proton dan neutron secara formal dapat dianggap sebagai keadaan yang berbeda dari partikel yang sama. Untuk menggambarkannya, ia memperkenalkan bilangan kuantum baru - putaran isotop. Karena gaya kuat tidak membedakan antara proton dan neutron, gaya ini menghemat spin isotop total, sama seperti gaya elektromagnetik menghemat muatan listrik.

Yang dan Mills bertanya-tanya transformasi pengukur lokal mana yang mempertahankan simetri isospin. Jelas bahwa mereka tidak dapat bertepatan dengan transformasi pengukur elektrodinamika kuantum, jika hanya karena kita telah berbicara tentang dua partikel. Young dan Mills menganalisis totalitas transformasi tersebut dan menemukan bahwa mereka menghasilkan medan yang kuanta diduga membawa interaksi antara proton dan neutron. Ada tiga kuanta dalam kasus ini: dua bermuatan (positif dan negatif) dan satu netral. Mereka memiliki massa nol dan putaran satuan (yaitu, mereka adalah boson vektor) dan bergerak dengan kecepatan cahaya.

Teori bidang-B, sebagaimana rekan penulis menjulukinya, sangat indah, tetapi tidak tahan uji pengalaman. B-boson netral dapat diidentifikasi dengan foton, tetapi rekan-rekannya yang bermuatan tidak disertakan. Menurut mekanika kuantum, hanya partikel virtual yang cukup masif yang dapat menjadi mediator dalam transfer gaya jarak pendek. Jari-jari gaya nuklir tidak melebihi 10–13 cm, dan boson Yang dan Mills yang tidak bermassa jelas tidak dapat mengklaim sebagai pembawa mereka. Selain itu, para peneliti belum pernah mendeteksi partikel seperti itu, meskipun pada prinsipnya boson tak bermassa bermuatan mudah dideteksi. Yang dan Mills membuktikan bahwa simetri pengukur lokal "di atas kertas" dapat menghasilkan medan gaya yang bersifat non-elektromagnetik, tetapi realitas fisik dari medan ini adalah dugaan murni.

Dualitas elektrolemah

Langkah selanjutnya menuju Higgs boson diambil pada tahun 1957. Pada saat itu, para ahli teori (Yang dan Li Zundao yang sama) berasumsi, dan para peneliti membuktikan, bahwa paritas tidak dilestarikan dalam peluruhan beta (dengan kata lain, simetri cermin dilanggar). Hasil tak terduga ini menarik minat banyak fisikawan, di antaranya adalah Julian Schwinger, salah satu pendiri elektrodinamika kuantum. Dia berhipotesis bahwa interaksi lemah antara lepton (ilmu pengetahuan belum mencapai quark!) dibawa oleh tiga vektor boson - sebuah foton dan sepasang partikel bermuatan yang mirip dengan B-boson. Ini diikuti bahwa interaksi ini dalam kemitraan dengan gaya elektromagnetik. Schwinger tidak menangani masalah ini lagi, tetapi menyarankannya kepada mahasiswa pascasarjananya Sheldon Glashow.

Pekerjaan itu berlangsung selama empat tahun. Setelah berturut-turut upaya yang gagal Glashow membangun model interaksi lemah dan elektromagnetik berdasarkan penyatuan simetri pengukur medan elektromagnetik dan medan Yang dan Mills. Selain foton, ia menampilkan tiga boson vektor lagi - dua bermuatan dan satu netral. Namun, partikel-partikel ini kembali memiliki massa nol, yang menimbulkan masalah. Jari-jari interaksi yang lemah adalah dua kali lipat lebih kecil dari interaksi yang kuat, dan terlebih lagi membutuhkan mediator yang sangat masif. Selain itu, keberadaan pembawa netral membutuhkan kemungkinan transisi beta yang tidak mengubah muatan listrik, dan pada saat itu transisi tersebut tidak diketahui. Karena itu, setelah menerbitkan modelnya pada akhir tahun 1961, Glashow kehilangan minat dalam menyatukan gaya lemah dan elektromagnetik dan beralih ke topik lain.

Hipotesis Schwinger juga menarik perhatian ahli teori Pakistan Abdus Salam, yang, bersama dengan John Ward, membangun model yang mirip dengan model Glashow. Dia juga menemukan boson pengukur tanpa massa dan bahkan menemukan cara untuk menghilangkannya. Salam tahu bahwa massa mereka tidak dapat dimasukkan "dengan tangan" karena teorinya menjadi tidak normal, tetapi dia berharap untuk mengatasi kesulitan ini dengan pemecahan simetri spontan, sehingga solusi persamaan gerak boson tidak memiliki ukuran. simetri yang melekat pada persamaan itu sendiri. Dengan tugas ini, dia tertarik pada Steven Weinberg dari Amerika.

Tetapi pada tahun 1961, fisikawan Inggris Geoffrey Goldstone menunjukkan bahwa dalam relativistik teori kuantum pemutusan simetri spontan medan tampaknya pasti menghasilkan partikel tak bermassa. Salam dan Weinberg mencoba menyangkal teorema Goldstone, tetapi hanya memperkuatnya dalam karya mereka sendiri. Teka-teki itu tampak tak terpecahkan, dan mereka beralih ke bidang fisika lainnya.

Higgs dan lain-lain

Bantuan datang dari para ahli fisika benda terkondensasi. Pada tahun 1961, Yoichiro Nambu mencatat bahwa ketika logam normal masuk ke keadaan superkonduktor, simetri sebelumnya secara spontan rusak, tetapi tidak ada partikel tak bermassa yang muncul. Dua tahun kemudian, Philip Anderson, dengan menggunakan contoh yang sama, mencatat bahwa jika medan elektromagnetik tidak mematuhi teorema Goldstone, maka hal yang sama dapat diharapkan dari medan pengukur lain dengan simetri lokal. Dia bahkan meramalkan bahwa boson Goldstone dan bos lapangan Yang dan Mills entah bagaimana bisa saling meniadakan, meninggalkan partikel besar.

Prediksi ini ternyata bersifat nubuatan. Pada tahun 1964, itu dibebaskan oleh François Englert dan Roger Broat, fisikawan di Free University of Brussels, Peter Higgs, dan Jerry Guralnik, Robert Hagen, dan Thomas Kibble di Imperial College London. Mereka tidak hanya menunjukkan bahwa kondisi penerapan teorema Goldstone tidak terpenuhi di medan Yang-Mills, tetapi mereka juga menemukan cara untuk memberikan eksitasi medan ini dengan massa bukan nol, yang sekarang disebut mekanisme Higgs.

Karya-karya indah ini diperhatikan dan dihargai dengan segera. Baru pada tahun 1967 Weinberg membangun model terpadu interaksi elektrolemah, di mana trio vektor boson memperoleh massa berdasarkan mekanisme Higgs, dan Salam melakukan hal yang sama setahun kemudian. Pada tahun 1971, Martinus Veltman dan Gerard "t Hooft dari Belanda membuktikan bahwa teori ini cocok untuk renormalisasi dan, oleh karena itu, memiliki makna fisik yang jelas. Dia berdiri kokoh setelah tahun 1973, ketika berada di ruang gelembung Gargamele(CERN, Swiss) peneliti mendaftarkan apa yang disebut arus netral lemah, yang menunjukkan keberadaan boson perantara yang tidak bermuatan (pendaftaran langsung ketiga boson vektor dilakukan di CERN hanya pada tahun 1982-1983). Glashow, Weinberg dan Salam mendapatkannya untuknya Hadiah Nobel pada tahun 1979, Veltman dan "t Hooft - pada tahun 1999. Teori ini (dan dengan itu Higgs boson) telah lama menjadi bagian integral dari Model Standar partikel elementer.

Mekanisme Higgs

Mekanisme Higgs didasarkan pada medan skalar dengan kuanta tanpa spin - boson Higgs. Diyakini bahwa mereka muncul beberapa saat setelah Big Bang dan sekarang memenuhi seluruh Semesta. Bidang seperti itu memiliki energi terendah pada nilai bukan nol - ini adalah keadaan stabilnya.

Sering ditulis bahwa partikel elementer memperoleh massa sebagai akibat dari pengereman oleh medan Higgs, tetapi ini adalah analogi yang terlalu mekanistik. Teori elektrolemah melibatkan empat medan Higgs (masing-masing dengan kuanta sendiri) dan empat vektor boson - dua netral dan dua bermuatan, yang sendiri tidak memiliki massa. Tiga boson, keduanya bermuatan dan satu netral, masing-masing menyerap satu Higgs dan sebagai hasilnya memperoleh massa dan kemampuan untuk membawa gaya jarak pendek (mereka dilambangkan dengan simbol W + , W - dan Z 0). Boson terakhir tidak menyerap apa pun dan tetap tidak bermassa - itu adalah foton. Higgs yang "dimakan" tidak dapat diamati (fisikawan menyebutnya "roh"), sedangkan sepupu keempat mereka harus diamati pada energi yang cukup untuk kelahirannya. Secara umum, inilah proses yang berhasil diprediksi oleh Anderson.

partikel yang sulit dipahami

Upaya serius pertama untuk menangkap Higgs boson dilakukan pada pergantian abad ke-20 dan ke-21 di Large Electron-Positron Collider ( Collider Elektron-Positron Besar, LEP) di CERN. Eksperimen-eksperimen ini benar-benar merupakan keajaiban dari fasilitas yang luar biasa, di mana massa dan masa hidup boson vektor berat ditentukan dengan akurasi yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Model Standar memungkinkan untuk memprediksi saluran penciptaan dan pembusukan boson Higgs, tetapi tidak memungkinkan untuk menghitung massanya (yang, omong-omong, muncul dari kemampuannya untuk memaksa diri). Menurut perkiraan paling umum, tidak boleh kurang dari 8–10 GeV dan lebih dari 1000 GeV. Pada awal sesi di LEP, sebagian besar fisikawan percaya bahwa kisaran yang paling mungkin adalah 100-250 GeV. Eksperimen LEP menaikkan ambang batas bawah menjadi 114,4 GeV. Banyak ahli percaya dan percaya bahwa jika akselerator ini bekerja lebih lama dan meningkatkan energi balok yang bertabrakan sebesar sepuluh persen (yang secara teknis mungkin), Higgs boson dapat didaftarkan. Namun, pimpinan CERN tidak ingin menunda peluncuran Large Hadron Collider, yang akan dibangun di terowongan yang sama, dan pada akhir tahun 2000 LEP ditutup.

pena boson

Banyak percobaan, satu demi satu, mengesampingkan kemungkinan rentang massa boson Higgs. Ambang batas bawah ditetapkan pada akselerator LEP - 114,4 GeV. Di Tevatron, massa melebihi 150 GeV dikesampingkan. Kemudian, rentang massa disempurnakan menjadi 115–135 GeV, dan batas atas digeser menjadi 130 GeV di CERN di Large Hadron Collider. Jadi boson Higgs dari Model Standar, jika ada, terkunci dalam batas massa yang cukup sempit.


Siklus pencarian berikutnya dilakukan di Tevatron (pada detektor CDF dan DZero) dan di LHC. Seperti yang dikatakan Dmitry Denisov, salah satu pemimpin kolaborasi DZero, kepada PM, Tevatron mulai mengumpulkan statistik tentang Higgs pada 2007: “Meskipun ada cukup energi, ada banyak kesulitan. Tabrakan elektron dan positron adalah cara "terbersih" untuk menangkap Higgs, karena partikel-partikel ini tidak memiliki struktur internal. Misalnya, selama pemusnahan pasangan elektron-positron berenergi tinggi, Z 0 -boson lahir, yang memancarkan Higgs tanpa latar belakang apa pun (namun, dalam kasus ini, reaksi yang lebih kotor pun mungkin terjadi). Kami, di sisi lain, bertabrakan proton dan antiproton, partikel lepas yang terdiri dari quark dan gluon. Sehingga tugas utama- soroti kelahiran Higgs dengan latar belakang banyak reaksi serupa. Masalah serupa juga terjadi pada tim LHC.”

Jejak binatang yang tak terlihat

Ada empat cara utama (seperti yang dikatakan fisikawan, saluran) untuk kelahiran boson Higgs.

Saluran utama adalah fusi gluon (gg) dalam tumbukan proton dan antiproton, yang berinteraksi melalui loop quark atas yang berat.
Saluran kedua adalah fusi boson vektor virtual WW atau ZZ(WZ) yang dipancarkan dan diserap oleh quark.
Saluran ketiga untuk produksi boson Higgs adalah apa yang disebut produksi asosiatif (bersama dengan boson W atau Z). Proses ini kadang-kadang disebut Higgsstrahlung(mirip dengan istilah Jerman bremsstrahlung- bremsstrahlung).
Dan akhirnya, yang keempat adalah fusi dari kuark atas dan antikuark (produksi asosiatif bersama dengan quark atas, tt) dari dua pasangan kuark-antiquark teratas yang dihasilkan oleh gluon.


“Pada Desember 2011, pesan baru datang dari LHC,” lanjut Dmitry Denisov. - Mereka mencari peluruhan Higgs baik di atas-quark dan antiquarknya, yang memusnahkan dan berubah menjadi sepasang gamma quanta, atau menjadi dua Z 0 -boson, yang masing-masing meluruh menjadi elektron dan positron atau muon dan antimuon. Data yang diperoleh menunjukkan bahwa Higgs boson menarik sekitar 124–126 GeV, tetapi ini tidak cukup untuk kesimpulan akhir. Sekarang kolaborasi dan fisikawan kami di CERN terus menganalisis hasil eksperimen. Ada kemungkinan bahwa kami dan mereka akan segera sampai pada kesimpulan baru, yang akan dipresentasikan pada 4 Maret di sebuah konferensi internasional di Pegunungan Alpen Italia, dan saya punya firasat bahwa Anda tidak akan bosan di sana.”

Higgs boson dan akhir dunia

Jadi, tahun ini kita dapat mengharapkan penemuan Higgs boson dari Model Standar, atau pembatalannya. Tentu saja, opsi kedua akan menciptakan kebutuhan akan model fisik baru, tetapi hal yang sama dapat terjadi pada kasus pertama! Bagaimanapun, salah satu pakar paling otoritatif di bidang ini, John Ellis, profesor di King's College London, berpendapat demikian. Menurutnya, penemuan Higgs boson "ringan" (tidak lebih masif dari 130 GeV) akan menimbulkan masalah yang tidak menyenangkan bagi kosmologi. Ini berarti bahwa Alam Semesta kita tidak stabil dan suatu hari nanti (bahkan mungkin setiap saat) akan pindah ke keadaan baru dengan energi yang lebih sedikit. Maka akhir dunia akan terjadi - di saat yang tepat arti penuh Dunia ini. Masih diharapkan bahwa Higgs boson tidak akan ditemukan, atau Ellis salah, atau Semesta akan menunda bunuh diri sedikit.

Baryon (dari bahasa Yunani "baris" - berat) adalah partikel dasar yang berat, fermion yang berinteraksi kuat, terdiri dari tiga quark. Baryon yang paling stabil adalah proton dan neutron. Baryon utama adalah: proton (uud), antiproton, neutron (ddu), antineutron, lambda hyperion, sigma hyperion, xi hyperion, omega hyperion.

Karyawan kolaborasi internasional DZero di Fermi National Accelerator Laboratory, yang merupakan bagian dari sistem pusat penelitian AS, telah menemukan partikel elementer baru, baryon. Partikel, dijuluki "xi-bi-minus baryon" (Ξ-b), unik dengan caranya sendiri. Ini bukan hanya baryon lain yang mengandung b-quark, tetapi partikel pertama yang mengandung tiga quark dari tiga famili yang berbeda - d-quark, s-quark, dan b-quark.

Dia juga memiliki nama lain - "cascade-bi". Sebuah baryon membawa muatan negatif dan sekitar enam kali lebih besar dari proton (massa partikel 5,774±0,019 GeV).

Untuk mendaftarkan partikel baru, para ilmuwan harus menganalisis jejak selama lima tahun operasi akselerator. Hasilnya, ditemukan 19 peristiwa yang mengindikasikan terbentuknya baryon baru.

Sebelumnya, para ilmuwan telah memperoleh baryon yang terdiri dari tiga quark yang berbeda - baryon lambda-bi, yang terdiri dari u-, d- dan b- quark, tetapi hanya berisi dua generasi quark (lihat inset).

Jadi, untuk pertama kalinya dalam sejarah fisika energi tinggi, baryon yang terdiri dari quark dari tiga generasi atau keluarga telah ditemukan. Bi-cascade terdiri dari satu d-quark (quark "turun" milik keluarga pertama), satu s-quark (quark "aneh", keluarga kedua) dan satu b-quark (quark "pesona", keluarga ketiga). Itulah sebabnya partikel -b baru benar-benar unik.

Menariknya, meskipun kolaborasi tersebut berbasis di Fermilab, yang memiliki akselerator Tevatron yang kuat, penemuan saat ini dilakukan di Eropa - di Large Electron-Positron Collider di CERN (LEP)

Dengan demikian, para ilmuwan melanjutkan pencarian mereka di "lantai dua" piramida baryon, menemukan baryon yang mengandung satu quark "indah" atau "bawah" (b).

Untuk pertama kalinya partikel seperti itu diterima juga tim dari Fermilab. Tahun lalu, Kolaborasi Internasional CDF, yang melakukan eksperimen di Laboratorium Akselerator Nasional Fermi Departemen Energi, mengumumkan penemuan dua partikel elementer baru yang termasuk dalam kelas baryon, yang disebut + b dan -b.

Dalam percobaan, fisikawan bertabrakan proton dengan antiproton, mempercepat mereka di Tevatron, akselerator paling kuat saat ini.

Eksperimen dilakukan pada akselerator ini ketika berkas proton berenergi 1 TeV bertabrakan dengan berkas antiproton berenergi sama yang bertabrakan. Dalam tumbukan dengan energi seperti itu, b-quark muncul, yang kemudian, berinteraksi dengan quark proton dan antiproton, membentuk dua partikel baru.

Eksperimen tersebut mencatat 103 peristiwa yang terkait dengan kelahiran muatan positif partikel u-u-b(Σ+b) dan 134 kelahiran bermuatan negatif partikel d-d-b(Σ-b). Untuk mendeteksi begitu banyak peristiwa, para ilmuwan harus menganalisis jejak dari 100 triliun tabrakan selama lima tahun operasi Tevatron.

Dari sekitar 1000 detik (untuk neutron bebas) hingga sepersekian detik yang dapat diabaikan (dari 10 24 hingga 10 22 detik untuk resonansi).

Struktur dan perilaku partikel elementer dipelajari oleh fisika partikel elementer.

Semua partikel elementer mematuhi prinsip identitas (semua partikel elementer dari jenis yang sama di Semesta sepenuhnya identik dalam semua sifat mereka) dan prinsip dualisme gelombang sel (setiap partikel elementer sesuai dengan gelombang de Broglie).

Semua partikel elementer memiliki sifat interkonversi, yang merupakan konsekuensi dari interaksi mereka: kuat, elektromagnetik, lemah, gravitasi. Interaksi partikel menyebabkan transformasi partikel dan agregatnya menjadi partikel lain dan agregatnya, jika transformasi tersebut tidak dilarang oleh hukum kekekalan energi, momentum, momentum sudut, muatan listrik, muatan baryon, dll.

Karakteristik utama partikel elementer: seumur hidup, massa, spin, muatan listrik, momen magnet, muatan baryon, muatan lepton, keanehan, spin isotop, paritas, paritas muatan, paritas G, paritas CP.

Klasifikasi

Dengan waktu hidup

  • Partikel elementer yang stabil - partikel yang memiliki masa hidup yang sangat panjang dalam keadaan bebas (proton, elektron, neutrino, foton, dan antipartikelnya).
  • Partikel elementer yang tidak stabil - partikel yang meluruh menjadi partikel lain dalam keadaan bebas dalam waktu yang terbatas (semua partikel lainnya).

Dari berat

Semua partikel dasar dibagi menjadi dua kelas:

  • Partikel tak bermassa - partikel dengan massa nol (foton, gluon).
  • Partikel dengan massa bukan nol (semua partikel lainnya).

Ukuran punggung

Semua partikel dasar dibagi menjadi dua kelas:

Menurut jenis interaksi

Partikel dasar dibagi menjadi beberapa kelompok berikut:

Partikel komposit

  • Hadron adalah partikel yang terlibat dalam semua jenis interaksi mendasar. Mereka terdiri dari quark dan dibagi lagi menjadi:
    • meson - hadron dengan putaran bilangan bulat, yaitu menjadi boson;
    • baryon adalah hadron dengan putaran setengah bilangan bulat, yaitu fermion. Ini termasuk, khususnya, partikel yang membentuk inti atom - proton dan neutron.

Partikel fundamental (tanpa struktur)

  • Lepton adalah fermion yang terlihat seperti partikel titik (yaitu, mereka tidak terdiri dari apa pun) hingga skala urutan 10 18 m, mereka tidak berpartisipasi dalam interaksi yang kuat. Partisipasi dalam interaksi elektromagnetik telah diamati secara eksperimental hanya untuk lepton bermuatan (elektron, muon, tau lepton) dan belum diamati untuk neutrino. Ada 6 jenis lepton yang dikenal.
  • Quark adalah partikel bermuatan fraksional yang membentuk hadron. Mereka tidak diamati dalam keadaan bebas (mekanisme kurungan diusulkan untuk menjelaskan tidak adanya pengamatan semacam itu). Seperti lepton, mereka dibagi menjadi 6 jenis dan dianggap tidak berstruktur, namun, tidak seperti lepton, mereka berpartisipasi dalam interaksi yang kuat.
  • Gauge boson - partikel melalui pertukaran yang interaksinya dilakukan:
    • foton - partikel yang membawa interaksi elektromagnetik;
    • delapan gluon, partikel yang membawa gaya kuat;
    • tiga boson vektor menengah W + , W dan Z 0, membawa interaksi yang lemah;
    • graviton adalah partikel hipotetis yang membawa interaksi gravitasi. Keberadaan graviton, meskipun belum terbukti secara eksperimental karena lemahnya interaksi gravitasi, dianggap cukup mungkin; namun, graviton tidak termasuk dalam Model Standar partikel elementer.

Ukuran partikel dasar

Meskipun partikel elementer sangat beragam, ukurannya masuk ke dalam dua kelompok. Dimensi hadron (baik baryon dan meson) sekitar 10 15 m, yang mendekati jarak rata-rata antara quark mereka. Ukuran partikel fundamental, tak berstruktur - pengukur boson, quark, dan lepton - dalam batas kesalahan eksperimental konsisten dengan karakter titiknya (batas atas diameter adalah sekitar 10 18 m) ( lihat penjelasan). Jika ukuran akhir partikel-partikel ini tidak ditemukan dalam percobaan lebih lanjut, maka ini mungkin menunjukkan bahwa ukuran boson pengukur, quark, dan lepton mendekati panjang dasar (yang sangat mungkin menjadi panjang Planck sama dengan 1,6 10 35 m).

Perlu dicatat, bagaimanapun, bahwa ukuran partikel elementer adalah konsep yang agak kompleks, tidak selalu konsisten dengan konsep klasik. Pertama, prinsip ketidakpastian tidak memungkinkan secara ketat melokalisasi partikel fisik. Paket gelombang, yang mewakili partikel sebagai superposisi keadaan kuantum yang terlokalisasi secara tepat, selalu memiliki dimensi terbatas dan struktur spasial tertentu, dan dimensi paket bisa sangat makroskopik - misalnya, elektron dalam percobaan dengan interferensi pada dua celah "terasa" kedua celah interferometer dipisahkan oleh jarak makroskopik. Kedua, partikel fisik mengubah struktur vakum di sekitarnya, menciptakan "lapisan bulu" partikel virtual jangka pendek - pasangan fermion-antifermion (lihat Polarisasi Vakum) dan interaksi pembawa boson. Dimensi spasial wilayah ini bergantung pada muatan pengukur yang dimiliki partikel dan pada massa boson menengah (jari-jari kulit boson maya masif dekat dengan panjang gelombang Compton mereka, yang, pada gilirannya, berbanding terbalik dengan massa). Jadi, jari-jari elektron dari sudut pandang neutrino (hanya interaksi lemah di antara mereka yang mungkin) kira-kira sama dengan panjang gelombang Compton dari W-boson, ~3 × 10 18 m, dan dimensi wilayah interaksi yang kuat dari hadron ditentukan oleh panjang gelombang Compton dari hadron yang paling ringan, pi-meson (~10 15 m ), yang bertindak di sini sebagai pembawa interaksi.

Cerita

Awalnya, istilah "partikel dasar" berarti sesuatu yang benar-benar dasar, batu bata pertama dari materi. Namun, ketika ratusan hadron dengan sifat serupa ditemukan pada 1950-an dan 1960-an, menjadi jelas bahwa setidaknya hadron memiliki derajat kebebasan internal, yaitu, dalam arti kata yang sebenarnya, tidak elementer. Kecurigaan ini kemudian dikonfirmasi ketika ternyata hadron terdiri dari quark.

Dengan demikian, fisikawan telah bergerak sedikit lebih dalam ke dalam struktur materi: bagian materi yang paling dasar sekarang dianggap lepton dan quark. Bagi mereka (bersama dengan boson pengukur) istilah " mendasar partikel".

Teori string, yang telah aktif dikembangkan sejak pertengahan 1980-an, mengasumsikan bahwa partikel elementer dan interaksinya adalah konsekuensi dari berbagai macam getaran "string" yang sangat kecil.

model standar

Model Standar partikel elementer mencakup 12 rasa fermion, antipartikel yang sesuai, serta boson pengukur (foton, gluon, W- dan Z-bosons), yang membawa interaksi antar partikel, dan Higgs boson yang ditemukan pada tahun 2012, yang bertanggung jawab atas keberadaan massa inersia dalam partikel. Namun, Model Standar sebagian besar dianggap sebagai teori sementara daripada teori yang benar-benar mendasar, karena tidak mencakup gravitasi dan berisi beberapa lusin parameter bebas (massa partikel, dll.) yang nilainya tidak mengikuti langsung dari teori. Mungkin ada partikel elementer yang tidak dijelaskan oleh Model Standar - misalnya, seperti graviton (partikel yang secara hipotetis membawa gaya gravitasi) atau pasangan supersimetris dari partikel biasa. Secara total, model menggambarkan 61 partikel.

Fermion

Ke-12 rasa fermion dibagi menjadi 3 keluarga (generasi) yang masing-masing terdiri dari 4 partikel. Enam di antaranya adalah quark. Enam lainnya adalah lepton, tiga di antaranya adalah neutrino, dan tiga sisanya membawa muatan negatif unit: elektron, muon, dan tau lepton.

Generasi partikel
Generasi pertama Generasi kedua generasi ketiga
Elektron: e- muon: μ − tau lepton: τ −
Neutrino elektron: ve Muon neutrino: ν μ Tau neutrino: (\displaystyle \nu _(\tau ))
u-quark ("atas"): kamu c-quark ("terpesona"): c t-quark ("benar"): t
d-quark ("bawah"): d s-quark ("aneh"): s b-quark ("menarik"): b

antipartikel

Ada juga 12 antipartikel fermionik yang sesuai dengan dua belas partikel di atas.

antipartikel
Generasi pertama Generasi kedua generasi ketiga
positron: e + Muon positif: μ + tau lepton positif: τ +
Antineutrino elektronik: e (\displaystyle (\bar (\nu ))_(e)) Muon antineutrino: (\displaystyle (\bar (\nu ))_(\mu )) Tau antineutrino: (\displaystyle (\bar (\nu ))_(\tau ))
kamu-antiquark: u (\displaystyle (\bar(u))) c-antiquark: c (\displaystyle (\bar (c)))) t-antiquark: t (\displaystyle (\bar(t)))
d-antiquark: d (\displaystyle (\bar (d)))) s-antiquark: s (\displaystyle (\bar (s))) b-antiquark: b (\displaystyle (\bar (b)))

Quark

Quark dan antiquark tidak pernah ditemukan dalam keadaan bebas - ini dijelaskan oleh fenomena

sinar alfa(a)- ion helium bermuatan positif (He ++), terbang keluar dari inti atom dengan kecepatan 14.000-20.000 km / jam. Energi partikel adalah 4-9 MeV. a-radiasi diamati, sebagai suatu peraturan, dalam unsur-unsur radioaktif yang berat dan dominan alami (radium, thorium, dll.). Kisaran partikel-a di udara meningkat dengan peningkatan energi radiasi-a.

Sebagai contoh, partikel-a thorium(Th232), memiliki energi 3,9 V MeV, berlari 2,6 cm di udara, dan partikel a radium C dengan energi 7,68 MeV memiliki jarak 6,97 cm. Ketebalan penyerap minimum yang diperlukan untuk penyerapan sempurna partikel disebut menjalankan partikel-partikel ini dalam zat tertentu. Kisaran partikel-a dalam air dan jaringan adalah 0,02-0,06 mm.

partikel-a diserap sepenuhnya oleh selembar kertas tisu atau lapisan tipis aluminium. Satu dari sifat yang paling penting a-radiasi adalah efek pengion yang kuat. Dalam perjalanannya, partikel-a dalam gas membentuk sejumlah besar ion. Misalnya, di udara pada tekanan 15° dan 750 mm, satu partikel a menghasilkan 150.000-250.000 pasang ion, tergantung pada energinya.

Misalnya, ionisasi spesifik di udara partikel-a dari radon, memiliki energi 5,49 MeV, adalah 2500 pasang ion per 1 mm jalur. Densitas ionisasi pada akhir run partikel meningkat, sehingga kerusakan sel pada akhir run kira-kira 2 kali lebih besar dari pada awal run.

Properti fisik partikel-a menentukan ciri-ciri efek biologisnya pada tubuh dan metode perlindungan terhadap jenis radiasi ini. Iradiasi eksternal dengan sinar-a tidak berbahaya, karena cukup menjauh dari sumbernya beberapa (10-20) sentimeter atau memasang layar sederhana yang terbuat dari kertas, kain, aluminium, dan bahan umum lainnya sehingga radiasi dapat diterima. sepenuhnya diserap.

terbesar sinar-a bahaya mewakili ketika dipukul dan disimpan di dalam elemen pemancar radioaktif. Dalam kasus ini, sel-sel dan jaringan tubuh secara langsung disinari dengan sinar-a.

Beta(b)-sinar- aliran elektron yang dikeluarkan dari inti atom dengan kecepatan sekitar 100.000-300.000 km / s. Energi maksimum partikel p berada dalam kisaran 0,01 hingga 10 MeV. Muatan partikel b sama tanda dan besarnya dengan muatan elektron. Transformasi radioaktif dari tipe b-decay tersebar luas di antara unsur-unsur radioaktif alami dan buatan.

sinar-b memiliki daya tembus yang jauh lebih besar daripada sinar-a. Bergantung pada energi sinar-b, jangkauannya di udara berkisar dari fraksi milimeter hingga beberapa meter. Jadi, jangkauan partikel-b dengan energi 2-3 MeV di udara adalah 10-15 m, dan dalam air dan jaringan diukur dalam milimeter. Misalnya, kisaran partikel-b yang dipancarkan oleh fosfor radioaktif (P32) dengan energi maksimum 1,7 MeV dalam jaringan adalah 8 mm.

b-partikel dengan energi, sama dengan 1 MeV, dapat membentuk sekitar 30.000 pasang ion dalam perjalanannya di udara. Kemampuan ionisasi partikel-b beberapa kali lebih kecil daripada partikel-a dengan energi yang sama.

Paparan sinar-b pada tubuh dapat memanifestasikan dirinya baik dengan iradiasi eksternal dan internal, jika menelan zat aktif yang memancarkan partikel-b ke dalam tubuh. Untuk melindungi dari sinar-b selama iradiasi eksternal, perlu menggunakan layar yang terbuat dari bahan (kaca, aluminium, timah, dll.). Intensitas radiasi dapat dikurangi dengan meningkatkan jarak dari sumbernya.

Nukleus terbuat dari apa? Bagaimana bagian-bagian nukleus disatukan? Ditemukan bahwa ada kekuatan yang sangat besar, yang menahan bagian-bagian penyusun nukleus. Ketika kekuatan ini dilepaskan, energi yang dilepaskan sangat besar dibandingkan dengan energi kimia, seperti membandingkan ledakan bom atom dengan ledakan TNT. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa ledakan atom disebabkan oleh perubahan di dalam inti, sedangkan selama ledakan TNT, hanya elektron pada kulit terluar atom yang diatur ulang.

Jadi apa kekuatan yang menahan neutron dan proton bersama di dalam nukleus?

Interaksi listrik dikaitkan dengan partikel - foton. Demikian pula, Yukawa menyarankan bahwa gaya tarik menarik antara proton dan neutron memiliki jenis medan khusus, dan osilasi medan ini berperilaku seperti partikel. Artinya, mungkin saja, selain neutron dan proton, ada beberapa partikel lain di dunia. Yukawa mampu menyimpulkan sifat-sifat partikel ini dari karakteristik gaya nuklir yang sudah diketahui. Misalnya, ia meramalkan bahwa mereka harus memiliki massa 200-300 kali lebih besar dari elektron. Dan, oh, keajaiban! - partikel dengan massa seperti itu baru saja ditemukan di sinar kosmik! Namun, beberapa saat kemudian ternyata ini bukan partikel yang sama sama sekali. Mereka menyebutnya muon, atau muon.

Namun, beberapa saat kemudian, pada tahun 1947 atau 1948, sebuah partikel, -meson, atau pion, ditemukan yang memenuhi persyaratan Yukawa. Ternyata untuk mendapatkan gaya nuklir, sebuah pion harus ditambahkan ke proton dan neutron. "Luar biasa! - Anda akan berseru - Dengan bantuan teori ini, kita sekarang akan membangun dinamika nuklir kuantum, dan pion akan melayani tujuan yang diperkenalkan Yukawa; Mari kita lihat apakah teori ini berhasil, dan jika demikian, kami akan menjelaskan semuanya." Harapan yang sia-sia! Ternyata perhitungan dalam teori ini begitu rumit sehingga belum ada yang berhasil melakukannya dan mengekstrak konsekuensi dari teori tersebut, tidak ada yang beruntung membandingkannya dengan eksperimen. Dan itu sudah berlangsung selama hampir 20 tahun!

Sesuatu tidak sesuai dengan teori; kita tidak tahu apakah itu benar atau tidak; Namun, kita sudah tahu bahwa ada sesuatu yang kurang di dalamnya, bahwa beberapa penyimpangan mengintai di dalamnya. Sementara kami menginjak-injak teori, mencoba menghitung konsekuensinya, para peneliti menemukan sesuatu selama waktu ini. Nah, sama -meson, atau muon. Dan kita masih tidak tahu apa gunanya. Sekali lagi, banyak partikel "ekstra" ditemukan dalam sinar kosmik. Sampai saat ini, sudah ada lebih dari 30 dari mereka, dan hubungan di antara mereka masih sulit untuk dipahami, dan tidak jelas apa yang diinginkan alam dari mereka dan yang mana dari mereka tergantung pada siapa. Di hadapan kita, semua partikel ini belum muncul sebagai manifestasi yang berbeda dari esensi yang sama, dan fakta bahwa ada sekelompok partikel yang berbeda hanyalah cerminan dari keberadaan informasi yang tidak koheren tanpa teori yang dapat ditoleransi. Setelah keberhasilan elektrodinamika kuantum yang tak terbantahkan - beberapa set informasi dari fisika nuklir, potongan-potongan pengetahuan, semi-berpengalaman, semi-teoretis. Mereka ditanya, katakanlah, berdasarkan sifat interaksi proton dengan neutron dan melihat apa yang akan terjadi, tanpa benar-benar memahami dari mana gaya-gaya ini berasal. Di luar apa yang telah dijelaskan, belum ada kemajuan yang signifikan.


Tetapi unsur kimia lagi pula, ada juga banyak, dan tiba-tiba di antara mereka dimungkinkan untuk melihat hubungan yang diungkapkan oleh tabel periodik Mendeleev. Katakanlah kalium dan natrium - zat yang serupa dalam sifat kimia - dalam tabel jatuh ke dalam satu kolom. Jadi, kami mencoba membuat tabel seperti tabel periodik untuk partikel baru. Salah satu tabel tersebut telah diusulkan secara independen oleh Gell-Mann di AS dan Nishijima di Jepang. Dasar klasifikasi mereka adalah angka baru, seperti muatan listrik. Ini ditetapkan untuk setiap partikel dan disebut "keanehannya" S. Jumlah ini tidak berubah (seperti muatan listrik) dalam reaksi yang dihasilkan oleh gaya nuklir.

Di meja. 2.2 menunjukkan partikel baru. Kami tidak akan membicarakannya secara detail untuk saat ini. Tapi tabel setidaknya menunjukkan betapa sedikit yang masih kita ketahui. Di bawah simbol setiap partikel adalah massanya, dinyatakan dalam satuan tertentu yang disebut megaelektronvolt, atau MeV (1 MeV adalah 1,782 * 10 -27 G). Kami tidak akan masuk ke dalam alasan historis yang memaksa pengenalan unit ini. Partikel lebih masif pada tabel di atas. Dalam satu kolom adalah partikel dengan muatan listrik yang sama, netral - di tengah, positif - ke kanan, negatif - ke kiri.

Partikel digarisbawahi dengan garis padat, "resonansi" - dengan goresan. Tidak ada partikel dalam tabel sama sekali: tidak ada foton dan graviton, partikel yang sangat penting dengan massa dan muatan nol (mereka tidak termasuk dalam skema klasifikasi baryon-meson-lepton), dan tidak ada resonansi baru (φ , f, Y *, dst.). Antipartikel meson diberikan dalam tabel, dan untuk antipartikel lepton dan baryon akan diperlukan untuk menyusun tabel baru yang serupa dengan tabel ini, tetapi hanya dicerminkan sehubungan dengan kolom nol. Meskipun semua partikel, kecuali elektron, neutrino, foton, graviton dan proton, tidak stabil, produk peluruhannya hanya ditulis untuk resonansi. Keanehan lepton juga tidak tertulis, karena konsep ini tidak berlaku untuk mereka - mereka tidak berinteraksi kuat dengan inti.

Partikel yang bersama-sama dengan neutron dan proton disebut baryon. Ini adalah "lambda" dengan massa 1115,4 MeV dan tiga "sigma" lainnya, yang disebut sigma-minus, sigma-nol, sigma-plus, dengan massa yang hampir sama. Kelompok partikel dengan massa yang hampir sama (perbedaan 1-2%) disebut kelipatan. Semua partikel dalam kelipatan memiliki keanehan yang sama. Kelipatan pertama adalah pasangan (doublet) proton – neutron, kemudian muncul singlet (tunggal) lambda, kemudian triplet (triple) sigma, doublet xi dan singlet omega-minus. Mulai tahun 1961, partikel berat baru mulai ditemukan. Tapi apakah mereka partikel? Mereka memiliki rentang hidup yang begitu singkat (mereka meluruh segera setelah mereka terbentuk) sehingga tidak diketahui apakah mereka disebut partikel baru atau menganggap mereka sebagai interaksi "resonansi" antara produk peluruhan mereka, katakanlah, dan pada beberapa titik tetap. energi.

Untuk interaksi nuklir, selain baryon, partikel lain diperlukan - meson. Ini adalah, pertama, tiga varietas pion (plus, nol dan minus), membentuk triplet baru. Partikel baru juga ditemukan - K-meson (ini adalah doublet K+ dan K 0 ). Setiap partikel memiliki antipartikel, kecuali jika partikel tersebut merupakan antipartikelnya sendiri, katakanlah+ dan - adalah antipartikel satu sama lain, a 0 adalah antipartikelnya sendiri. Antipartikel dan K- dengan K + , dan K 0 dengan K 0 `. Selain itu, setelah tahun 1961 kami mulai menemukan meson baru, atau sejenis meson, yang meluruh hampir seketika. Salah satu rasa ingin tahu tersebut disebut omega, , massanya adalah 783, ia berubah menjadi tiga pion; ada formasi lain dari mana sepasang pion diperoleh.

Sama seperti beberapa tanah jarang telah jatuh dari tabel periodik yang sangat sukses, demikian juga beberapa partikel jatuh dari tabel kita. Ini adalah partikel yang tidak berinteraksi kuat dengan inti, tidak ada hubungannya dengan interaksi nuklir, dan juga tidak berinteraksi kuat satu sama lain (kuat dipahami sebagai jenis interaksi kuat yang menghasilkan energi atom). Partikel ini disebut lepton; ini termasuk elektron (partikel yang sangat ringan dengan massa 0,51 MeV) dan muon (dengan massa 206 kali elektron). Sejauh yang dapat kita nilai dari semua percobaan, elektron dan muon hanya berbeda dalam massa. Semua sifat muon, semua interaksinya tidak berbeda dengan sifat elektron - hanya satu yang lebih berat dari yang lain. Mengapa lebih berat, apa gunanya, kita tidak tahu. Selain mereka, ada juga tungau netral - neutrino, dengan massa nol. Selain itu, sekarang diketahui bahwa ada dua jenis neutrino: satu terkait dengan elektron dan yang lainnya dengan muon.

Akhirnya, ada dua partikel lagi yang juga tidak berinteraksi dengan inti. Salah satu yang sudah kita ketahui adalah foton; dan jika medan gravitasi juga memiliki sifat mekanika kuantum (walaupun teori gravitasi kuantum belum dikembangkan), maka, mungkin, ada juga partikel graviton dengan massa nol.

Apa itu "massa nol"? Massa yang telah kita berikan adalah massa partikel yang diam. Jika sebuah partikel memiliki massa nol, maka itu berarti tidak berani untuk beristirahat. Sebuah foton tidak pernah diam, kecepatannya selalu 300.000 km/detik. Kita masih akan memahami teori relativitas dan mencoba menggali lebih dalam makna konsep massa.

Jadi kita telah menemukan seluruh susunan partikel yang bersama-sama tampaknya menjadi bagian yang sangat mendasar dari materi. Untungnya, partikel-partikel ini tidak semuanya berbeda dalam interaksinya satu sama lain. Rupanya, hanya ada empat jenis interaksi di antara mereka. Kami mencantumkannya dalam urutan penurunan kekuatan: gaya nuklir, interaksi listrik, (interaksi peluruhan dan gravitasi. Sebuah foton berinteraksi dengan semua partikel bermuatan dengan gaya yang dicirikan oleh beberapa bilangan konstan 1/137. Hukum terperinci dari hubungan ini diketahui - ini adalah elektrodinamika kuantum. Gravitasi berinteraksi dengan energi apa pun, tetapi sangat lemah, jauh lebih lemah daripada listrik. Dan hukum ini diketahui. Lalu ada yang disebut peluruhan lemah: peluruhan , yang menyebabkan peluruhan neutron cukup lambat menjadi proton, elektron dan neutrino Di sini hukum diklarifikasi Dan apa yang disebut interaksi kuat (ikatan meson dengan baryon) memiliki gaya yang sama dengan satu pada skala ini, dan hukumnya sama sekali tidak jelas, meskipun beberapa aturan diketahui, seperti fakta bahwa jumlah baryon tidak berubah dalam reaksi apa pun.

Situasi di mana fisika modern menemukan dirinya harus dianggap mengerikan. Saya akan meringkasnya dengan kata-kata ini: di luar inti, kita tampaknya tahu segalanya; di dalamnya, mekanika kuantum valid, pelanggaran prinsip-prinsipnya tidak ditemukan di sana.

Tahap di mana semua pengetahuan kita beroperasi adalah ruang-waktu relativistik; ada kemungkinan bahwa gravitasi juga terkait dengannya. Kami tidak tahu bagaimana Alam Semesta dimulai, dan kami tidak pernah membuat eksperimen untuk menguji secara akurat gagasan kami tentang ruang-waktu pada jarak kecil, kami hanya tahu bahwa di luar jarak ini pandangan kami sempurna. Orang juga bisa menambahkan bahwa aturan mainnya adalah prinsipnya mekanika kuantum; dan, sejauh yang kami tahu, mereka berlaku untuk partikel baru yang tidak lebih buruk daripada yang lama. Pencarian asal mula gaya nuklir membawa kita ke partikel baru; tetapi semua penemuan ini hanya menyebabkan kebingungan. Kami tidak memiliki pemahaman yang lengkap tentang hubungan timbal balik mereka, meskipun kami telah melihat beberapa hubungan yang mencolok di antara mereka. Kami, tampaknya, secara bertahap mendekati pemahaman tentang dunia partikel di luar atom, tetapi tidak diketahui seberapa jauh kami telah menempuh jalan ini.