И заключительный аккорд умных слов - калибровочные бозоны. Как уже я выше написал, выделяют четыре типа фундаментальных взаимодействий. И народ стал копать и в эту сторону: а какова их природа? Особенно насторожило то, что при электромагнитном взаимодействии везде летают эти непонятные фотоны; именно обмениваясь ими, вещества получают или теряют энергию! А ну как у остальных взаимодействий так же? И понеслось: сильному взаимодействию приписали обмен частичками под названием "глюон" - именно ними обмениваются протоны, нейтроны и даже самые мелкие - кварки. Слабому взаимодействию тоже нашли своих "поводырей" - специальные три бозона, два из которых обозвали буквами W (одна с плюсом, другая с минусом), третьего - Z. (Не надо спрашивать, почему такие буквы, я и сам тут уже плохо понимаю.) Именно этими бозонами обмениваются, например, нейтрино - и именно благодаря ним удалось обнаружить эту "неуловимую" частичку. Наконец, гравитационному взаимодействию тоже приписывают обмен частичками - гравитонами. Но их пока не обнаружили, хоть и очень надеются.
Ну и гвоздь программы, о котором в школе уже не спрашивают, но которым звонят в уши последние года три уже много раз: бозон Хиггса! Да, эта штука отвечает за наличие массы у вещества. Но больше о нём мало что известно. Да, его получили на той самой здоровенной штуковине, которая заставила народ бежать в магазин за фомками, отращивать бороды, портить зрение (чтобы с чистой совестью надеть очки) и надевать защитные костюмы H.E.V. - Большой адронный коллайдер. Что такое адрон - я страшно ломаным языком объяснил (хоть что-нибудь можно понять?..), а "коллайдер" значит "сталкивающий", от английского "collide" = "сталкиваться". То есть в этом кольце сталкиваются разогнанные до сумасшедших скоростей частички типа тех же протонов: при их столкновении, как брызги, разлетаются во все стороны очень много более мелких частичек, все из которых подлежат изучению. Находится этот здоровенный аттракцион где-то под границей Франции и Швейцарии. Несмотря на устрашающие размеры (длина его окружности - 27 километров), частички там разгоняются до энергий, хоть и пугающих своими приставками - тераэлектронвольты! - но при этом толком и опасности не представляющих. Во-первых, 1 ТэВ - это один триллион электронвольт (10^12 эВ). В джоулях это будет примерно 10^-7 - одна десятимиллионная доля джоуля! Да даже два комара сталкиваются с большей энергией! Миниатюрные чёрные дыры, которыми обожают пугать, если и существуют, то их время существования будет очень мало, и они тупо не успеют ничего к себе притянуть - да хоть всю Землю попытаются засосать, времени у них слишком мало! Это как если бы бабочка-подёнка (которая живёт один день) попыталась бы выпить весь океан. Здесь примерно то же самое. Кто совсем-совсем боится - включаем голову; читаем всё, что пишут про коллайдер, фильтруем инфу через свой котелок, при необходимости спрашиваем о том или ином факте более умных товарищей. Каков итог - решить самостоятельно. Я для себя решил, что ничего архистрашного в этих экспериментах нет. А кто хочет бояться - тот боится.
Ну и хочется обойтись без тупых условностей, раздел "Вкратце и поумнее" здесь напишу не в виде тупых определений, а просто структуру - что за чем следовало. Чтобы не потеряться во всей этой гуще и толком разобраться, что из чего следует. Это самое главное.
Четыре вопроса, на которые ищем ответы здесь, и ответвления:
I. Что мешает протонам отталкиваться друг от друга при помощи кулоновских сил? (ответ: сильное взаимодействие.)
II. Что держит все частички ядра связанными вместе? (Энергия связи.) Изотопы получаются, если у того или иного химического элемента становится больше или меньше нейтронов.
III. Радиоактивность: альфа-, бета- и гамма-распад, деление ядер радиоактивных веществ. Что такое радиация и как с ней бороться, чем она плоха. Ядерный синтез: как производят электроэнергию при помощи ядерной реакции и как её можно использовать в военных целях - критическая масса и атомная бомба. И термоядерный синтез - как это можно устроить мирным и военным путём.
IV. Элементарные и фундаментальные частицы, что из чего состоит и как называется, два варианта, первый - по величине спина:
1) Фермионы: имеют полуцелый спин - например, это электрон, протон, нейтрон, нейтрино. (Нейтрино не участвует в сильном и электромагнитном взаимодействиях, зато участвует в ещё одном взаимодействии - слабом.)
2) Бозоны: имеют целый спин - например, это фотон или мезон.
Второй вариант - по типу взаимодействий:
1) Адроны: участвуют во всех четырёх типах взаимодействий.
1а) Барион: это адрон и фермион одновременно. Пример - протон, нейтрон.
1б) Мезон: это адрон и бозон одновременно. Мезонов всего несколько штук, отдельных "личных" названий, заканчивающихся на -он, не имеют.
2) Лептоны - не участвуют в сильных взаимодействиях. Пример - электрон, нейтрино. Причём электрозаряженные лептоны могут участвовать в электромагнитных взаимодействиях; могут ли неэлектрозаряженные так же делать - неизвестно, но скорее нет. Имеют вид точечных частиц.
3) Кварки - составные частички с дробным электрическим зарядом, из них состоят адроны. Участвуют в сильном взаимодействии. В свободном виде не встречаются.
4) Калибровочные бозоны - частички, обмен которыми отвечает за каждое из четырёх фундаментальных взаимодействий:
4а) Фотон - электромагнитное.
4б) Глюоны - сильное.
4в) W-, W+ и Z-бозоны - слабое.
4г) Гравитон - гравитационное, пока не открыт; только предполагается, что существует, но очень хотят найти - иначе вся теория рухнет!
4д) Бозон Хиггса.
Лирическое отступление: античастицы - частицы с отрицательной энергией, куча вопросов на тему "что да почему?", на которые современная физика ищет ответы, для ответа на некоторые из них построили Большой адронный коллайдер.
В заключение
Ну, во-первых, спасибо, что осилили всё это до конца. Обычно многобуквенная писанина вызывает жесточайшее отторжение и нежелание начать читать даже под дулом пистолета. И, во-вторых, ещё раз хочу предупредить: данный опус не панацея! Читай: если ты прочитаешь только это до конца, то будешь ещё не на 100% готов к сдаче физики. Потому что - увы, но факт - ещё раз повторюсь: физика тесно сплетена с математикой. Но в этой всей математике есть огромный плюс: если соображать головой, о чём именно идёт речь, какой закон тебя просят сформулировать, доказать и посчитать, то можно использовать не тупую зубрёжку, а немного соображалки и памяти: во-первых, помнить про размерность: если она соответствует, то формула на 75% правильная, в худшем случае нужно ещё какую-нибудь цифирь спереди подписать, на которую умножают; во-вторых, практически любую величину можно при должной сноровке представить глазами и сообразить головой, из чего более раннего её можно посчитать. Но и здесь есть один минус: как и в случае с математикой, здесь необходима практика. И, увы, более надёжного способа что-то понять (а не просто запомнить!), чем повторение и тупое задалбливание-забалтывание, ничего не изобрели.
Я очень надеюсь, что после прочтения всей этой кучи текста школьная физика стала хоть чуточку более понятной.
Время написания: 18 марта - 10 мая 2012.
© Copyright: Андрей Задумавшийся, 2013
Свидетельство о публикации на http://www.proza.ru/avtor/andront - №213072602125