ნომინალური ნაწილაკი. სიტყვა b-ნაწილაკის მნიშვნელობა სამედიცინო ტერმინებში A b ნაწილაკები

ისინი ათწლეულების განმავლობაში ცდილობდნენ ჰიგსის ბოზონის პოვნას, მაგრამ ჯერჯერობით უშედეგოდ. იმავდროულად, მის გარეშე, ძირითადი დებულებები თანამედროვე თეორიამიკროსამყაროები კიდია ჰაერში.

ნაწილაკების შესწავლა არც ისე დიდი ხნის წინ დაიწყო. 1897 წელს ჯოზეფ ჯონ ტომსონმა აღმოაჩინა ელექტრონი, ხოლო 20 წლის შემდეგ ერნესტ რეზერფორდმა დაამტკიცა, რომ წყალბადის ბირთვები სხვა ელემენტების ბირთვების ნაწილია და მოგვიანებით მათ პროტონები უწოდა. 1930-იან წლებში აღმოაჩინეს ნეიტრონი, მიონი და პოზიტრონი და იწინასწარმეტყველეს ნეიტრინოების არსებობა. ამავდროულად, ჰიდეკი იუკავამ ააგო თეორია ბირთვული ძალების შესახებ, რომლებსაც ჰიპოთეტური ნაწილაკები ასობით ჯერ უფრო მძიმე აქვთ, ვიდრე ელექტრონი, მაგრამ გაცილებით მსუბუქია ვიდრე პროტონი (მეზონები). 1947 წელს პი-მეზონების (პიონების) დაშლის კვალი აღმოაჩინეს კოსმოსური სხივების ზემოქმედების ფოტოგრაფიულ ფირფიტებზე. მოგვიანებით აღმოაჩინეს სხვა მეზონები, რომელთაგან ზოგიერთი უფრო მძიმეა არა მხოლოდ პროტონზე, არამედ ჰელიუმის ბირთვზეც. ფიზიკოსებმა ასევე აღმოაჩინეს მრავალი ბარიონი, პროტონისა და ნეიტრონის მძიმე და, შესაბამისად, არასტაბილური ნათესავები. ოდესღაც ყველა ამ ნაწილაკს ელემენტარულს უწოდებდნენ, მაგრამ ასეთი ტერმინოლოგია დიდი ხანია მოძველებულია. დღესდღეობით ელემენტარულად განიხილება მხოლოდ არაკომპოზიტური ნაწილაკები - ფერმიონები (ნახევრად სპინით - ლეპტონები და კვარკები) და ბოზონები (მთლიანი სპინით - ფუნდამენტური ურთიერთქმედების მატარებლები).

სტანდარტული მოდელის ელემენტარული ნაწილაკები

ფერმიონის ჯგუფი (ნახევრად მთელი რიცხვის სპინით) შედგება ე.წ. სამი თაობის ლეპტონებისა და კვარკებისგან. დამუხტული ლეპტონები არის ელექტრონი და მისი მასიური ანალოგები, მიონი და ტაუს ნაწილაკები (და მათი ანტინაწილაკები). თითოეულ ლეპტონს ჰყავს ნეიტრალური პარტნიორი სამი ტიპის ნეიტრინოდან ერთ-ერთის სახით (ასევე ანტინაწილაკებით). ბოზონების spin-1 ოჯახი არის ნაწილაკები, რომლებიც ატარებენ ურთიერთქმედებას კვარკებსა და ლეპტონებს შორის. ზოგიერთ მათგანს არ აქვს მასა და ელექტრული მუხტი - ეს არის გლუონები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ინტერკვარკულ კავშირებს მეზონებსა და ბარიონებში და ფოტონები, ელექტრომაგნიტური ველის კვანტები. სუსტი ურთიერთქმედებები, რომლებიც თავს იჩენს ბეტა დაშლის პროცესებში, უზრუნველყოფილია მასიური ნაწილაკების სამეულით - ორი დამუხტული და ერთი ნეიტრალური.

ელემენტარული და კომპოზიტური ნაწილაკების ცალკეული სახელები, როგორც წესი, არ ასოცირდება კონკრეტული მეცნიერების სახელებთან. თუმცა, თითქმის 40 წლის წინ იწინასწარმეტყველეს კიდევ ერთი ელემენტარული ნაწილაკი, რომელსაც ცოცხალი ადამიანის, შოტლანდიელი ფიზიკოსის პიტერ ჰიგსის სახელი ეწოდა. ფუნდამენტური ურთიერთქმედების მატარებლების მსგავსად, მას აქვს მთელი სპინი და მიეკუთვნება ბოზონების კლასს. თუმცა მისი სპინი არის არა 1, არამედ 0 და ამ მხრივ მას ანალოგი არ აქვს. უკვე ათწლეულებია, მას ეძებენ უდიდეს ამაჩქარებლებში - ამერიკულ ტევატრონს, რომელიც შარშან დაიხურა და დიდ ადრონულ კოლაიდერს, რომელიც ახლა მსოფლიო მედიის ყურადღების ქვეშ ფუნქციონირებს. ყოველივე ამის შემდეგ, ჰიგსის ბოზონი ძალიან აუცილებელია მიკროსამყაროს თანამედროვე თეორიისთვის - ელემენტარული ნაწილაკების სტანდარტული მოდელისთვის. თუ მისი აღმოჩენა შეუძლებელია, ამ თეორიის ძირითადი პრინციპები ჰაერში დარჩება.

საზომი სიმეტრიები

ჰიგსის ბოზონისკენ მიმავალი გზის დასაწყისი შეიძლება ჩაითვალოს 1954 წელს გამოქვეყნებული ჩინელი ფიზიკოსის იან ჟენინგის, რომელიც გადავიდა შეერთებულ შტატებში და მისი კოლეგის ბრუკჰავენის ეროვნულ ლაბორატორიაში, რობერტ მილსის მიერ გამოქვეყნებული მოკლე ნაშრომიდან. იმ წლებში ექსპერიმენტატორები სულ უფრო მეტ ახალ ნაწილაკებს აღმოაჩინეს, რომელთა სიმრავლის ახსნა არანაირად არ შეიძლებოდა. პერსპექტიული იდეების ძიებაში იანგმა და მილსმა გადაწყვიტეს გამოეცადათ ძალიან საინტერესო სიმეტრიის შესაძლებლობები, რომელიც მართავს კვანტურ ელექტროდინამიკას. იმ დროისთვის ამ თეორიამ დაამტკიცა თავისი უნარი გამოეტანა შედეგები, რომლებიც შესანიშნავად ეთანხმებოდა ექსპერიმენტს. მართალია, ზოგიერთი გამოთვლების დროს იქ ჩნდება უსასრულობა, მაგრამ მათი აღმოფხვრა შესაძლებელია მათემატიკური პროცედურის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება რენორმალიზაცია.

სიმეტრია, რომელიც აინტერესებდა იანგსა და მილსს, ფიზიკაში 1918 წელს შემოიტანა გერმანელმა მათემატიკოსმა ჰერმან ვეილმა. მან მას ლიანდაგი უწოდა და ეს სახელი დღემდე შემორჩა. კვანტურ ელექტროდინამიკაში ლიანდაგის სიმეტრია გამოიხატება იმაში, რომ თავისუფალი ელექტრონის ტალღური ფუნქცია, რომელიც არის ვექტორი რეალური და წარმოსახვითი ნაწილით, შეიძლება განუწყვეტლივ ბრუნავდეს სივრცის თითოეულ წერტილში (ამიტომაც სიმეტრიას ეწოდება ადგილობრივი ). ეს ოპერაცია (ფორმალურ ენაზე - ტალღის ფუნქციის ფაზის შეცვლა) მივყავართ იმ ფაქტს, რომ ელექტრონის მოძრაობის განტოლებაში ჩნდება დანამატები, რომლებიც უნდა იყოს კომპენსირებული, რომ ის ძალაში დარჩეს. ამისათვის იქ არის შემოტანილი დამატებითი ტერმინი, რომელიც აღწერს ელექტრომაგნიტურ ველს, რომელიც ურთიერთქმედებს ელექტრონთან. ამ ველის კვანტი გამოდის ფოტონი, უმასური ნაწილაკი ერთეული სპინით. ამრიგად, თავისუფალი ელექტრონის განტოლების ლოკალური ლიანდაგის სიმეტრიიდან გამომდინარეობს ფოტონების არსებობა (ისევე როგორც ელექტრონის მუხტის მუდმივობა). შეიძლება ითქვას, რომ ეს სიმეტრია ავალებს ელექტრონს ურთიერთქმედებას ელექტრომაგნიტურ ველთან. ნებისმიერი ფაზის ცვლა ხდება ასეთი ურთიერთქმედების აქტი - მაგალითად, ფოტონის ემისია ან შთანთქმა.

კავშირი ლიანდაგის სიმეტრიასა და ელექტრომაგნიტიზმს შორის გამოვლინდა ჯერ კიდევ 1920-იან წლებში, მაგრამ დიდი ინტერესი არ გამოიწვია. იანგმა და მილსმა პირველებმა სცადეს გამოიყენონ ეს სიმეტრია ელექტრონის გარდა სხვა ბუნების ნაწილაკების აღწერის განტოლებების შესაქმნელად. მათ შეისწავლეს ორი "უძველესი" ბარიონი - პროტონი და ნეიტრონი. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ნაწილაკები იდენტური არ არის, ბირთვული ძალების მიმართ ისინი თითქმის იდენტურად იქცევიან და აქვთ თითქმის იგივე მასა. 1932 წელს ვერნერ ჰაიზენბერგმა აჩვენა, რომ პროტონი და ნეიტრონი ფორმალურად შეიძლება ჩაითვალოს ერთი და იგივე ნაწილაკების სხვადასხვა მდგომარეობად. მათ აღსაწერად მან შემოიტანა ახალი კვანტური რიცხვი - იზოტოპური სპინი. იმის გამო, რომ ძლიერი ძალა არ განასხვავებს პროტონებსა და ნეიტრონებს შორის, ის ინარჩუნებს სრულ იზოტოპურ სპინს, ისევე როგორც ელექტრომაგნიტური ძალა ინარჩუნებს ელექტრულ მუხტს.

იანგმა და მილსმა ჰკითხეს, რომელი ადგილობრივი ლიანდაგის გარდაქმნები ინარჩუნებს იზოსპინის სიმეტრიას. ცხადი იყო, რომ ისინი ვერ დაემთხვა კვანტური ელექტროდინამიკის ლიანდაგის გარდაქმნებს - თუნდაც იმიტომ, რომ ჩვენ ვსაუბრობდით ორ ნაწილაკზე. იანგმა და მილსმა გააანალიზეს ასეთი გარდაქმნების ნაკრები და დაადგინეს, რომ ისინი წარმოქმნიან ველებს, რომელთა კვანტები სავარაუდოდ გადასცემს ურთიერთქმედებას პროტონებსა და ნეიტრონებს შორის. ამ შემთხვევაში იყო სამი კვანტა: ორი დამუხტული (დადებითად და უარყოფითად) და ერთი ნეიტრალური. მათ ჰქონდათ ნულოვანი მასა და ერთეული სპინი (ანუ ისინი იყვნენ ვექტორული ბოზონები) და მოძრაობდნენ სინათლის სიჩქარით.

B- ველების თეორია, როგორც მათ თანაავტორებმა შეარქვეს, ძალიან ლამაზი იყო, მაგრამ ექსპერიმენტის გამოცდას ვერ გაუძლო. ნეიტრალური B ბოზონის იდენტიფიცირება შესაძლებელია ფოტონთან, მაგრამ მისი დამუხტული ძმები მოქმედების გარეშე დარჩნენ. კვანტური მექანიკის მიხედვით, მხოლოდ საკმარისად მასიურ ვირტუალურ ნაწილაკებს შეუძლიათ შუამავლობა მოახდინოს მოკლე დისტანციური ძალების გადაცემაში. ბირთვული ძალების რადიუსი არ აღემატება 10-13 სმ-ს და იანგისა და მილსის უმათო ბოზონები აშკარად ვერ აცხადებდნენ მათ მატარებლებად. გარდა ამისა, ექსპერიმენტატორებს არასოდეს დაუფიქსირებიათ ასეთი ნაწილაკები, თუმცა პრინციპში დამუხტული უმასური ბოზონების აღმოჩენა ადვილია. იანგმა და მილსმა დაამტკიცეს, რომ ლოკალური ლიანდაგის სიმეტრია „ქაღალდზე“ შეიძლება წარმოქმნას არაელექტრომაგნიტური ხასიათის ძალის ველები, მაგრამ ამ ველების ფიზიკური რეალობა იყო მხოლოდ ჰიპოთეზა.

ელექტროსუსტი ორმაგობა

შემდეგი ნაბიჯი ჰიგსის ბოზონისკენ გადადგა 1957 წელს. იმ დროისთვის თეორეტიკოსებმა (იგივე იანგმა და ლი ზონგდაომ) ვარაუდობდნენ და ექსპერიმენტატორებმა დაამტკიცეს, რომ პარიტეტი არ არის შენარჩუნებული ბეტა დაშლის დროს (სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სარკის სიმეტრია დარღვეულია). ამ მოულოდნელმა შედეგმა ბევრი ფიზიკოსი დააინტერესა, რომელთა შორის იყო კვანტური ელექტროდინამიკის ერთ-ერთი შემქმნელი ჯულიან შვინგერი. მან წამოაყენა ჰიპოთეზა, რომ ლეპტონებს შორის სუსტი ურთიერთქმედებები (მეცნიერება ჯერ არ მიაღწია კვარკებს!) ატარებს სამი ვექტორული ბოზონი - ფოტონი და B-ბოზონების მსგავსი დამუხტული ნაწილაკები. ამას მოჰყვა, რომ ეს ურთიერთქმედება იყო ელექტრომაგნიტურ ძალებთან პარტნიორობით. შვინგერმა ეს პრობლემა შემდგომში არ გააგრძელა, მაგრამ შესთავაზა თავის კურსდამთავრებულ სტუდენტს შელდონ გლაშოუს.

მუშაობა ოთხი წელი გაგრძელდა. რიგის შემდეგ წარუმატებელი მცდელობებიგლაშოუმ ააგო სუსტი და ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების მოდელი ელექტრომაგნიტური ველისა და იანგის და მილსის ველების ლიანდაგის სიმეტრიების გაერთიანების საფუძველზე. ფოტონის გარდა მასში კიდევ სამი ვექტორული ბოზონი გამოჩნდა - ორი დამუხტული და ერთი ნეიტრალური. თუმცა ამ ნაწილაკებს ისევ ნულოვანი მასა ჰქონდათ, რამაც პრობლემა შექმნა. სუსტ ურთიერთქმედებას აქვს ძლიერ ურთიერთქმედებაზე ორი რიგით სიდიდის რადიუსი, და მით უმეტეს, რომ მას ძალიან დიდი შუამავლები სჭირდება. გარდა ამისა, ნეიტრალური გადამზიდველის არსებობა მოითხოვდა ბეტა გადასვლების შესაძლებლობას, რომელიც არ ცვლიდა ელექტრულ მუხტს და იმ დროს ასეთი გადასვლები ცნობილი არ იყო. ამის გამო, 1961 წლის ბოლოს თავისი მოდელის გამოქვეყნების შემდეგ, გლაშომ დაკარგა ინტერესი სუსტი და ელექტრომაგნიტური ძალების გაერთიანებისადმი და სხვა თემებზე გადავიდა.

შვინგერის ჰიპოთეზა ასევე დაინტერესდა პაკისტანელი თეორეტიკოსი აბდუს სალამით, რომელმაც ჯონ უორდთან ერთად ააგო გლაშოუს მოდელის მსგავსი მოდელი. მან ასევე წააწყდა ლიანდაგის ბოზონების უმასურობას და მოიფიქრა კიდეც მისი აღმოფხვრის გზა. სალამ იცოდა, რომ მათი მასების "ხელით" შეყვანა არ შეიძლებოდა, რადგან თეორია არანორმალიზებადი ხდებოდა, მაგრამ იმედოვნებდა, რომ ამ სირთულის თავიდან აცილება სპონტანური სიმეტრიის რღვევის გამოყენებით, ისე რომ ბოზონის მოძრაობის განტოლებების ამონახსნები არ ექნებოდა. ლიანდაგის სიმეტრია, რომელიც თან ახლავს თავად განტოლებებს. ამ ამოცანამ დააინტერესა ამერიკელი სტივენ ვაინბერგი.

მაგრამ 1961 წელს ინგლისელმა ფიზიკოსმა ჯეფრი გოლდსტონმა აჩვენა, რომ რელატივისტურ კვანტური თეორიებიველი, სპონტანური სიმეტრიის რღვევა, როგორც ჩანს, გარდაუვალად წარმოქმნის მასის გარეშე ნაწილაკებს. სალამი და ვაინბერგი ცდილობდნენ უარყოთ გოლდსტოუნის თეორემა, მაგრამ მხოლოდ გააძლიერეს იგი საკუთარ ნაშრომში. საიდუმლო ჩანდა გადაულახავი და ისინი გადავიდნენ ფიზიკის სხვა სფეროებზე.

ჰიგსი და სხვები

დახმარება მოვიდა შედედებული მატერიის ფიზიკის ექსპერტებისგან. 1961 წელს იოიჩირო ნამბუმ აღნიშნა, რომ როდესაც ჩვეულებრივი ლითონი გადადის ზეგამტარ მდგომარეობაში, წინა სიმეტრია სპონტანურად ირღვევა, მაგრამ მასობრივი ნაწილაკები არ ჩნდება. ორი წლის შემდეგ, ფილიპ ანდერსონმა, იგივე მაგალითის გამოყენებით, აღნიშნა, რომ თუ ელექტრომაგნიტური ველი არ ემორჩილება გოლდსტოუნის თეორემას, მაშინ იგივე შეიძლება მოსალოდნელი იყოს სხვა ლიანდაგური ველებიდან ლოკალური სიმეტრიით. მან იწინასწარმეტყველა კიდეც, რომ გოლდსტოუნის ბოზონები და იანგის და მილსის ველის ბოზონები შეიძლება როგორმე გააუქმონ ერთმანეთი და დატოვონ მასიური ნაწილაკები.

ეს პროგნოზი წინასწარმეტყველური აღმოჩნდა. 1964 წელს ის გაამართლეს ბრიუსელის თავისუფალი უნივერსიტეტის ფიზიკოსებმა ფრანსუა ენგლერმა და როჯერ ბრაუტმა, პიტერ ჰიგსმა და ლონდონის იმპერიული კოლეჯის თანამშრომლებმა ჯერი გურალნიკმა, რობერტ ჰეიგენმა და თომას კიბლმა. მათ არა მხოლოდ აჩვენეს, რომ გოლდსტოუნის თეორემის გამოყენების პირობები არ არის დაკმაყოფილებული იან-მილსის ველებში, არამედ იპოვეს გზა ამ ველების აგზნების უზრუნველსაყოფად არანულოვანი მასით, რომელსაც ახლა ჰიგსის მექანიზმს უწოდებენ.

ეს მშვენიერი ნამუშევრები მაშინვე არ შეამჩნიეს და დააფასეს. მხოლოდ 1967 წელს ვაინბერგმა შექმნა ელექტროსუსტი ურთიერთქმედების ერთიანი მოდელი, რომელშიც ვექტორული ბოზონების ტრიო იძენს მასას ჰიგსის მექანიზმის საფუძველზე, ხოლო ერთი წლის შემდეგ სალამმაც იგივე გააკეთა. 1971 წელს ჰოლანდიელებმა მარტინუს ველტმანმა და ჟერარდ ტ ჰუფტმა დაადასტურეს, რომ ეს თეორია ხელახლა ნორმალიზებადია და, შესაბამისად, აქვს მკაფიო ფიზიკური მნიშვნელობა. იგი მტკიცედ იდგა ფეხზე 1973 წლის შემდეგ, როდესაც ბუშტუკების კამერაში იყო. გარგამელი(CERN, შვეიცარია), ექსპერიმენტატორებმა დააფიქსირეს ეგრეთ წოდებული სუსტი ნეიტრალური დენები, რაც მიუთითებს დაუმუხტველი შუალედური ბოზონის არსებობაზე (სამივე ვექტორული ბოზონის პირდაპირი რეგისტრაცია განხორციელდა CERN-ში მხოლოდ 1982-1983 წლებში). გლაშოუმ, ვაინბერგმა და სალამმა მიიღეს ამისთვის ნობელის პრემიები 1979 წელს, Veltman and 't Hooft - 1999 წელს. ეს თეორია (და მასთან ერთად ჰიგსის ბოზონი) დიდი ხანია გახდა ელემენტარული ნაწილაკების სტანდარტული მოდელის განუყოფელი ნაწილი.

ჰიგსის მექანიზმი

ჰიგსის მექანიზმი ემყარება სკალარულ ველებს უტრიალ კვანტებთან - ჰიგსის ბოზონებით. ითვლება, რომ ისინი გაჩნდნენ დიდი აფეთქების შემდეგ და ახლა ავსებენ მთელ სამყაროს. ასეთ ველებს აქვთ ყველაზე დაბალი ენერგია არანულოვანი მნიშვნელობით - ეს არის მათი სტაბილური მდგომარეობა.

ხშირად წერენ, რომ ელემენტარული ნაწილაკები მასას იძენენ ჰიგსის ველის დამუხრუჭების შედეგად, მაგრამ ეს ზედმეტად მექანიკური ანალოგია. ელექტროსუსტი ურთიერთქმედების თეორია მოიცავს ოთხ ჰიგსის ველს (თითოეულს თავისი კვანტებით) და ოთხ ვექტორ ბოზონს - ორი ნეიტრალური და ორი დამუხტული, რომლებსაც თავად არ აქვთ მასა. სამი ბოზონი, ორივე დამუხტული და ერთი ნეიტრალური, შთანთქავს თითო ჰიგსს და შედეგად იძენს მასას და უნარს, გადაიტანოს მოკლე დისტანციური ძალები (ისინი აღინიშნება სიმბოლოებით W +, W – და Z 0). ბოლო ბოზონი არაფერს შთანთქავს და რჩება მასის გარეშე – ეს არის ფოტონი. "ნაჭამი" ჰიგსი შეუმჩნეველია (ფიზიკოსები მათ "მოჩვენებებს" უწოდებენ), ხოლო მათი მეოთხე ძმა უნდა იყოს დაკვირვებული მისი დაბადებისთვის საკმარისი ენერგიებით. ზოგადად, ეს არის ზუსტად ის პროცესები, რისი პროგნოზირებაც მოახერხა ანდერსონმა.

გაუგებარი ნაწილაკი

ჰიგსის ბოზონის დაჭერის პირველი სერიოზული მცდელობები განხორციელდა მე-20 და 21-ე საუკუნეების მიჯნაზე ელექტრონ-პოზიტრონის დიდ კოლაიდერზე. დიდი ელექტრონ-პოზიტრონის კოლაიდერი, LEP) CERN-ში. ეს ექსპერიმენტები მართლაც გახდა გედების სიმღერა შესანიშნავი ინსტალაციისა, რომელშიც არნახული სიზუსტით განისაზღვრა მძიმე ვექტორული ბოზონების მასა და სიცოცხლის ხანგრძლივობა.

სტანდარტული მოდელი შესაძლებელს ხდის ჰიგსის ბოზონის წარმოებისა და დაშლის არხების პროგნოზირებას, მაგრამ არ იძლევა მისი მასის გამოთვლას (რაც, სხვათა შორის, წარმოიქმნება მისი თვითდასაქმების უნარიდან). ყველაზე ზოგადი შეფასებით, ის არ უნდა იყოს 8-10 გევ-ზე ნაკლები და 1000 გევ-ზე მეტი. LEP სესიების დაწყებისას, ფიზიკოსთა უმეტესობას სჯეროდა, რომ სავარაუდო დიაპაზონი იყო 100-250 გევ. LEP ექსპერიმენტებმა ქვედა ბარიერი 114.4 გევ-მდე ასწია. ბევრ ექსპერტს სჯეროდა და ახლაც სჯერა, რომ თუ ეს ამაჩქარებელი უფრო მეტხანს მუშაობდა და შეჯახების სხივების ენერგიას ათი პროცენტით გაზრდიდა (რაც ტექნიკურად შესაძლებელი იყო), ჰიგსის ბოზონი გამოვლენილი იქნებოდა. თუმცა, CERN-ის ხელმძღვანელობას არ სურდა გადაედო დიდი ადრონული კოლაიდერის გაშვება, რომელიც იმავე გვირაბში უნდა აშენებულიყო და 2000 წლის ბოლოს LEP დაიხურა.

ბოზონის კორალი

მრავალრიცხოვანმა ექსპერიმენტებმა, ერთმანეთის მიყოლებით, გამორიცხა ჰიგსის ბოზონის შესაძლო მასის დიაპაზონი. LEP-ის ამაჩქარებელზე ქვედა ზღვარი 114,4 გევ-ზე განისაზღვრა. ტევატრონზე გამორიცხული იყო 150 გევ-ზე მეტი მასები. მოგვიანებით, მასის დიაპაზონი დაიხვეწა 115-135 გევ ინტერვალამდე, ხოლო CERN-ში დიდ ადრონულ კოლაიდერზე ზედა ზღვარი გადავიდა 130 გევ-მდე. ასე რომ, ჰიგსის სტანდარტული მოდელის ბოზონი, თუ ის არსებობს, შემოიფარგლება მასის საკმაოდ ვიწრო საზღვრებით.


შემდეგი საძიებო ციკლები ჩატარდა Tevatron-ზე (CDF და DZero დეტექტორებზე) და LHC-ზე. როგორც დიმიტრი დენისოვმა, DZero თანამშრომლობის ერთ-ერთმა ლიდერმა განუცხადა პრემიერ-მინისტრს, ტევატრონი 2007 წელს დაიწყო ჰიგსის შესახებ სტატისტიკის შეგროვება: „მიუხედავად იმისა, რომ საკმარისი ენერგია იყო, ბევრი სირთულე იყო. ელექტრონებისა და პოზიტრონების შეჯახება არის ჰიგსის დაჭერის „ყველაზე სუფთა“ გზა, რადგან ამ ნაწილაკებს არ აქვთ შიდა სტრუქტურა. მაგალითად, მაღალენერგეტიკული ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილის განადგურების დროს იბადება Z 0 ბოზონი, რომელიც ყოველგვარი ფონის გარეშე გამოყოფს ჰიგსს (თუმცა ამ შემთხვევაში შესაძლებელია უფრო ჭუჭყიანი რეაქციებიც). ჩვენ შევეჯახეთ პროტონებსა და ანტიპროტონებს, ფხვიერ ნაწილაკებს, რომლებიც შედგება კვარკებისა და გლუონებისგან. Ისე მთავარი ამოცანა- ხაზი გავუსვა ჰიგსის დაბადებას მრავალი მსგავსი რეაქციის ფონზე. LHC გუნდებს აქვთ მსგავსი პრობლემა.

უხილავი მხეცების კვალი

ჰიგსის ბოზონის დაბადების ოთხი ძირითადი გზა (როგორც ფიზიკოსები ამბობენ, არხები) არსებობს.

მთავარი არხი არის გლუონების (გგ) შერწყმა პროტონებისა და ანტიპროტონების შეჯახებისას, რომლებიც ურთიერთქმედებენ მძიმე ზედა კვარკების მარყუჟების მეშვეობით.
მეორე არხი არის ვირტუალური ვექტორული ბოზონების WW ან ZZ (WZ) შერწყმა, რომლებიც გამოიყოფა და შთანთქავს კვარკებს.
ჰიგსის ბოზონის წარმოების მესამე არხი არის ეგრეთ წოდებული ასოციაციური წარმოება (W- ან Z- ბოზონთან ერთად). ამ პროცესს ზოგჯერ უწოდებენ ჰიგსტრაჰლუნგი(გერმანული ტერმინის ანალოგიით ბრემსტრაჰლუნგი- bremsstrahlung).
და ბოლოს, მეოთხე არის ტოპ კვარკისა და ანტიკვარკის შერწყმა (ასოციაციური ქმნილება ზედა კვარკებთან ერთად, tt) გლუონების მიერ წარმოქმნილი ორი ზედა კვარკ-ანტიკვარკის წყვილიდან.


”2011 წლის დეკემბერში ახალი შეტყობინებები მოვიდა LHC-დან,” განაგრძობს დიმიტრი დენისოვი. - ისინი ეძებდნენ ჰიგსის დაშლას ზედა-კვარკი და მისი ანტიკვარკი, რომლებიც ანადგურებენ და გადაიქცევიან გამა კვანტებად, ან ორ Z 0 ბოზონად, რომელთაგან თითოეული იშლება ელექტრონად და პოზიტრონად ან მიონად და ანტიმუონად. მიღებული მონაცემები ვარაუდობს, რომ ჰიგსის ბოზონი იწევს დაახლოებით 124-126 გევ სიჩქარით, მაგრამ ეს საკმარისი არ არის საბოლოო დასკვნების გამოსატანად. ახლა, როგორც ჩვენი თანამშრომლობა, ისე ფიზიკოსები CERN-ში აგრძელებენ ექსპერიმენტების შედეგების ანალიზს. არ არის გამორიცხული, ჩვენც და ისინიც მალე მივიდეთ ახალ დასკვნამდე, რომელიც 4 მარტს იქნება წარმოდგენილი იტალიის ალპებში გამართულ საერთაშორისო კონფერენციაზე და მაქვს განცდა, რომ იქ არ მოგბეზრდებათ“.

ჰიგსის ბოზონი და სამყაროს დასასრული

ასე რომ, წელს შეიძლება ველოდოთ ან სტანდარტული მოდელის ჰიგსის ბოზონის აღმოჩენას, ან მის, ასე ვთქვათ, გაუქმებას. რა თქმა უნდა, მეორე ვარიანტი შექმნის ახალი ფიზიკური მოდელების საჭიროებას, მაგრამ ეს შეიძლება მოხდეს პირველ შემთხვევაშიც! ყოველ შემთხვევაში, ასე ფიქრობს ამ დარგის ერთ-ერთი ყველაზე ავტორიტეტული ექსპერტი, ლონდონის კინგს კოლეჯის პროფესორი ჯონ ელისი. მისი აზრით, ჰიგსის ბოზონის (არაუმეტეს 130 გევ მასიური) აღმოჩენა უსიამოვნო პრობლემას შეუქმნის კოსმოლოგიას. ეს ნიშნავს, რომ ჩვენი სამყარო არასტაბილურია და ოდესმე (შესაძლოა ნებისმიერ მომენტში) გადავა ახალ მდგომარეობაში ნაკლები ენერგიით. მაშინ სამყაროს აღსასრული მოხდება - ძალიან სრული მნიშვნელობაეს სიტყვა. ჩვენ მხოლოდ იმის იმედი გვაქვს, რომ ან ჰიგსის ბოზონი არ მოიძებნება, ან ელისი ცდება, ან სამყარო ცოტათი დააყოვნებს თვითმკვლელობას.

ბარიონები (ბერძნულიდან "baris" - მძიმე) არის მძიმე ელემენტარული ნაწილაკები, ძლიერ ურთიერთქმედება ფერმიონები, რომლებიც შედგება სამი კვარკისგან. ყველაზე სტაბილური ბარიონებია პროტონი და ნეიტრონი. ძირითადი ბარიონებია: პროტონი (uud), ანტიპროტონი, ნეიტრონი (ddu), ანტინეიტრონი, ლამბდა ჰიპერონი, სიგმა ჰიპერონი, xi ჰიპერონი, ომეგა ჰიპერონი.

საერთაშორისო თანამშრომლობის DZero-ს თანამშრომლებმა Fermi National Accelerator Laboratory-ში, რომელიც აშშ-ს კვლევითი ცენტრების ნაწილია, აღმოაჩინეს ახალი ელემენტარული ბარიონის ნაწილაკი. ნაწილაკი, რომელსაც ეწოდება "xi-bi-minus baryon" (Ξ-b), უნიკალურია თავისებურად. ეს არ არის მხოლოდ კიდევ ერთი ბარიონი, რომელიც შეიცავს b-კვარკს, არამედ პირველი ნაწილაკი, რომელიც შეიცავს სამი სხვადასხვა ოჯახის სამ კვარკს - d-კვარკს, s-კვარკს და b-კვარკს.

მას ასევე აქვს სხვა სახელი - "კასკად-ბი". ბარიონი ატარებს უარყოფით მუხტს და აქვს მასა პროტონზე დაახლოებით ექვსჯერ მეტი (ნაწილაკების მასა 5,774±0,019 გევ).

ახალი ნაწილაკების დასარეგისტრირებლად მეცნიერებს მოუწიათ ამაჩქარებლის მუშაობის ხუთი წლის განმავლობაში კვალი გაანალიზებულიყვნენ. შედეგად, შესაძლებელი გახდა 19 მოვლენის აღმოჩენა, რომლებიც მიუთითებდნენ ახალი ბარიონის ფორმირებაზე.

მანამდე მეცნიერებმა უკვე მიიღეს ბარიონი, რომელიც შედგებოდა სამი განსხვავებული კვარკისგან - ლამბდა-ბი ბარიონი, რომელიც შედგება u-, d- და b- კვარკებისგან, მაგრამ ის შეიცავს კვარკების მხოლოდ ორ თაობას (იხ. ჩანართი).

ამრიგად, მაღალი ენერგიის ფიზიკის ისტორიაში პირველად აღმოაჩინეს ბარიონი, რომელიც შედგება სამი თაობის ან ოჯახის კვარკებისგან. ბი-კასკადი შედგება ერთი d კვარკისგან ("ქვემოთ" კვარკი, რომელიც ეკუთვნის პირველ ოჯახს), ერთი s-კვარკი ("უცნაური" კვარკი, მეორე ოჯახი) და ერთი b კვარკი ("ლამაზი" კვარკი. მესამე ოჯახი). ამიტომაა, რომ ახალი ნაწილაკი Ξ-b მართლაც უნიკალურია.

საინტერესოა, რომ მიუხედავად იმისა, რომ თანამშრომლობა დაფუძნებულია Fermilab-ში, რომელსაც აქვს ძლიერი Tevatron ამაჩქარებელი, ამჟამინდელი აღმოჩენა გაკეთდა ევროპაში - დიდ ელექტრონულ-პოზიტრონის კოლაიდერზე CERN-ში (LEP).

ამრიგად, მეცნიერები აგრძელებენ ძიებას ბარიონის პირამიდის „მეორე სართულზე“ და აღმოაჩენენ ბარიონებს, რომლებიც შეიცავს ერთ „ძვირფას“ ან „ქვედა“ კვარკს (b).

პირველად ასეთი ნაწილაკები მიღებულიასევე ფერმილაბის გუნდი. გასულ წელს CDF International Collaboration-მა, რომელიც ატარებს ექსპერიმენტებს აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტის ფერმის ეროვნულ ამაჩქარებლის ლაბორატორიაში, გამოაცხადა ორი ახალი ელემენტარული ნაწილაკის აღმოჩენა, რომლებიც მიეკუთვნება ბარიონების კლასს, ნაწილაკებს ერქვა Σ+b და Σ-b.

ექსპერიმენტებში ფიზიკოსები პროტონებს შეეჯახნენ ანტიპროტონებს, რითაც აჩქარებდნენ მათ ტევატრონს, დღემდე ყველაზე ძლიერ ამაჩქარებელს.

ამ ამაჩქარებელზე ტარდება ექსპერიმენტები 1 ტევ ენერგიის მქონე პროტონების სხივის შეჯახებაზე იმავე ენერგიის ანტიპროტონების კონტრ სხივთან. ასეთ ენერგიასთან შეჯახებისას გაჩნდა b-კვარკი, რომელიც შემდეგ, პროტონებისა და ანტიპროტონების კვარკებთან ურთიერთქმედებით, წარმოქმნა ორი ახალი ნაწილაკი.

ექსპერიმენტმა დააფიქსირა 103 მოვლენა, რომლებიც დაკავშირებულია დადებითად დამუხტულთა დაბადებასთან u-u-b ნაწილაკები(Σ+b) და უარყოფითად დამუხტული 134 დაბადება d-d-b ნაწილაკები(Σ-b). ასეთი რაოდენობის მოვლენების გამოსავლენად მეცნიერებს მოუწიათ ტევატრონის მუშაობის ხუთი წლის განმავლობაში 100 ტრილიონი შეჯახების კვალის ანალიზი.

დაახლოებით 1000 წამიდან (თავისუფალი ნეიტრონისთვის) წამის უმნიშვნელო ნაწილამდე (10 -24-დან 10-22 წმ-მდე რეზონანსებისთვის).

ელემენტარული ნაწილაკების სტრუქტურასა და ქცევას სწავლობს ნაწილაკების ფიზიკა.

ყველა ელემენტარული ნაწილაკი ექვემდებარება იდენტურობის პრინციპს (სამყაროში ერთი და იმავე ტიპის ყველა ელემენტარული ნაწილაკი სრულიად იდენტურია ყველა თვისებით) და ნაწილაკ-ტალღური დუალიზმის პრინციპს (თითოეული ელემენტარული ნაწილაკი შეესაბამება დე ბროლის ტალღას).

ყველა ელემენტარულ ნაწილაკს აქვს ურთიერთკონვერტაციის თვისება, რაც მათი ურთიერთქმედების შედეგია: ძლიერი, ელექტრომაგნიტური, სუსტი, გრავიტაციული. ნაწილაკების ურთიერთქმედება იწვევს ნაწილაკების და მათი კოლექციების გარდაქმნას სხვა ნაწილაკებად და მათ კოლექციებად, თუ ასეთი გარდაქმნები არ არის აკრძალული ენერგიის კონსერვაციის, იმპულსის, კუთხური იმპულსის, ელექტრული მუხტის, ბარიონის მუხტის და ა.შ.

ელემენტარული ნაწილაკების ძირითადი მახასიათებლები:სიცოცხლე, მასა, სპინი, ელექტრული მუხტი, მაგნიტური მომენტი, ბარიონის მუხტი, ლეპტონის მუხტი, უცნაურობა, იზოტოპური სპინი, პარიტეტი, მუხტის პარიტეტი, G-პარიტეტი, CP-პარიტეტი.

კლასიფიკაცია

სიცოცხლის მანძილზე

  • სტაბილური ელემენტარული ნაწილაკები არის ნაწილაკები, რომლებსაც აქვთ უსასრულოდ ხანგრძლივი სიცოცხლე თავისუფალ მდგომარეობაში (პროტონი, ელექტრონი, ნეიტრინო, ფოტონი და მათი ანტინაწილაკები).
  • არასტაბილური ელემენტარული ნაწილაკები არის ნაწილაკები, რომლებიც იშლება სხვა ნაწილაკებად თავისუფალ მდგომარეობაში სასრულ დროში (ყველა სხვა ნაწილაკი).

წონის მიხედვით

ყველა ელემენტარული ნაწილაკი იყოფა ორ კლასად:

  • მასობრივი ნაწილაკები არის ნულოვანი მასის ნაწილაკები (ფოტონი, გლუონი).
  • ნაწილაკები ნულოვანი მასით (ყველა სხვა ნაწილაკი).

ყველაზე დიდი ზურგით

ყველა ელემენტარული ნაწილაკი იყოფა ორ კლასად:

ურთიერთქმედების ტიპის მიხედვით

ელემენტარული ნაწილაკები იყოფა შემდეგ ჯგუფებად:

რთული ნაწილაკები

  • ჰადრონები არის ნაწილაკები, რომლებიც მონაწილეობენ ყველა სახის ფუნდამენტურ ურთიერთქმედებაში. ისინი შედგება კვარკებისგან და, თავის მხრივ, იყოფა:
    • მეზონები არის ჰადრონები მთელი რიცხვის სპინით, ანუ ისინი არიან ბოზონები;
    • ბარიონები არის ჰადრონები ნახევრად მთელი რიცხვის სპინით, ანუ ფერმიონებით. ეს, კერძოდ, მოიცავს ნაწილაკებს, რომლებიც ქმნიან ატომის ბირთვს - პროტონს და ნეიტრონს.

ფუნდამენტური (უსტრუქტურო) ნაწილაკები

  • ლეპტონები არის ფერმიონები, რომლებსაც აქვთ წერტილოვანი ნაწილაკების (ანუ არაფრისგან შემდგარი) ფორმა 10 −18 მ რიგის მასშტაბებით. ისინი არ მონაწილეობენ ძლიერ ურთიერთქმედებებში. ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებებში მონაწილეობა ექსპერიმენტულად დაფიქსირდა მხოლოდ დამუხტული ლეპტონებისთვის (ელექტრონები, მიონები, ტაუ ლეპტონები) და არ შეინიშნებოდა ნეიტრინოებისთვის. ცნობილია ლეპტონის 6 ტიპი.
  • კვარკები არის ფრაქციულად დამუხტული ნაწილაკები, რომლებიც ჰადრონების ნაწილია. ისინი არ დაფიქსირდა თავისუფალ მდგომარეობაში (შეთავაზებულია შეზღუდვის მექანიზმი ასეთი დაკვირვების არარსებობის ასახსნელად). ლეპტონების მსგავსად, ისინი იყოფა 6 ტიპად და ითვლება უსტრუქტუროდ, თუმცა, ლეპტონებისგან განსხვავებით, ისინი მონაწილეობენ ძლიერ ურთიერთქმედებებში.
  • ლიანდაგი ბოზონები არის ნაწილაკები, რომელთა გაცვლის გზით ხდება ურთიერთქმედება:
    • ფოტონი არის ნაწილაკი, რომელიც ატარებს ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებას;
    • რვა გლუონი - ნაწილაკები, რომლებიც ატარებენ ძლიერ ძალას;
    • სამი შუალედური ვექტორული ბოზონი ვ + , ვ- და ზ 0, რომელიც მოითმენს სუსტ ურთიერთქმედებას;
    • გრავიტონი არის ჰიპოთეტური ნაწილაკი, რომელიც ატარებს გრავიტაციულ ძალას. გრავიტონების არსებობა, თუმცა ჯერ კიდევ ექსპერიმენტულად არ არის დადასტურებული გრავიტაციული ურთიერთქმედების სისუსტის გამო, საკმაოდ სავარაუდოა მიჩნეული; თუმცა გრავიტონი არ შედის ელემენტარული ნაწილაკების სტანდარტულ მოდელში.

ელემენტარული ნაწილაკების ზომები

ელემენტარული ნაწილაკების მრავალფეროვნების მიუხედავად, მათი ზომები ორ ჯგუფად ჯდება. ჰადრონების ზომები (როგორც ბარიონები, ასევე მეზონები) არის დაახლოებით 10 −15 მ, რაც ახლოსაა მათში შემავალ კვარკებს შორის საშუალო მანძილთან. ფუნდამენტური, უსტრუქტურო ნაწილაკების - ლიანდაგის ბოზონების, კვარკების და ლეპტონების - ზომები ექსპერიმენტულ შეცდომაში შეესაბამება მათ წერტილოვან ბუნებას (დიამეტრის ზედა ზღვარი არის დაახლოებით 10-18 მ) ( იხილეთ ახსნა). თუ შემდგომ ექსპერიმენტებში ამ ნაწილაკების საბოლოო ზომები არ არის აღმოჩენილი, მაშინ ეს შეიძლება მიუთითებდეს იმაზე, რომ ლიანდაგური ბოზონების, კვარკების და ლეპტონების ზომები ახლოსაა ფუნდამენტურ სიგრძესთან (რაც დიდი ალბათობით შეიძლება აღმოჩნდეს პლანკის სიგრძე ტოლი 1,6 10). −35 მ).

თუმცა უნდა აღინიშნოს, რომ ელემენტარული ნაწილაკის ზომა საკმაოდ რთული კონცეფციაა, რომელიც ყოველთვის არ შეესაბამება კლასიკურ ცნებებს. ჯერ ერთი, გაურკვევლობის პრინციპი არ იძლევა ფიზიკური ნაწილაკების მკაცრად ლოკალიზაციის საშუალებას. ტალღურ პაკეტს, რომელიც წარმოადგენს ნაწილაკს, როგორც ზუსტად ლოკალიზებული კვანტური მდგომარეობების სუპერპოზიციას, ყოველთვის აქვს სასრული ზომები და გარკვეული სივრცითი სტრუქტურა, ხოლო პაკეტის ზომები შეიძლება იყოს საკმაოდ მაკროსკოპული - მაგალითად, ელექტრონი ექსპერიმენტში ჩარევით ორზე. ნაპრალები „იგრძნობს“ ინტერფერომეტრის ორივე ჭრილს, გამოყოფილი მაკროსკოპული მანძილით. მეორეც, ფიზიკური ნაწილაკი ცვლის ვაკუუმის სტრუქტურას თავის ირგვლივ, ქმნის მოკლევადიანი ვირტუალური ნაწილაკების „ფარს“ - ფერმიონ-ანტიფერმიონის წყვილებს (იხ. ვაკუუმის პოლარიზაცია) და ბოზონებს, რომლებიც ატარებენ ურთიერთქმედებას. ამ რეგიონის სივრცითი ზომები დამოკიდებულია ნაწილაკების ლიანდაგზე და შუალედური ბოზონების მასებზე (მასიური ვირტუალური ბოზონების გარსის რადიუსი ახლოსაა მათ კომპტონის ტალღის სიგრძესთან, რაც, თავის მხრივ, უკუპროპორციულია მათთან. მასა). ამგვარად, ელექტრონის რადიუსი ნეიტრინოების თვალსაზრისით (მათ შორის შესაძლებელია მხოლოდ სუსტი ურთიერთქმედება) დაახლოებით უდრის W-ბოზონების კომპტონის ტალღის სიგრძეს, ~ 3 × 10 −18 მ და რეგიონის ზომებს. ჰადრონის ძლიერი ურთიერთქმედება განისაზღვრება ყველაზე მსუბუქი ჰადრონების, პი-მეზონის კომპტონის ტალღის სიგრძით (~ 10 −15 მ), რომელიც აქ მოქმედებს როგორც ურთიერთქმედების მატარებელი.

ამბავი

თავდაპირველად, ტერმინი „ელემენტარული ნაწილაკი“ ნიშნავდა რაღაც აბსოლუტურად ელემენტარულს, მატერიის პირველ აგურს. თუმცა, როდესაც 1950-იან და 1960-იან წლებში აღმოაჩინეს ასობით მსგავსი თვისებების მქონე ჰადრონები, გაირკვა, რომ ჰადრონებს მაინც აქვთ თავისუფლების შინაგანი ხარისხი, ანუ ისინი არ არიან ელემენტარული ამ სიტყვის მკაცრი გაგებით. ეს ეჭვი მოგვიანებით დადასტურდა, როდესაც გაირკვა, რომ ჰადრონები შედგება კვარკებისგან.

ამრიგად, ფიზიკოსები ცოტა უფრო ღრმად შევიდნენ მატერიის სტრუქტურაში: ლეპტონები და კვარკები ახლა მატერიის ყველაზე ელემენტარულ, წერტილოვან ნაწილებად ითვლება. მათთვის (გაზომვის ბოზონებთან ერთად) ტერმინი ” ფუნდამენტურინაწილაკები“.

სიმების თეორიაში, რომელიც აქტიურად განვითარდა 1980-იანი წლების შუა ხანებიდან, ვარაუდობენ, რომ ელემენტარული ნაწილაკები და მათი ურთიერთქმედება არის შედეგები. სხვადასხვა სახისგანსაკუთრებით მცირე "სიმების" ვიბრაცია.

სტანდარტული მოდელი

ელემენტარული ნაწილაკების სტანდარტული მოდელი მოიცავს ფერმიონების 12 არომატს, მათ შესაბამის ანტინაწილაკებს, აგრეთვე ლიანდაგის ბოზონებს (ფოტონები, გლუონები, ვ- და ზ-ბოზონები), რომლებიც ატარებენ ურთიერთქმედებას ნაწილაკებს შორის და 2012 წელს აღმოჩენილი ჰიგსის ბოზონი, რომელიც პასუხისმგებელია ნაწილაკებში ინერციული მასის არსებობაზე. თუმცა, სტანდარტული მოდელი ძირითადად განიხილება, როგორც დროებითი თეორია და არა ჭეშმარიტად ფუნდამენტური, რადგან ის არ შეიცავს გრავიტაციას და შეიცავს რამდენიმე ათეულ თავისუფალ პარამეტრს (ნაწილაკების მასები და ა.შ.), რომელთა მნიშვნელობები პირდაპირ არ გამომდინარეობს. თეორია. შესაძლოა, არის ელემენტარული ნაწილაკები, რომლებიც არ არის აღწერილი სტანდარტული მოდელით - მაგალითად, როგორიცაა გრავიტონი (ნაწილაკი, რომელიც ჰიპოთეტურად ატარებს გრავიტაციულ ძალებს) ან ჩვეულებრივი ნაწილაკების სუპერსიმეტრიული პარტნიორები. მთლიანობაში მოდელი აღწერს 61 ნაწილაკს.

ფერმიონები

ფერმიონის 12 არომატი იყოფა 3 ოჯახად (თაობად) 4 ნაწილაკისგან. მათგან ექვსი კვარკია. დანარჩენი ექვსი არის ლეპტონი, რომელთაგან სამი არის ნეიტრინო, ხოლო დანარჩენი სამი ატარებს ერთეულ უარყოფით მუხტს: ელექტრონი, მიონი და ტაუ ლეპტონი.

ნაწილაკების თაობები
Პირველი თაობა მეორე თაობა მესამე თაობა
ელექტრონი: e− მიონი: μ − ტაუ ლეპტონი: τ −
ელექტრონული ნეიტრინო: ν ე მიონის ნეიტრინო: ν μ ტაუ ნეიტრინო: ν τ (\displaystyle \nu _(\tau ))
უ-კვარკი ("მაღლა"): u c-quark ("მოხიბლული"): გ ტ-კვარკი ("მართალი"): ტ
d-quark ("ქვემოთ"): დ s-quark ("უცნაური"): ს ბ-კვარკი ("საყვარელი"): ბ

ანტინაწილაკები

ასევე არსებობს 12 ფერმიონული ანტინაწილაკი, რომლებიც შეესაბამება ზემოთ თორმეტ ნაწილაკს.

ანტინაწილაკები
Პირველი თაობა მეორე თაობა მესამე თაობა
პოზიტრონი: e+ დადებითი მიონი: μ + დადებითი ტაუ ლეპტონი: τ +
ელექტრონული ანტინეიტრინო: ν ¯ e (\displaystyle (\bar (\nu ))_(e)) მიონის ანტინეიტრინო: ν ¯ μ (\ჩვენების სტილი (\ბარი (\nu))_(\mu)) ტაუ ანტინეიტრინო: ν ¯ τ (\ ჩვენების სტილი (\ ბარი (\ nu ))_(\ tau ))
u- ანტიკური: u ¯ (\displaystyle (\bar (u))) გ- ანტიკური: c ¯ (\displaystyle (\bar (c))) ტ- ანტიკური: t ¯ (\displaystyle (\bar (t)))
დ- ანტიკური: d ¯ (\displaystyle (\bar (d))) ს- ანტიკური: s ¯ (\displaystyle (\bar (s))) ბ- ანტიკური: b ¯ (\displaystyle (\bar (b)))

კვარკები

კვარკები და ანტიკვარკები არასოდეს ყოფილა აღმოჩენილი თავისუფალ მდგომარეობაში – ეს ფენომენით აიხსნება

ალფა (ა) სხივები- დადებითად დამუხტული ჰელიუმის იონები (He++), რომლებიც ატომური ბირთვებიდან გამოფრინდებიან 14000-20000 კმ/სთ სიჩქარით. ნაწილაკების ენერგია არის 4-9 მევ. α-გამოსხივება შეინიშნება, როგორც წესი, მძიმე და უპირატესად ბუნებრივი რადიოაქტიური ელემენტებიდან (რადიუმი, თორიუმი და სხვ.). ალფა ნაწილაკების დიაპაზონი ჰაერში იზრდება ალფა გამოსხივების ენერგიის მატებასთან ერთად.

Მაგალითად, a- თორიუმის ნაწილაკები(Th232), რომელსაც აქვს 3,9 მევ ენერგია, ჰაერში მოძრაობს 2,6 სმ, ხოლო C რადიუმის a-ნაწილაკები 7,68 მევ ენერგიით, აქვთ 6,97 სმ დიაპაზონი. შთანთქმის მინიმალური სისქე, რომელიც საჭიროა ნაწილაკების სრული შთანთქმისთვის. ეწოდება ამ ნაწილაკების დიაპაზონი მოცემულ ნივთიერებაში. წყალსა და ქსოვილში ალფა ნაწილაკების დიაპაზონი არის 0,02-0,06 მმ.

ა-ნაწილაკებიისინი მთლიანად შეიწოვება ქსოვილის ქაღალდის ნაჭერით ან ალუმინის თხელი ფენით. Ერთ - ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებებიα- გამოსხივებას აქვს ძლიერი მაიონებელი ეფექტი. მოძრაობის გზის გასწვრივ, აირებში ალფა ნაწილაკი ქმნის იონების უზარმაზარ რაოდენობას. მაგალითად, ჰაერში 15° და 750 მმ წნევის დროს, ერთი ალფა ნაწილაკი წარმოქმნის 150,000-250,000 წყვილ იონს, რაც დამოკიდებულია მის ენერგიაზე.

მაგალითად, სპეციფიკური იონიზაცია ჰაერში a-ნაწილაკები რადონისგან 5,49 მევ ენერგიით არის 2500 იონური წყვილი 1 მმ გზაზე. იონიზაციის სიმკვრივე α-ნაწილაკების გზის ბოლოს იზრდება, ამიტომ გზის ბოლოს უჯრედების დაზიანება დაახლოებით 2-ჯერ მეტია, ვიდრე გზის დასაწყისში.

ფიზიკური თვისებებია-ნაწილაკებიგანსაზღვრავს სხეულზე მათი ბიოლოგიური ზემოქმედების თავისებურებებს და ამ ტიპის გამოსხივებისგან დაცვის მეთოდებს. გარე დასხივება არ წარმოადგენს საშიშროებას, რადგან საკმარისია წყაროდან რამდენიმე (10-20) სანტიმეტრის დაშორება ან ქაღალდის, ქსოვილის, ალუმინის და სხვა ჩვეულებრივი მასალებისგან დამზადებული მარტივი ეკრანის დაყენება, რათა გამოსხივება მთლიანად შეიწოვება.

Ყველაზე დიდი ა-სხივების საშიშროებაწარმოადგენს რადიოაქტიური ა-ემიტირებული ელემენტების შიგნით მიღებისა და დეპონირებისას. ამ შემთხვევებში, სხეულის უჯრედებისა და ქსოვილების პირდაპირი დასხივება ხდება a-სხივებით.

ბეტა (ბ) სხივები- ატომის ბირთვებიდან გამოდევნილი ელექტრონების ნაკადი დაახლოებით 100000-300000 კმ/წმ სიჩქარით. p-ნაწილაკების მაქსიმალური ენერგია 0,01-დან 10 მევ-მდე მერყეობს. b-ნაწილაკის მუხტი ნიშნით და სიდიდით ელექტრონის მუხტის ტოლია. რადიოაქტიური გარდაქმნები, როგორიცაა b-დაშლა, გავრცელებულია ბუნებრივ და ხელოვნურ რადიოაქტიურ ელემენტებს შორის.

ბ-სხივებიაქვთ საგრძნობლად უფრო დიდი შეღწევადობა ა-სხივებთან შედარებით. b- სხივების ენერგიიდან გამომდინარე, მათი დიაპაზონი ჰაერში მერყეობს მილიმეტრის ფრაქციებიდან რამდენიმე მეტრამდე. ამრიგად, ჰაერში 2-3 მევ ენერგიის მქონე b-ნაწილაკების დიაპაზონი 10-15 მ-ია, წყალსა და ქსოვილში კი ის იზომება მილიმეტრებში. მაგალითად, რადიოაქტიური ფოსფორის (P32) მიერ გამოსხივებული b-ნაწილაკების დიაპაზონი, რომლის მაქსიმალური ენერგიაა 1,7 მევ ქსოვილში, არის 8 მმ.

ბ-ნაწილაკი ენერგიით 1 მევ-ის ტოლია, შეუძლია შექმნას დაახლოებით 30000 იონური წყვილი ჰაერში მისი გზის გასწვრივ. b-ნაწილაკების მაიონებელი უნარი რამდენჯერმე ნაკლებია იმავე ენერგიის a-ნაწილაკების.

B- სხივების ზემოქმედებასხეულზე შეიძლება გამოვლინდეს როგორც გარეგანი, ასევე შინაგანი დასხივების დროს, თუ ორგანიზმში შედიან b-ნაწილაკების გამომყოფი აქტიური ნივთიერებები. გარე დასხივების დროს b- სხივებისგან დასაცავად აუცილებელია მასალებისგან (მინა, ალუმინი, ტყვია და სხვ.) დამზადებული ეკრანების გამოყენება. რადიაციის ინტენსივობა შეიძლება შემცირდეს წყაროდან მანძილის გაზრდით.

რისგან არის დამზადებული კერნელი? რა აერთიანებს ბირთვის ნაწილებს? გაირკვა, რომ არსებობენ უზარმაზარი ძალები, რომლებიც ბირთვის შემადგენელ ნაწილებს ერთად ატარებენ. როდესაც ეს ძალები განთავისუფლდება, გამოთავისუფლებული ენერგია ქიმიურ ენერგიასთან შედარებით უზარმაზარია, ეს იგივეა, რომ შევადაროთ ატომური ბომბის აფეთქება ტროტილის აფეთქებას. ეს აიხსნება იმით, რომ ატომური აფეთქება გამოწვეულია ბირთვის შიგნით არსებული ცვლილებებით, მაშინ როდესაც ტროტილის აფეთქების დროს მხოლოდ ატომის გარე გარსში არსებული ელექტრონები გადანაწილებულია.

რა არის ძალები, რომლებიც ატარებენ ნეიტრონებს და პროტონებს ბირთვში?

ელექტრული ურთიერთქმედება ასოცირდება ნაწილაკთან - ფოტონთან. ანალოგიურად, იუკავამ შესთავაზა, რომ პროტონსა და ნეიტრონს შორის მიზიდულ ძალებს აქვთ სპეციალური ველი და ამ ველის ვიბრაცია იქცევა ნაწილაკების მსგავსად. ეს ნიშნავს, რომ შესაძლებელია, ნეიტრონებისა და პროტონების გარდა, სამყაროში სხვა ნაწილაკებიც იყოს. იუკავამ შეძლო ამ ნაწილაკების თვისებების დადგენა ბირთვული ძალების უკვე ცნობილი მახასიათებლებიდან. მაგალითად, მან იწინასწარმეტყველა, რომ მათ უნდა ჰქონდეთ ელექტრონზე 200-300-ჯერ მეტი მასა. ოჰ, სასწაული!- ასეთი მასის ნაწილაკი კოსმოსურ სხივებში აღმოაჩინეს! თუმცა, ცოტა მოგვიანებით გაირკვა, რომ ეს საერთოდ არ იყო იგივე ნაწილაკი. მათ მას μ-მეზონი ან მიონი უწოდეს.

და მაინც, ცოტა მოგვიანებით, 1947 ან 1948 წელს, ნაწილაკი - π-მეზონი, ანუ პიონი - აღმოაჩინეს, რომელიც აკმაყოფილებდა იუკავას მოთხოვნებს. გამოდის, რომ ბირთვული ძალების მისაღებად, პროტონსა და ნეიტრონს უნდა დაემატოს პიონი. „მშვენიერია! - იძახით - ამ თეორიის დახმარებით ჩვენ ახლა ავაშენებთ კვანტურ ბირთვულ დინამიკას და პიონები მოემსახურებიან იმ მიზნებს, რისთვისაც ისინი იუკავამ შემოიტანა; ვნახოთ, მუშაობს თუ არა ეს თეორია და თუ ასეა, ყველაფერს აგიხსნით.” ფუჭი იმედები! აღმოჩნდა, რომ ამ თეორიის გამოთვლები იმდენად რთულია, რომ ჯერ ვერავინ შეძლო ამის გაკეთება და თეორიიდან რაიმე შედეგის გამოტანა, არავის გაუმართლა, რომ ეს ექსპერიმენტთან შედარება. და ეს თითქმის 20 წელია გრძელდება!

რაღაც არ მუშაობს თეორიასთან; ჩვენ არ ვიცით, მართალია თუ არა; თუმცა უკვე ვიცით, რომ მას რაღაც აკლია, რომ რაღაც დარღვევები იმალება მასში. სანამ თეორიას ვცდილობდით გამოვთვალოთ შედეგები, ექსპერიმენტატორებმა ამ დროის განმავლობაში რაღაც აღმოაჩინეს. ისე, იგივე μ-მეზონი, ანუ მიონი. და ჩვენ ჯერ კიდევ არ ვიცით, რისთვის არის ეს კარგი. კვლავ ბევრი "დამატებითი" ნაწილაკი აღმოაჩინეს კოსმოსურ სხივებში. დღეს უკვე 30-ზე მეტია, მაგრამ მათ შორის კავშირი ჯერ კიდევ ძნელი გასაგებია და გაუგებარია რა სურს მათგან ბუნებას და რომელი ვისზეა დამოკიდებული. ყველა ეს ნაწილაკი ჯერ კიდევ არ გვეჩვენება, როგორც ერთი და იგივე არსის სხვადასხვა გამოვლინება, და ის ფაქტი, რომ არსებობს განსხვავებული ნაწილაკების თაიგული, მხოლოდ ასატანი თეორიის გარეშე არათანმიმდევრული ინფორმაციის არსებობის ანარეკლია. კვანტური ელექტროდინამიკის უდაო წარმატებების შემდეგ - ბირთვული ფიზიკის ინფორმაციის გარკვეული ნაკრები, ცოდნის ნარჩენები, ნახევრად ექსპერიმენტული, ნახევრად თეორიული. ისინი ეკითხებიან, ვთქვათ, პროტონსა და ნეიტრონს შორის ურთიერთქმედების ბუნებას და ხედავენ რა გამოდის მისგან, რეალურად არ ესმით, საიდან მოდის ეს ძალები. აღწერილის მიღმა მნიშვნელოვანი წარმატებები არ ყოფილა.


მაგრამ ქიმიური ელემენტებიყოველივე ამის შემდეგ, ბევრი იყო და უცებ შესაძლებელი გახდა მათ შორის კავშირის დანახვა, რომელიც გამოხატულია მენდელეევის პერიოდული ცხრილით. ვთქვათ, კალიუმი და ნატრიუმი - მსგავსი ქიმიური თვისებების მქონე ნივთიერებები - ერთ სვეტშია ცხრილში. ასე რომ, ჩვენ შევეცადეთ აგვეშენებინა ისეთი ცხრილი, როგორიცაა პერიოდული ცხრილი ახალი ნაწილაკებისთვის. ერთი მსგავსი ცხრილი დამოუკიდებლად შემოგვთავაზა გელ-მანმა აშშ-ში და ნიშიჯიმამ იაპონიაში. მათი კლასიფიკაციის საფუძველია ახალი რიცხვი, როგორც ელექტრული მუხტი. იგი ენიჭება თითოეულ ნაწილაკს და ეწოდება მის „უცნაურობას“ S. ეს რიცხვი არ იცვლება (ისევე როგორც ელექტრული მუხტი) ბირთვული ძალების მიერ წარმოქმნილ რეაქციებში.

მაგიდაზე 2.2 აჩვენებს ახალ ნაწილაკებს. მათზე ჯერ დეტალურად არ ვისაუბრებთ. მაგრამ ცხრილი მაინც გვიჩვენებს, რამდენად ცოტა ვიცით ჯერ კიდევ. თითოეული ნაწილაკების სიმბოლოს ქვემოთ არის მისი მასა, გამოხატული გარკვეულ ერთეულებში, რომელსაც მეგაელექტრონვოლტი ეწოდება ან MeV (1 MeV არის 1,782 * 10 -27 გ). ჩვენ არ შევალთ ისტორიულ მიზეზებზე, რამაც აიძულა ამ ერთეულის შემოღება. უფრო მასიური ნაწილაკები ჩამოთვლილია ცხრილში. ერთ სვეტში არის ერთი და იგივე ელექტრული მუხტის ნაწილაკები, ნეიტრალური - შუაში, დადებითი - მარჯვნივ, უარყოფითი - მარცხნივ.

ნაწილაკები ხაზგასმულია მყარი ხაზით, „რეზონანსები“ ტირეებით. ზოგიერთი ნაწილაკი საერთოდ არ არის ცხრილში: არ არის ფოტონები და გრავიტონები, ძალიან მნიშვნელოვანი ნაწილაკები ნულოვანი მასით და მუხტით (ისინი არ ხვდებიან ბარიონ-მეზონ-ლეპტონის კლასიფიკაციის სქემაში), ასევე არ არის უახლესი რეზონანსები. (φ, f, Y* და ა.შ.). მეზონების ანტინაწილაკები მოცემულია ცხრილში, მაგრამ ლეპტონებისა და ბარიონების ანტინაწილაკებისთვის საჭირო იქნება ახალი ცხრილის შედგენა, ამ ცხრილის მსგავსი, მაგრამ მხოლოდ არეკული ნულოვანი სვეტის მიმართ. მიუხედავად იმისა, რომ ელექტრონის, ნეიტრინოს, ფოტონის, გრავიტონისა და პროტონის გარდა ყველა ნაწილაკი არასტაბილურია, მათი დაშლის პროდუქტები იწერება მხოლოდ რეზონანსებისთვის. ლეპტონების უცნაურობა ასევე არ არის ჩაწერილი, რადგან ეს კონცეფცია მათთვის არ გამოიყენება - ისინი არ ურთიერთობენ ძლიერ ბირთვებთან.

ნაწილაკებს, რომლებიც ნეიტრონსა და პროტონთან ერთად დგანან, ბარიონები ეწოდება. ეს არის „ლამბდა“ 1115,4 მევ მასით და სამი სხვა „სიგმა“, რომელსაც ეწოდება სიგმა-მინუს, სიგმა-ნულოვანი, სიგმა-პლუს, თითქმის იგივე მასებით. თითქმის ერთი და იგივე მასის (1-2% სხვაობა) ნაწილაკების ჯგუფებს მრავლობითი ეწოდება. მრავლობითში ყველა ნაწილაკს აქვს იგივე უცნაურობა. პირველი მულტიპლეტი არის წყვილი (ორმაგი) პროტონი - ნეიტრონი, შემდეგ არის ერთჯერადი (ერთი) ლამბდა, შემდეგ სამმაგი (სამი) სიგმა, ორმაგი xi და ერთეული ომეგა-მინუსი. 1961 წლიდან დაიწყო ახალი მძიმე ნაწილაკების აღმოჩენა. მაგრამ არის თუ არა ისინი ნაწილაკები? ისინი იმდენად ხანმოკლე ცხოვრობენ (ისინი ფუჭდებიან როგორც კი წარმოიქმნება), რომ უცნობია უნდა ვუწოდოთ მათ ახალი ნაწილაკები თუ მივიჩნიოთ ისინი „რეზონანსულ“ ურთიერთქმედებად მათ დაშლის პროდუქტებს შორის, ვთქვათ, Λ და π რაღაც ფიქსირებულ ენერგიაზე.

ბირთვული ურთიერთქმედებისთვის, ბარიონების გარდა, საჭიროა სხვა ნაწილაკები - მეზონები. ეს არის, პირველ რიგში, პეონის სამი სახეობა (პლუს, ნული და მინუს), რომლებიც ქმნიან ახალ სამეულს. ასევე ნაპოვნია ახალი ნაწილაკები - K-მეზონები (ეს არის K დუბლი+ და K 0 ). ყველა ნაწილაკს აქვს ანტინაწილაკი, თუ ნაწილაკი არ არის მისივე ანტინაწილაკი, ვთქვათ π.+ და π - - ერთმანეთის ანტინაწილაკები, a π 0 -საკუთარი ანტინაწილაკი. ანტინაწილაკები და კ- K +-ით და K 0 K 0-ით `. გარდა ამისა, 1961 წლის შემდეგ ჩვენ დავიწყეთ ახალი მეზონების, ანუ დალაგების მეზონების აღმოჩენა, რომლებიც თითქმის მყისიერად იშლება. ერთ-ერთ ასეთ კურიოზი ჰქვია ომეგა, ω, მისი მასა არის 783, იქცევა სამ პიონად; არის კიდევ ერთი წარმონაქმნი, საიდანაც მიიღება წყვილი პეონი.

როგორც ზოგიერთი იშვიათი დედამიწა ამოვარდა ძალიან წარმატებული პერიოდული ცხრილიდან, ასევე ზოგიერთი ნაწილაკი ამოვარდა ჩვენი ცხრილიდან. ეს ის ნაწილაკებია, რომლებიც არ ურთიერთქმედებენ ძლიერ ბირთვებთან, არ აქვთ საერთო ბირთვულ ურთიერთქმედებასთან და არ ურთიერთობენ ერთმანეთთან მჭიდროდ (ძლიერში იგულისხმება ურთიერთქმედების ძლიერი ტიპი, რომელიც იძლევა ატომურ ენერგიას). ამ ნაწილაკებს ლეპტონებს უწოდებენ; მათ შორისაა ელექტრონი (ძალიან მსუბუქი ნაწილაკი 0,51 მევ მასით) და მიონი (ელექტრონის მასაზე 206-ჯერ მეტი მასა). რამდენადაც ჩვენ შეგვიძლია ვიმსჯელოთ ყველა ექსპერიმენტიდან, ელექტრონი და მიონი განსხვავდებიან მხოლოდ მასით. მიონის ყველა თვისება, ყველა მისი ურთიერთქმედება არაფრით განსხვავდება ელექტრონის თვისებებისგან - მხოლოდ ერთია მეორეზე მძიმე. რატომ არის უფრო მძიმე, რა სარგებელი ექნება, არ ვიცით. მათ გარდა არის ნეიტრალური ტკიპა - ნეიტრინო, მასის ნულოვანი მასით. უფრო მეტიც, ახლა ცნობილია, რომ არსებობს ორი ტიპის ნეიტრინო: ზოგიერთი დაკავშირებულია ელექტრონებთან და სხვები დაკავშირებულია მიონებთან.

და ბოლოს, არის კიდევ ორი ​​ნაწილაკი, რომლებიც ასევე არ ურთიერთქმედებენ ბირთვებთან. ჩვენ უკვე ვიცით ერთი - ეს არის ფოტონი; და თუ გრავიტაციულ ველს ასევე აქვს კვანტური მექანიკური თვისებები (თუმცა გრავიტაციის კვანტური თეორია ჯერ არ არის შემუშავებული), მაშინ შესაძლოა არსებობს გრავიტონის ნაწილაკი მასით ნულოვანი.

რა არის "ნულოვანი მასა"? მასები, რომლებიც ჩვენ მოვიყვანეთ, არის მოსვენებულ მდგომარეობაში მყოფი ნაწილაკების მასები. თუ ნაწილაკს აქვს ნულოვანი მასა, ეს ნიშნავს, რომ ის ვერ ბედავს მოსვენებას. ფოტონი არასოდეს დგას, მისი სიჩქარე ყოველთვის 300000 კმ/წმ-ია. ჩვენ ასევე გავიგებთ ფარდობითობის თეორიას და შევეცდებით ჩავუღრმავდეთ მასის ცნების მნიშვნელობას.

ასე რომ, ჩვენ შევხვდით ნაწილაკების მთელ სისტემას, რომლებიც ერთად, როგორც ჩანს, მატერიის ძალიან ფუნდამენტური ნაწილია. საბედნიეროდ, ეს ნაწილაკები არ განსხვავდება ერთმანეთისგან მათი ურთიერთქმედებით. როგორც ჩანს, მათ შორის მხოლოდ ოთხი სახის ურთიერთქმედებაა. მოდით ჩამოვთვალოთ ისინი სიძლიერის კლების მიხედვით: ბირთვული ძალები, ელექტრული ურთიერთქმედება, (β-დაშლის ურთიერთქმედება და გრავიტაცია. ფოტონი ურთიერთქმედებს ყველა დამუხტულ ნაწილაკთან, რომელსაც ახასიათებს რაღაც მუდმივი რიცხვი 1/137. ამ კავშირის დეტალური კანონია ცნობილია - ეს არის კვანტური ელექტროდინამიკა. გრავიტაცია ურთიერთქმედებს ყველა ენერგიასთან, მაგრამ უკიდურესად სუსტი, ელექტროენერგიაზე ბევრად სუსტი. და ეს კანონი ცნობილია. შემდეგ არის ეგრეთ წოდებული სუსტი დაშლა: β-დაშლა, რის გამოც ნეიტრონი იშლება საკმაოდ ნელა. პროტონში, ელექტრონსა და ნეიტრინოში. აქ კანონი მხოლოდ ნაწილობრივ არის განმარტებული. და ეგრეთ წოდებულ ძლიერ ურთიერთქმედებას (მეზონის კავშირი ბარიონთან) აქვს ძალა ამ მასშტაბის ტოლი ერთიანობისა და მისი კანონი სრულიად ბუნდოვანია. თუმცა ცნობილია გარკვეული წესები, როგორიცაა ის, რომ ბარიონების რაოდენობა არ იცვლება არცერთ რეაქციაში.

მდგომარეობა, რომელშიც თანამედროვე ფიზიკა იმყოფება, მძიმედ უნდა ჩაითვალოს. ამ სიტყვებით შევაჯამებდი: ბირთვის გარეთ თითქოს ყველაფერი ვიცით; მასში მოქმედებს კვანტური მექანიკა, მისი პრინციპების დარღვევა არ დაფიქსირებულა.

ეტაპი, რომელზეც მთელი ჩვენი ცოდნა მოქმედებს, არის რელატივისტური სივრცე-დრო; შესაძლებელია გრავიტაციაც მასთან იყოს დაკავშირებული. ჩვენ არ ვიცით, როგორ დაიწყო სამყარო და არასდროს ჩაგვიტარებია ექსპერიმენტები, რათა ზუსტად გამოგვემოწმებინა ჩვენი იდეები სივრცე-დროის შესახებ მცირე დისტანციებზე, ჩვენ მხოლოდ ვიცით, რომ ამ მანძილების მიღმა ჩვენი შეხედულებები უტყუარია. შეიძლება ასევე დავამატოთ, რომ თამაშის წესები პრინციპულია კვანტური მექანიკა; და, რამდენადაც ჩვენ ვიცით, ისინი ვრცელდება ახალ ნაწილაკებზე არა უარესი, ვიდრე ძველი. ბირთვული ძალების წარმოშობის ძიება ახალ ნაწილაკებამდე მიგვიყვანს; მაგრამ ყველა ეს აღმოჩენა მხოლოდ დაბნეულობას იწვევს. ჩვენ არ გვაქვს სრული გაგება მათი ურთიერთდამოკიდებულების შესახებ, თუმცა მათ შორის უკვე დავინახეთ რამდენიმე გასაოცარი კავშირი. როგორც ჩანს, ჩვენ თანდათან ვუახლოვდებით სუბატომური ნაწილაკების სამყაროს გაგებას, მაგრამ უცნობია, რამდენად შორს გავიარეთ ეს გზა.