Ядрена физика и физика на частиците

Бозонът на Хигс, химера или реалността?

Най-търсената частица в света продължава да се крие от най-мощния ускорител на частици. Знак, че неоткриваемият хигс бозон не съществува? Не толкова бързо. Засега това са добри причини да признаем, че частицата на Хигс просто се крие.

Асимптотична свобода

Откритието, за което през 2004 г. бе присъдена Нобеловата награда за физика, е от голямо значение за разбирането на теорията на една от основните сили на Природата - силната сила, сила, която събира най-малките частици материя, кварки.

Говорейки поетично за неутриното

През декември 1960 г. поетът Джон Ъпдайк публикува стихотворение за мистериозната частица, открита само преди няколко години, неутрино. Като започнем от стихотворението му, озаглавено „Космическа жлъчка“, ще разгледаме накратко странните свойства на тази частица.

Високоенергийни неутрино (1)

Човечеството изучава Вселената в продължение на хиляди години, гледайки завладяващото нощно небе, ръководено от видимата светлина, излъчвана от милиарди звезди и други космически явления. Нова научна област, неутринната астрономия, може да разкрие нови, неизвестни явления.

Как да анализираме сблъсъци на частици? (9)

След като ускорителят е изпомпал достатъчно енергия в своите частици, те се сблъскват или с мишена, или помежду си. Всеки от тези сблъсъци се нарича събитие. След това говорим за анализ на сблъсъци на частици.

Ускорение на частиците (8)

Чрез ускоряване на частиците физиците изстрелват два заека от огън: материята може да се изследва с още по-малки размери, а освен това могат да се създадат нови частици с още по-големи маси. Продължаваме да говорим за ускорение на частиците и различни видове ускорители.

Ускорители на частици. Откриване (7)

За да обясним как откриваме какво се случва в ускорителя на частици, нека разгледаме най-известния пример за тази схема за откриване: как възприемаме света. По принцип схемата се основава на източник, мишена и детектор.

Как се проверява теорията във физиката? (6)

Представихме различни аспекти на Стандартния модел и внимателно изследвахме света на субатомните частици. Цялата тази научна теория може да звучи като магия, но е важно да се разбере, че физиците не просто измислят всички тези неща.

Все още неразгадани мистерии (5)

Стандартният модел отговаря на много въпроси за структурата и стабилността на материята със своите шест вида кварки, шест вида лептони и четирите си сили. Но стандартният модел не е пълен, тъй като все още има много въпроси без отговор.

Разпадане и унищожаване на частици (4)

Чрез ядрен разпад атомното ядро ​​се разлага на по-малки ядра. Фундаменталните частици могат да се разлагат и на други частици. След това ще говорим за разпадане и унищожаване на частици.

Какво прави "Света" стабилен? (3)

Сега вярваме, че имаме ясна представа за състава на света: кварки и лептони. Така. какво ги държи заедно, какво прави света стабилен? Как материята взаимодейства с материята? След това за 4-те основни сили.

От какво е направен „Светът“? (2)

Всичко, започвайки с галактики, планини и завършвайки с молекули, се състои от кварки и лептони. Но това не е цялата история. Кварките се държат по различен начин от лептоните и за всеки вид материални частици има съответна антиматериална частица.

Какво е наистина фундаментално? (1)

Хората винаги са се чудили от какво е направен светът и какво го прави стабилен. Защо толкова много неща по света имат еднакви характеристики? В древна Гърция философите подозирали, че материята, от която е създаден светът, се състои от няколко основни елемента на природата.

Бозонът на Хигс и концепцията за масата

Когато е сутрин, вие се качвате на кантара и се надявате да показва по-малък брой от предния ден. Надявам се, че сте отслабнали. Теглото се дава заедно от количеството маса във вас и гравитационното привличане на Земята. Но какво дава маса на тялото ви?

Електромагнитно излъчване

Всички сме чували за рентгенови лъчи, гама лъчение, радиовълни, микровълни, но знаем ли точно какви са те? Всички имаме поне един стационарен, мобилен телефон или безжичен интернет достъп. Тези устройства са източници на радиация, но никой не може да каже колко точно са опасни за нашето здраве.

Няма съмнение, че навсякъде сме заобиколени от радиация. Проучванията през последните години показват много странични ефекти на радиацията. Известно е, че видимата светлина, излъчвана в обичайните количества от Слънцето или по същия начин от стационарния телефон, не представлява никакъв риск. Антените на мобилните телефони или радиостанции представляват риск за здравето, ако останем твърде дълго в тяхно присъствие, но не е ясно демонстрирано дали излъчваната от тях радиация е вредна или не в дългосрочен план.

Откъде започна всичко?

През 1819 г. датският физик Ханс Кристиан Ерстед открива, че магнитна игла (подобна на компас) може да бъде отклонена от проводник, свързан към източник на електрическо напрежение. По този начин той забелязва, че всяко тяло, пресичано от електрически ток, генерира магнитно поле и оттук следва, че всяко електрическо поле генерира магнитно поле.

По-късно, през 1831 г., английският физик Майкъл Фарадей получава нов резултат: променливо магнитно поле (а не константа, поради което на Фарадей са необходими 11 години, за да получи този резултат, с помощта на който днес се създава електрически ток) генерира електрическо поле, явление, известно днес като електромагнитна индукция. Той забеляза, че електрически ток може да бъде индуциран в проводник, без той да бъде свързан към източник на електрическо напрежение.

Шотландският физик Джеймс Максуел е този, който с помощта на набор от уравнения доказва съществуването на електромагнитни вълни през 1861 г., повлиян от резултатите на Майкъл Фарадей.

Резултат, получен при изучаването на тези уравнения, е електромагнитната вълна - процесът на разпространение (със скоростта на светлината) на електромагнитното поле. Немският физик Хайнрих Херц успява да произведе електромагнитни вълни през 1888 г., изграждайки осцилатор със силата да предава радиовълни. Херц демонстрира, че вълните имат способността не само да се предават в космоса, но и да се приемат, като откриват вълните с метална дъга (херцова антена). Херц обаче не продължи предаванията, защото искаше да докаже теорията на електромагнетизма, а не да развие начин на комуникация.

Повече от радиовълните

Херцианските вълни са изкуствени вълни (изкуствени вълни). Характерният размер на вълните е честотата. Когато слушаме радиостанция, знаем, че тя излъчва на определена честота, в зависимост от града. Има обаче ограничение на честотната скала за тези радиовълни, ограничение, което може да се види на изображението по-долу.

Видимата радиация се излъчва от Слънцето, звездите, лампите (или крушките) с нажежаеми нишки и се възприема от човешкото око. J.C. Максуел каза, че има „основателна причина да вярва, че светлината е форма на електромагнитно излъчване“. Основните причини са скоростта на разпространение на светлината във вакуум (равна на скоростта на разпространение на електромагнитни вълни - около 300 000 km/s), отражение, пречупване, смущения и дифракция на светлината (специфични за вълната явления).

Инфрачервеното лъчение има по-ниски честоти от видимите и обикновено се произвежда от нагрети тела. С тяхна помощ може да се измери температурата.

Ултравиолетовото лъчение има по-високи честоти от видимите и се произвежда от молекули и атоми от електрически разряд в газове. Силен известен източник на ултравиолетово лъчение е Слънцето. Но слънцето не излъчва само ултравиолетово лъчение, то се счита за опасно за човешкото тяло, когато озоновият слой е разрушен.

Рентгеновите лъчи, открити от Вилхелм Конрад Рьонтген, имат по-високи честоти от ултравиолетовото лъчение и днес се използват в медицината за правене на рентгенографии. Когато бомбардира метално тяло с ускорени електрони с високи скорости, Рьонтген открива, че то излъчва много силно излъчване и, без да знае вида на това излъчване, го нарича рентгеново лъчение. много високо електрическо напрежение бомбардира електрод (електрически проводник, през който токът навлиза или излиза от добра проводима среда).

С помощта на тази радиация може да се снима вътрешността на непрозрачното тяло. По този начин рентгеновите лъчи имат грандиозно приложение в медицината, чрез което лекарите могат да виждат вътре в човешкото тяло, без да прибягват до операция. Този „процес“ на заснемане на вътрешността на непрозрачно тяло се нарича рентгенова снимка.

С честоти по-високи от рентгеновите лъчи са гама-лъчения (γ-лъчение), излъчвани при ядрени процеси, като радиоактивно разпадане.

Последният вид радиация, с най-високи честоти, е космическото лъчение. Тези излъчвания се излъчват от небесни тела, като пулсари или квазари.

Опасност за здравето?

Устройствата, които всеки има в къщата днес, като микровълнова печка, стационарен или мобилен телефон, радио, телевизия или дори безжичен интернет са важни източници на радиация. Излъчваните от тях вълни индуцират вихрови течения в тъканите на тялото, с негативни ефекти, като обостряне на сърдечно-съдови заболявания, отслабване на нервната система, ендокринна, имунна или дори репродуктивна. Тези ефекти до голяма степен зависят от излъченото количество, интензивността на електромагнитното поле и продължителността на експозицията, но никой не може да каже колко опасни са те.

Катодно-лъчевите телевизори или компютърните монитори излъчват радиация поради електронни оръдия, които освежават екрана. Тази радиация в много големи количества може да причини очна дисфункция или метаболитни промени.

Мобилните телефони излъчват голямо количество радиация (особено в главата), когато нямат максимален сигнал и когато наберем телефонен номер - устройството увеличава мощността си на излъчване по време на набиране, за кратък период от време.

Съвременните стационарни телефони с докинг станция и преносима слушалка са непрекъснат излъчвател на радиация. Всъщност докинг станцията е най-силният източник на лъчение, излъчващо лъчение както когато телефонът се използва, така и когато не е.

Кабелният интернет излъчва незначителни количества радиация, което не се счита за опасно, но безжичният интернет или Bluetooth мрежите излъчват непрекъснато, дори когато връзката е неактивна.

В момента се полагат усилия за ограничаване на въздействието на радиацията върху живите организми, като например регулиране на допустимата интензивност на електромагнитното поле в зависимост от времето на експозиция на работното място или в дома.

Добре е да бъдем внимателни и да не държим мобилния телефон в джоба си много често, да не спим с него на главата си и да го използваме само когато имаме нужда. Също така е добре да стоите далеч от силните радио- и телевизионни антени и най-добре е да не стоите твърде близо до телевизора или монитора, който има електронно-лъчева тръба.

---