Să spunem că ești transportat înapoi în timp, într-o cultură antică. Iar pe parcurs, cumva, uiți tot ce știai despre cosmologia modernă (nu te preocupa de detalii, e doar un artificiu narativ; prefă-te, dacă e nevoie, că e vorba de un tip foarte ciudat și selectiv de amnezie indus de dispozitivul de călătorie în timp). Nu contează unde sau când ajungi, atât timp cât este înainte de apariția metodei științifice moderne. Și să presupunem că această cultură în care ai fost aruncat, fie că este o civilizație mare și complexă, fie doar un mic grup de triburi, decide să te transforme în echivalentul lor de preot, șaman sau alt tip generic de lider religios.
Sunt oameni inteligenți și curioși, la fel de inteligenți și curioși ca oamenii de astăzi. Au observat multe lucruri ciudate despre universul din jurul lor. Văd Soarele și Luna descriind arcuri pe cer. Văd mii de mici puncte de lumină pe cer în fiecare noapte. Există munți, râuri și mări, pline de creaturi – unele prietenoase, altele nu prea. Au propriile lor legende și povești, transmise din generație în generație.
Și au câteva întrebări pentru tine. Mai exact, te întreabă, o, înțeleptule, ce este universul și de unde a venit totul. De ce sunt munții așa cum sunt, de ce sunt stelele așa cum sunt. De ce sunt oamenii aici și nu în altă parte. Și, la urma urmei, ce facem noi aici?
Felicitări, ești acum cosmologul local și trebuie să le spui noilor tăi oameni o poveste. O poveste a creației. În această poveste trebuie să explici originile universului, trebuie să explici conținutul și structura universului și trebuie să explici locul nostru în univers și relația noastră cu acesta.
- Detalii
- de: Paul Sutter
- Fizica nucleară şi fizica particulelor
Fotonii, particulele fundamentale ale câmpului electromagnetic care pătrunde universul, nu au masă. Nu au sarcină electrică. Pentru că se deplasează la limita cosmică de viteză, c, se spune că nu experimentează timpul.
Fotonii sunt cuantele de lumină care ne permit să observăm lumea din jurul nostru, aproape și de la mari distanțe.
- Detalii
- de: Iosif A.
- Fizica nucleară şi fizica particulelor
În 1980, Stephen Hawking a susținut prima sa prelegere ca „profesor Lucasian” la Universitatea din Cambridge. Prelegerea se intitula „Is the end in sight for theoretical physics?” („Se vede sfârșitul fizicii teoretice?”).
Hawking, care ulterior avea să-mi devină coordonator de doctorat, a prezis că o teorie a totului – care să unifice ramurile aflate în conflict ale relativității generale, ce descrie universul la scară mare, și mecanica cuantică, ce guvernează microcosmosul atomilor și particulelor – ar putea fi descoperită până la sfârșitul secolului al XX-lea.
Patruzeci și cinci de ani mai târziu încă nu există o teorie a totului definitivă.
- Detalii
- de: Marika Taylor
- Fizica nucleară şi fizica particulelor
Tabloul particulelor elementare
Un instrument matematic ingenios, cunoscut sub numele de „particule virtuale”, dezvăluie mecanismele ciudate și misterioase ale particulelor subatomice. Ce se întâmplă cu aceste particule în interiorul atomilor ar rămâne neexplicat fără acest instrument.
Calculele folosind particule virtuale prezic comportamentul bizar al particulelor subatomice cu o precizie atât de mare, încât unii oameni de știință cred că „trebuie să existe cu adevărat”.
- Detalii
- de: Dipangkar Dutta
- Fizica nucleară şi fizica particulelor
| GRAVITAȚIA | ELECTROMAGNETISMUL | FORȚA TARE | FORȚA SLABĂ |
Cel mai probabil surprinzător pentru cei nefamiliarizați cu subiectul, toate tipurile de schimbări cunoscute în univers pot fi explicate de doar patru forțe fundamentale.
Prima forță pe care fizicienii au ajuns să o înțeleagă a fost gravitația, care „atrage” orice lucru care are masă sau energie către alte obiecte cu masă sau energie.
- Detalii
- de: Iosif A.
- Fizica nucleară şi fizica particulelor
Fizica particulelor nu este, de fapt, despre particule și nici despre câmpuri, ci despre structură (relații, ce poate fi observat, cadrul matematic), crede filozoful Jonathan Bain într-un articol recent.
Câmp cuantic (reprezentare grafică). Vibrația câmpului, când atinge o anume energie, devine ceea ce numim „particulă”
În ciuda numelui, teoriile aflate în centrul fizicii moderne descriu o realitate în care ideea clasică de particule discrete, localizabile și numărabile se prăbușește, iar câmpurile nu stau nici ele mai bine.
A înțelege fizica particulelor înseamnă să renunți la aceste intuiții învechite și să accepți o viziune mai radicală: proprietățile pe care le asociem cu particulele sau câmpurile nu există în mod absolut, ci apar doar în anumite contexte (energii).
Ce stă, atunci, la baza realității? Nu obiectele, ci structura - relațiile, observabilele, cadrul matematic. Dacă există ceva fundamental, este posibil ca acel ceva să nu fie un „lucru” deloc.
- Detalii
- de: Iosif A.
- Fizica nucleară şi fizica particulelor
Fotonul - particula fundamentală a luminii este pe cât obișnuită aparent, pe atât de plină de surprize.
Câmp cuantic (reprezentare grafică). Vibrația câmpului, când atinge o anume energie, devine ceea ce numim „particulă”
Ceea ce fizicienii numesc fotoni, alții ar putea numi pur și simplu lumină. Cuante de lumină, fotonii sunt cele mai mici pachete posibile de energie electromagnetică. Dacă citești acest articol pe un ecran sau o pagină de carte, fluxurile de fotoni transportă imaginile cuvintelor către ochii tăi.
În știință, fotonii sunt folosiți pentru mult mai mult decât simpla iluminare.
- Detalii
- de: Amanda Solliday și Kathryn Jepsen
- Fizica nucleară şi fizica particulelor
Câmpul Higgs, reprezentare grafică
Întrebarea cu privire la cum ajung pariculele elementare să aibă masă este una dintre cele mai dificile întrebări din fizica particulelor. Explicațiile de pe Internet diferă, de la autor la autor, dar acestea sunt în cea mai mare parte ori superficiale, ori greșite.
Cele superficiale doar menționează că bosonul Higgs (ceea ce este greșit) sau câmpul Higgs (ceea ce este corect) dă masă particulelor. Nu se vorbește cum anume.
Dar bosonul Higgs este o particulă cu o viață extrem de scurtă, iar când spun „extrem”, nu folosesc ticul verbal specific multora azi. Odată creat, dispare aproape instananeu. De aceea a fost atât de dificil de creat și descoperit la LHC. Este atât de rar, că, cel mai probabil, nu există niciunul în galaxia noastră în acest moment! Nu apare spontan, ci este nevoie de energie, precum cea generată de coliziunea dintre protoni de la CERN (Organizația europeană pentru cercetare nucleară), Elveția.
Și nu, bosonul Higgs nu este implicat în crearea masei particulelor elementare. Prin urmare, invocarea bosonului Higgs în mecanismul masei particulelor elementare este greșită. Dar descoperirea bosonului ne-a dat certitudinea existenței câmpului Higgs, care este implicat în mecanismul masei particulelor elementare.
- Detalii
- de: Iosif A.
- Fizica nucleară şi fizica particulelor
Câmp cuantic (reprezentare grafică). Vibrația câmpului, când atinge o anume energie, devine ceea ce numim „particulă”
Odată cu descoperirea bosonului Higgs în urmă cu 12 ani ipoteza privind crearea masei ca urmare a interacțiunii particulelor elementare cu câmpul Higgs a prins consistență. Deși bosonul Higgs nu are nicio implicare în generarea masei particulelor, descoperirea acestuia a dezvăluit existența câmpului Higgs.
Dar 99% din masa vizibilă din univers nu are legătură cu câmpul Higgs. Cea mai mare parte a masei are la bază particule compuse, la modul general - atomii, dar, mai concret, masa protonilor și a neutronilor.
- Detalii
- de: Iosif A.
- Fizica nucleară şi fizica particulelor
Dezintegrarea unui neutron liber - în proton, electron și antineutrino
Dintr-un anumit punct de vedere, particulele sunt de două tipuri: elementare, precum fotonul sau electronul (care nu sunt compuse din alte particule), și complexe, precum protonul sau neutronul (care sunt compuse din alte particule).
Un aspect mai puțin discutat și, în consecință, mai puțin cunoscut este că unele particule elementare, deși nu sunt compuse din alte particule, se pot dezintegra, din acestea luând „naștere” alte particule elementare.
În acest articol o să discut despre două lucruri: de ce unele particule, elementare sau compuse, se dezintegrează (iar altele nu) și care sunt regulile pe care le urmează acestea atunci când se dezintegrează.
- Detalii
- de: Iosif A.
- Fizica nucleară şi fizica particulelor
Într-un videoclip recent fiziciana germană Sabine Hossenfelder vorbește despre mecanismele prin care particulele obțin masă. De regulă, atunci când se vorbește despre masă, se menționează particula Higgs. Această arată că, în fapt, comunicarea pe acest subiect, al masei particulelor, este incompletă și incorectă.
În fapt, pentru masa particulelor, spune aceasta, sunt responsabile două condensate, condensatul Higgs și condensatul pionic. Vedem imediat ce este cu acestea.
- Detalii
- de: Iosif A.
- Fizica nucleară şi fizica particulelor
Sunt particule elementare, precum fotonul sau gluonul, care nu au masă, dar sunt particule elementare, precum electronul sau quarcul, care au masă. De ce unele particule au masă și altele nu? Cum ajung particulele cu masă să aibă masă? Ce înseamnă, în fapt, să ai masă?
- Detalii
- de: Iosif A.
- Fizica nucleară şi fizica particulelor
Câmp cuantic (reprezentare grafică). Vibrația câmpului, când atinge o anume energie, devine ceea ce numim „particulă”
Teoria câmpurilor cuantice este una dintre cele mai de succes teorii din fizică, ce spune, în esență, că, în fapt, componentele fundamentale care alcătuiesc universul sunt câmpurile cuantice, nu particulele; particulele sunt doar vibrații localizate ale unor câmpuri cuantice care sunt distribuite în tot universul. Deși o teorie reușită, există o serie de dificultăți care îi fac pe fizicieni să creadă că teoria este incompletă din punct de vedere matematic.
Despre teoria câmpurilor cuantice am scris mai multe articole explicative de-a lungul timpului. Le puteți găsi aici.
- Detalii
- de: Iosif A.
- Fizica nucleară şi fizica particulelor
Protonul, ca o mare de quarcuri și anti-quarcuri
Credit: MIT/Jefferson Lab/Sputnik Animation
Ceea ce orice persoană educată știe este că materia este formată din molecule, care la rândul lor sunt formate din atomi. Atomii sunt alcătuiți din nucleu (adică protoni și neutroni), precum și electroni situați în exteriorul nucleului. Protonii și neutronii nu sunt particule elementare, ci sunt formate din quarcuri.
Protonii sunt particule cu sarcină electrică pozitivă. Explicația obișnuită cu privire la structura unui proton este aceea că acesta este alcătuit din trei quarcuri de două tipuri (două quarcuri up și un quarc down). Dar fizicienii descriu astăzi protonul ca fiind de o complexitate extraordinară, care are puține legături cu explicația „clasică” referitoare la cele trei quarcuri.
- Detalii
- de: Iosif A.
- Fizica nucleară şi fizica particulelor
Tabloul particulelor elementare
Din câte știm astăzi despre universul nostru, acesta este alcătuit în cea mai mare parte din energie întunecată (68%), apoi din materie întunecată (27%) și în proporție mai mică din materie (5%), pe care o mai numim „obișnuită”, ca să fim siguri că s-a înțeles la ce ne referim :)
- Detalii
- de: Iosif A.
- Fizica nucleară şi fizica particulelor
