:: wikimiki.org ::

Fizika Delcev

Fizika delcev

Fízika osnovnih délcev je veja fizike, ki se ukvarja z osnovnimi gradniki snovi in sevanja ter interakcijami med njimi. Pogosto se zanjo uporablja tudi izraz fizika visokih energij (»visoke energije« se nanašajo na energijo interakcij; v režimu nizkih energij opisujemo kvazidelce v fiziki trdne snovi in fiziki kondenzirane snovi). Strogo gledano je izraz delec nekoliko zavajajoč. Predmet preučevanja fizike delcev so delci, za katere veljajo zakonitosti kvantne mehanike, in kot taki izražajo valovno-delčni dualizem - pri nekaterih poskusih se obnašajo kot delci, pri drugih kot valovanje. V teoriji jih ne opisujemo niti kot delce, niti kot valovanje, ampak kot vektorje stanja v abstraktnem Hilbertovem prostoru, kar opisuje kvantna teorija polja. Skladno z rabo v fiziki delcev pa bomo za predmete, kot so elektron ali foton, uporabljali izraz osnovni delec in se pri tem zavedali, da ima »delec« tudi valovne lastnosti. Sodobna fizika delcev preučuje delce, manjše od atoma. To so sestavni deli atoma, kot elektron, proton in nevtron (proton in nevtron sta pravzaprav tudi sama sestavljena iz po treh kvarkov), pa tudi delce, ki nastajajo pri jedrskih razpadih in sipanju, kot denimo foton, nevtrino ali mion. Mnogih od odkritih delcev v naravi ne najdemo prostih, ampak nastanejo pri trkih zelo hitrih delcev, pospešenih v pospeševalnikih. Vse do zdaj odkrite delce opiše kvantna teorija polja, imenovana standardni model, ki jo pogosto opisujejo kot največji dosežek fizike delcev. Model vsebuje 47 vrst osnovnih delcev, med katerimi nekateri nadalje tvorijo sestavljene delce, s čimer lahko opišemo na stotine delcev, manjših od atoma, ki so jih odkrili od 60. let 20. stoletja dalje. Standardni model se ujema z bolj ali manj vsemi dosegljivimi eksperimentalnimi podatki. Kljub temu večina fizikov, ki se ukvarja s fiziko delcev, meni, da predstavlja le nepopolni opis narave, in da ga bo sčasoma nadomestila splošnejša teorija. Meritve mase nevtrinov v zadnjih letih predstavljajo prve eksperimentalne podatke, ki odstopajo od standardnega modela. mase Fizika delcev je imela velik vpliv na filozofijo znanosti; veliko filozofov, pa tudi fizikov, je kritiziralo redukcionistične zamisli fizike delcev.

Zgodovina

Zamisel, da je snov sestavljena iz osnovnih delcev, izvira vsaj iz 6. stoletja pr. n. št.. Filozofsko doktrino »atomizma« so zagovarjali antični grški filozofi kot Levkip, Demokrit in Epikur. Čeprav je tudi Isaac Newton v 17. stoletju verjel, da je snov sestavljena iz delcev, pa je šele John Dalton leta 1802 prvi formalno izrazil, da je vse sestavljeno iz drobnih atomov. Periodni sistem Dimitrija Mendeljejeva iz leta 1869 je pomagal utrditi ta pogled na naravo, ki je prevladoval skozi vse 19. stoletje. Joseph John Thompson je bil prvi, ki je odkril, da atom sestavljajo lažji elektroni in težji protoni, Ernest Rutherford pa prvi, ki je s sipanjem ugotovil, da so protoni zbrani v kompaktnem atomskem jedru. Da bi razložili neujemanje med atomskim številom in masnim številom, so jedro sprva poskusili razložiti s protoni in vezanimi elektroni, kasneje pa so ugotovili, da jedro poleg protonov sestavljajo tudi nevtroni. Raziskave fizike jedra in kvantne mehanike v 20. stoletju so dosegle vrh z dokazi razcepa jedra in jedrskega zlivanja, ter s tem odprli celo novo področje ustvarjanja ene vrste atomov iz drugih. Alkimistični sen o pretvarjanju svinca v zlato je s tem postal teoretično mogoč (čeprav ekonomsko nesmiseln). Te teorije so pravilno predvidele tudi možnost jedrskega orožja. V poskusih s sipanjem v 1950-ih in 1960-ih so odkrili nepregledno množico novih, pretežno kratkoživih delcev, kar so nekateri poimenovali kar »živalski vrt delcev«. Strokovni izraz je postal neustrezen po določitvi standardnega modela v 1970-ih, ki je množico delcev razložil kot kombinacije razmeroma majhnega števila osnovnih delcev.

Standardni model elektrošibke in močne interakcije

Trenutno stanje razvrstitve osnovnih delcev imenujemo »standardni model«. Opisuje močno, šibko in elektromagnetno osnovno silo, ki jih posredujejo umeritveni bozoni. Slednji so foton, bozoni W^-, W⁺ in Z ter gluoni. Model poleg tega vsebuje še 24 osnovnih delcev, ki so osnovni gradniki snovi. Nazadnje predvideva tudi vrsto bozona, imenovano Higgsov bozon, ki pa še ni bila eksperimentalno potrjena.

Eksperimentalna fizika osnovnih delcev

Sodobna eksperimentalna fizika delcev zahteva gradnjo velikih in dragih pospeševalnikov, ki jih navadno zgradijo s sodelovanjem več držav. Največja središča eksperimentalne fizike delcev so:
- CERN, na francosko-švicarski meji blizu Ženeve. Glavna pogona sta [http://cern.web.cern.ch/CERN/Divisions/SL/lep2page.html LEP] (Large Electron Positron collider, veliki trkalnik elektronov in pozitronov, zdaj že razdrt) in [http://lhc.web.cern.ch/lhc/ LHC] (Large Hadron Collider, veliki trkalnik hadronov, v gradnji)
- DESY, v Hamburgu, Nemčija. Glavni objekt je HERA, kjer trkajo elektrone in protone.
- SLAC, (Stanford Linear Accelerator, Stanfordski linearni pospeševalnik) Palo Alto, ZDA. Glavni pogon je PEP-II, kjer trkajo elektrone in pozitrone.
- Fermilab, pri Chicagu, ZDA. Glavni pogon je Tevatron, kjer trkajo protone in antiprotone.
- Brookhaven National Laboratory, v Long Islandu, ZDA. Glavni objekt je [http://www.rhic.bnl.gov Relativistic Heavy Ion Collider, relativistični trkalnik težkih ionov], kjer trkajo težke ione kot npr. Au in protone. Poleg naštetih je po svetu še veliko manjših pospeševalnikov.

Teoretična fizika osnovnih delcev

Na podlagi poskusov poskušajo teoretični fiziki razviti model, teoretično ozadje in matematična orodja, s katerimi bi lahko razumeli izide današnjih poskusov in predvideli izide novih. Trenutno je v uporabi standardni model, za katerega pa že postaja jasno, da ne opisuje vseh pojavov, na primer mase nevtrinov. Ena od nalog teoretikov je tudi združitev splošne teorije relativnosti in kvantne mehanike, ki je zaenkrat še nedosegljiva. Znani pristopi posegajo na področje teorije strun in membran, ki namesto delcev za osnovne gradnike snovi jemljejo nihanja strun ali membran. Znanstveniki si prizadevajo postaviti veliko teorijo poenotenja, ki bi združila vse štiri osnovne sile v eno, končni cilj pa je tako imenovana teorija vsega (Theory of Everything), ki bi popolnoma pojasnila in povezala vse fizikalne pojave.

Ugovori proti redukcionistični naravi fizike delcev

Tudi znotraj fizike se pojavljajo ugovori ob ekstremnem redukcionističnem pristopu fizike delcev, ki poskuša vse pojasniti z osnovnimi delci in interakcijami med njimi. Tovrstne ugovore navadno sprožajo raziskovalci fizike trdne snovi. Ti ne ugovarjajo veljavnosti standardnega modela, poudarjajo pa, da eksperimentalno preverjanje in izboljševanje modela ni niti približno tako pomembno kot preučevanje lastnosti, ki izhajajo iz medsebojne interakcije večjega števila atomov ali molekul. Ti kritiki trdijo, da tudi popolno poznavanje osnovnih delcev ne bo dalo popolnega razumevanja atomov in molekul, razumevanja, za katere menijo, da so za vsakdanje življenje pomembnejše. Redukcionisti običajno odvračajo, da je ves napredek znanosti vključeval določeno mero redukcionizma.

Fizika delcev in javna politika

Za sodobno eksperimentalno fiziko delcev so potrebni ogromni pospeševalniki delcev, katerih gradnja stane na milijarde evrov ali dolarjev, večinoma proračunskega denarja. Raziskave v fiziki delcev zato neogibno vsebujejo tudi politiko in stike z javnostmi. Mnogi namreč dvomijo, da mogoči napredek upravičuje porabljena sredstva, in trdijo, da fizika delcev odžira sredstva, ki bi jih lahko učinkoviteje uporabili pri pomembnejših raziskavah ali izobraževanju. Leta 1993 je ameriški kongres s podobnimi argumenti ustavil izgradnjo pospeševalnika SSC, po tem, ko sta bili za njegovo gradnjo že porabljeni dve milijardi dolarjev. Mnogi raziskovalci, tako nasprotniki kot zagovorniki SSC, menijo, da je bila odločitev v dobršni meri povezana s koncem hladne vojne, s čimer znanstveno tekmovanje s Sovjetsko zvezo ni več moglo služiti kot argument za sredstva, porabljena za gradnjo SSC. Nekateri v znanstveni srenji menijo tudi, da so na fiziko delcev negativno vplivali tudi demografski kazalci. Verjamejo, da vse starejša populacija v razvitih državah raje kot za osnovne raziskave fizike delcev, ki bodo morda obrodile uporabne rezultate v tehniki šele čez desetletja, usmerja javna sredstva za znanost na področje zdravstva, kjer so otipljivi rezultati na voljo prej. Povrh tega so mnogi nasprotniki SSC dvomili v sposobnost, da tako velik projekt financira ena sama država, in pripisujejo neuspeh SSC premajhni pripravljenosti za iskanje mednarodne podpore. Zagovorniki eksperimentalne fizike delcev nasprotno trdijo, da bazične raziskave zaslužijo primerno financiranje, saj z njimi posredno pridobijo tudi druge veje znanosti. Poudarjajo, da gradnja pospeševalnikov danes zahteva mednarodno sodelovanje in dvomijo, da so sredstva, ki niso namenjena gradnji pospeševalnikov, v resnici porabljena za druge znanstvene ali izobraževalne namene.

Literatura

- Janez Strnad, Iz takšne so snovi kot sanje: od atomov do kvarkov, Mladinska knjiga, Ljubljana, 1988.

Zunanje povezave

- [http://www.kvarkadabra.net/index.html?/snov/teksti/fizika_delcev.htm Jure Zupan, Fizika osnovnih delcev, Kvarkadabra, 2000.]
- [http://www.kvarkadabra.net/index.html?/snov/teksti/eksperiment_stoletja.html Tadej Mali, Eksperiment za novo tisočletje: O gradnji velikega hadronskega trkalnika, Kvarkadabra, 1999.]
- [http://library.advanced.org/10380/ Interaktivni sprehod skozi atom]
- [http://ParticleAdventure.org Več podrobnosti in novice iz fizike delcev ]
- [http://www.singinst.org/GISAI/meta/glossary.html GISAI glossary, Yudkowsky]
- [http://www.bu.edu/wcp/Papers/Reli/ReliGrue.htm »Philosophy Redivivus? Science, Ethics, and Faith«]
- [http://www.schoolscience.co.uk/content/4/physics/particles/particlesdiscover1.html Zgodovina fizike delcev]
- Uvod v fiziko delcev (Matthew Nobes, Kuro5hin): [http://www.kuro5hin.org/story/2002/5/1/3712/31700 Part 1], [http://www.kuro5hin.org/story/2002/5/14/19363/8142 Part 2], [http://www.kuro5hin.org/story/2002/7/15/173318/784 Part 3a], [http://www.kuro5hin.org/story/2002/8/21/195035/576 Part 3b] Kategorija:Jedro in osnovni delci ja:素粒子物理学 ko:입자물리학

Fizika

Fízika (grško φυσικός: fysikós - naraven, iz φύσις: fysis - narava) je znanstvena veda o naravi v najširšem pomenu. Fizika preučuje obnašanje snovi v prostoru in času in njeno vzajemno delovanje. Fizikalne teorije se navadno izražajo z matematičnimi zvezami. Uveljavljenim fizikalnim teorijam pravimo tudi fizikalni zakoni. Fizika pojasnjuje fizikalne pojave in pri tem uporablja fizikalne količine. Fizika je povezana z drugimi naravoslovnimi vedami, še posebej s kemijo, biofiziko in fiziologijo. fiziologijo Skupščina Organizacije združenih narodov je proglasila leto 2005 za Svetovno leto fizike.

Kratek pregled fizike

Osrednje fizikalne teorije
Klasična mehanika -- Mehanika tekočin -- Termodinamika -- Statistična mehanika -- Elektrika in magnetizem -- Posebna teorija relativnosti -- Splošna teorija relativnosti -- Kvantna mehanika -- Kvantna teorija polja -- Standardni model
Predlagane teorije
Teorija vsega -- Teorija velikega poenotenja -- Zančna kvantna gravitacija -- M-teorija -- Samonastalost
Mejne teorije
Dinamična teorija gravitacije -- Hladna fuzija -- Obratni sistem teorije -- Orgonska energija -- Svetlobni eter -- Teorija mirujočega stanja
Pojmi
Snov -- Antimaterija -- Osnovni delec -- Bozon -- Fermion Simetrija -- Gibanje -- Ohranitveni zakon - Masa -- Energija -- Gibalna količina -- Vrtilna količina -- Spin Čas -- Prostor -- Razsežnost -- Prostor-čas -- Dolžina -- Hitrost -- Sila -- Navor Valovanje -- Valovna funkcija -- Kvantna prepletenost -- Harmonični oscilator -- Magnetizem -- Elektrika -- Elektromagnetno sevanje -- Temperatura -- Entropija -- Fizikalna informacija Fazni prehod -- Kritični pojavi -- Spontani zlom simetrije -- Superprevodnost -- Supertekočnost -- Kvantni fazni prehod
Osnovne sile
Gravitacijska sila -- Elektromagnetna sila -- Šibka jedrska sila -- Močna jedrska sila
Osnovni delci
Atom -- Proton -- Nevtron -- Elektron -- Nevtrino -- Kvark -- Foton -- Gluon -- Bozon W -- Bozon Z -- Graviton -- Delčno sevanje
Področja fizike
Astrofizika -- Atomska in molekulska fizika -- Računska fizika -- Fizika goste snovi -- Fizika nizkih temperatur -- Dinamika tekočin -- Fizika polimerov -- Optika -- Fizika snovi -- Jedrska fizika -- Fizika plazme -- Fizika delcev
Metode
Znanstvena metoda -- Fizikalna količina -- Merjenje -- Merilne naprave -- Razsežnostna analiza -- Statistika
Tabele
Seznam fizikalnih zakonov -- Osnovne fizikalne konstante -- Osnovne enote SI -- Izpeljane enote SI -- Predpone SI -- Pretvorba med enotami
Zgodovina in svet fizikov
Zgodovina fizike -- Znani fiziki -- Slovenski fiziki -- Nobelova nagrada za fiziko -- Heinemannova nagrada za matematično fiziko -- Diracova medalja -- Diracova medalja in nagrada -- Pomerančukova nagrada -- Fizikalne ustanove -- Poučevanje fizike in izobraževanje
Vrste fizike
Teoretična fizika -- Eksperimentalna fizika -- Matematična fizika -- Statistična fizika --
Sorodna področja
Astronomija in astrofizika -- Biofizika -- Znanost o snoveh -- Elektronika -- Tehnika -- Medicinska fizika -- Fiziologija

Glej tudi

- nerešeni problemi v fiziki,
- seznam fizikalnih vsebin. ----

Zunanje povezave

Fizikalna društva

- Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije (DMFA): http://www.dmfa.si/
- Kvarkadabra: http://www.kvarkadabra.net/
- Evropsko fizikalno društvo (EPS): http://www.eps.org/
- Združeno fizikalno društvo ruske federacije: http://www.uniphys.ru/
- Ameriško fizikalno društvo (APS): http://www.aps.org/

Fizikalne izobraževalne ustanove

- Fakulteta za matematiko in fiziko (FMF), Ljubljana: http://www.fmf.uni-lj.si/
- Fakulteta za naravoslovje in matematiko (FNM), Maribor: v ustanavljanju
- Politehnika, Nova Gorica: http://www.p-ng.si/
- Mednarodna podiplomska šola Jožefa Stefana, Ljubljana: http://www.mps.si/
- Oddelek za fiziko, Teksaško vseučilišče, Austin: http://www.ph.utexas.edu/
- Oddelek za fiziko, Univerza Columbia, New York: http://columbia-physics.net/
- Oddelek za fiziko, Univerza v Princetonu: http://physics.princeton.edu/

Fizikalni inštituti

- Inštitut Jožef Stefan (IJS), Ljubljana: http://www.ijs.si/
- Mednarodni fizikalni inštitut (IoP), Bristol: http://www.iop.org/
- Inštitut za teoretično in eksperimentalno fiziko Alihanova (ИТЭФ/ITEP), Moskva: http://www.itep.ru/ ИТЭФ/ITEP
- Ameriški fizikalni inštitut (AIP): http://www.aip.org/
- Kavlijev inštitut za teoretično fiziko (KITP), Univerza Kalifornije, Santa Barbara: http://www.kitp.ucsb.edu/
- Inštitut za teoretično fiziko Perimeter, Waterloo: http://www.perimeterinstitute.com/
- Inštitut za strune, kozmologijo in fiziko astrodelcev (ISCAP), Univerza Columbia, New York: http://www.iscap.columbia.edu/

Fizikalna središča

- Središče za uporabno matematiko in teoretično fiziko (CAMTP), Maribor: http://www.camtp.uni-mb.si/
- Mednarodno središče za teoretično fiziko Abdusa Salama (ICTP), Trst: http://www.ictp.it/
- Evropska organizacija za jedrske raziskave (CERN), Ženeva: http://www.cern.ch/
- High Energy Accelerator Research Organization (KEK), Cukuba: http://www.kek.jp/ Kategorija:Naravoslovje
- als:Physik ja:物理学 ko:물리학 ms:Fizik simple:Physics th:ฟิสิกส์ zh-min-nan:Bu̍t-lí-ha̍k

Snov

Snóv je po sodobnem pogledu vsaka znanstveno opazljiva entiteta. Po navadi se definicija snovi omeji na tiste entitete, ki jih raziskuje fizika. Definicija, ki ji tukaj sledimo, opredeljuje snov kot najmanjše, najbolj osnovne entitete, ki se pojavljajo v fiziki. Zaradi tega lahko na snov gledamo kot gradivo, ki ga sestavljajo delci, ki so fermioni in zanje velja Paulijevo izključitveno načelo, po katerem dva ferminona ne moreta biti v istem kvantnem stanju. V skladu s tem načelom vsi delci, ki sestavljajo snov, niso v svojih najnižjih energijskih stanjih in tako stabilne strukture s fermioni lahko obstojijo. Poleg tega Paulijevo izključitveno načelo zagotavlja da dva dela snovi v istem času ne bosta na istem kraju in bosta celo trčila med seboj, z razliko od svetlobe, ki ne reagira s snovjo. Snov, ki jo običajno opazujemo, je v obliki kemijskih spojin, polimerov, zlitin ali čistih kemijskih elementov. Glede na različne termodinamične pogoje kot sta temperatura in tlak lahko snov obstaja v različnih »fazah«, od katerih so najbolj znane trdna, tekoča in plinska. Poleg teh obstajajo še plazma, supertekoča in Bose-Einsteinov kondenzat. Pri faznem prehodu preide snov iz ene faze v drugo. Te pojave preučuje termodinamika.

Glej tudi

- material
- antimaterija
- faza snovi
- fizika delcev, vsebuje kratek zgodovinski pregled
- materializem
- kemijsko sredstvo Kategorija:Fizika ja:物質 simple:Matter

Sevanje

Sévanje (s tujko radiácija) označuje razširjanje valovanja skozi bolj ali manj neomejeno sredstvo, navadno prazen prostor ali plin. Praviloma ne govorimo o sevanju, kadar opisujemo razširjanje valovanja v omejenem sredstvu, kot je valovod ali optično vlakno. Glede na valovno dolžino valovanja in z njo povezano energijo delcev razlikujemo:
- ionizirajoče sevanje ima dovolj energije, da lahko povzroči ionizacijo atomov in molekul v snovi
- neionizirajoče sevanje, ki nima dovolj energije za ionizacijo atomov in molekul Izraz sevanje se pogosto in nepravilno uporablja tudi za radioaktivno onesnaženje, izpust radioaktivnih izotopov v okolje. Ti izotopi sevajo ionizirajoče sevanje, ki je lahko nevarno, če jih vnesemo v organizem.

Glej tudi

- sevanje Čerenkova, sinhrotronsko sevanje, elektromagnetno sevanje, sevanje črnega telesa, kozmično sevanje Kategorija:Elektrika in magnetizem Kategorija:Jedro in osnovni delci Kategorija:Nihanje in valovanje ja:放射線 simple:Radiation

Kvantna mehanika

Kvántna mehánika (tudi kvántna fízika) je fizikalna teorija, ki opisuje obnašanje snovi na majhnih razdaljah. Pri nas izraza kvantna teorija večinoma ne uporabljamo. razdaljaa v vodikovem atomu imajo določeno energijo (naraščajoče od zgoraj: n=1,2,3,...) in vrtilno količino (naraščajoče prek: s, p, d,...). Svetlejša področja odgovarjajo višji verjetnostni gostoti za merjenje lege. Vrtilna količina in energija sta kvantizirani in zavzemata le nezvezdne vrednosti, kot jih kažejo slike.]]

Uvod

Kvantna mehanika ponuja kvantitativno razlago dveh vrst pojavov, ki jih klasična mehanika in klasična elektrodinamika ne moreta pojasniti:
- Nekatere opazljive fizikalne količine, kot denimo skupna energija črnega telesa, lahko namesto zveznih zavzamejo le nezvezne vrednosti. Pojav je znan kot kvantizacija, najmanjši korak med stanji pa je kvant. Velikost kvanta je praviloma odvisna od opazovanega sistema.
- Pod določenimi pogoji se mikroskopski delci, kot so atomi ali elektroni, obnašajo kot valovanje; opazimo lahko denimo interferenco. Pod drugimi pogoji pa se isti delci obnašajo kot klasični »delci«, torej točkasta telesa omejena na določen del prostora; opazimo lahko denimo sipanje. Ta pojav je znan kot valovno-delčna dvojnost. Osnove kvantne mehanike so postavili v prvi polovici 20. stoletja fiziki, kot so Niels Henrik David Bohr, Werner Karl Heisenberg, Erwin Schrödinger, Vladimir Aleksandrovič Fok, Paul Adrien Maurice Dirac in drugi. Nekatere osnovne vidike teorije še vedno dejavno raziskujejo, po drugi strani pa izsledke kvantne mehanike že dolgo uporabljajo številne veje fizike in kemije, med njimi fizika kondenzirane snovi, kvantna kemija in fizika delcev.

Opis teorije

Kvantna mehanika opisuje trenutno stanje sistema z valovno funkcijo, s katero je povezana verjetnostna gostota vseh merljivih lastnosti ali opazljivk. Opazljivke sistema so lahko energija, lega, gibalna količina, vrtilna količina ipd. V kvantni mehaniki opazljivkam ne moremo pripisati določenih vrednosti, ampak lahko sklepamo le o njihovih verjetnostnih porazdelitvah. Valovno obnašanje snovi lahko pojasnimo z interferenco valovnih funkcij. Valovne funkcije so lahko odvisne od časa. V nekem trenutku lahko denimo delec v praznem prostoru opišemo z valovno funkcijo, ki je valovni paket s središčem v neki povprečni legi. V nekem poznejšem času se valovni paket spremeni, s tem pa je tudi večja verjetnost, da delec najdemo na nekem drugem mestu. Časovni razvoj valovnih funkcij opisuje Schrödingerjeva enačba. Nekatere valovne funkcije opisujejo verjetnostne gostote, ki se s časom ne spreminjajo. Mednje sodijo tudi mnogi sistemi, ki bi jih v klasični mehaniki obravnavali dinamično. Zgled je elektron v nevzbujenem atomu, ki ga klasično opisujemo kot delec, ki kroži okoli atomskega jedra, v kvantni mehaniki pa ga opišemo s statičnim krogelno simetričnim oblakom verjetnostne gostote, v katerem središču je atomsko jedro. Z merjenjem določene opazljivke sistema vedno zmotimo valovno funkcijo, tako da ta zavzame eno od tako imenovanih lastnih stanj te opazljivke. Verjetnost za posamezno lastno stanje določa stanje valovne funkcije, tik preden smo jo zmotili. Za zgled si oglejmo delec, ki se giblje v praznem prostoru. Če izmerimo lego delca, bomo dobili neko naključno vrednost x. V splošnem njene natančne vrednosti ne moremo napovedati vnaprej, je pa verjetneje, da bomo izmerili vrednost blizu središča valovnega paketa, kjer je amplituda verjetnostne gostote večja. V trenutku, ko meritev izvedemo, pa se valovna funkcija »sesede« v lastno stanje, ki je ostro nakopičeno okoli izmerjene vrednosti x. Med samim procesom sesedanja valovne funkcije za slednjo ne velja Schrödingerjeva enačba. Ta je deterministična v smislu, da za valovno funkcijo v nekem trenutku povsem natančno napoveduje njeno vrednost v nekem poznejšem času. Med meritvijo pa je lastno stanje, v katero se sesede valovna funkcija, določeno verjetnostno in ne deterministično. Verjetnostna narava kvantne mehanike tako izhaja iz samega dejanja merjenja. Ena od posledic sesedanja valovnih funkcij je ta, da določenih parov opazljivk, kot sta denimo lega in gibalna količina, ne moremo obenem določiti s poljubno natančnostjo. To je znano kot Heisebnergovo načelo nedoločenosti. Kvantna mehanika je Heisenbergova zasluga, ki je leta 1927 postavil svoje temeljno načelo nedoločenosti. Načelo pravi, da nobenemu nebesnemu, atomskemu ali podatomskemu telesu ne moremo istočasno z enako stopnjo natančnosti določiti lego in hitrost v prostoru. Einstein je kvantno mehaniko zavračal, saj je menil, »da bog ne kocka«. S tem je poudaril svoje prepričanje, da naj bog pač ne bi prepuščal, da bi se stvari odvijale zgolj naključno. Angleški teorijski fizik Stephen Hawking, ki trpi zaradi bolezni gibalnih nevronov, zaradi česar je močno ohromljen, je ugotovil, da črne luknje v bistvu »izhlapevajo«. Za vrednost »izhlapevanja« je s pomočjo fizikalnih modelov določil vrednost 10⁶⁰ let; to je ničla s 60-imi ničlami, kar je veliko več od starosti Vesolja in jasno določenih starosti najstarejših zvezd (med 12 do 15 milijardami let). Hawking je ugotovil, kakor se je izrazil v svoji zbirki esejev Kratka zgodovina časa, in v zbirki Črne luknje in otroška vesolja, »... bog ne samo, da rad kocka, ampak vrže kocko tudi tja, kjer je mi ne moremo več zaznati ...« Naključja so prav glavna domena te zanimive teorije, ki je kot protiutež delovala splošni in posebni teoriji relativnosti. Ker so imeli fiziki in drugi znanstveniki veliko težav, ko so poskušali iznajti teorijo vsega in jim to do sedaj še ni uspelo. Ta teorija naj bi združila vse v eni preprosti fizikalni enačbi, ki bi bila prilagodljiva, in bi se jo dalo uporabiti povsod in bi dala odgovore na vsa znana vprašanja. Združila naj bi tudi vse štiri glavne fizikalne sile.

Matematična opredelitev

Medsebojni vpliv z drugimi fizikalnimi teorijami

Uporabe

Filozofsko razpravljanje

Zgodovina

Nekaj dobesednih navedkov

:Ne maram je in žal mi je, da sem kdajkoli imel kaj opraviti z njo. ::Erwin Schrödinger o kvantni mehaniki :Tisti, ki niso pretreseni, ko prvič naletijo na kvantno mehaniko, je nikakor niso mogli razumeti. ::Niels Henrik David Bohr :Bog se z Vesoljem ne kocka. ::Albert Einstein :Kdo ste, da bi bogu govorili kaj naj naredi? ::Niels Henrik David Bohr v odgovoru Einsteinu :Mislim, da je varno reči kako nihče ne razume kvantne mehanike. ::Richard Phillips Feynman :Vedno je razvedrilo naučiti se kaj novega o kvantni mehaniki. ::Benjamin Schumacher :Če se bo tisto izkazalo za resnično, se bom odkrižal fizike. ::Max von Laue, nobelovec 1914, o Brogliejevi trditvi, da elektroni kažejo valovno naravo. :Vsakdo, ki si je želel razpravljati o kvantnomehanskem problemu, bo lažje razumel in se naučil uporabiti kvantno mehaniko na tem problemu. ::Willis Eugene Lamb mlajši, nobelovec 1955

Zunanje povezave

- ja:量子力学 ko:양자역학

Vektor (matematika)

Véktor (latinsko vector - nosilec; iz vehere - nositi) je v matematiki usmerjena daljica, ki jo določajo trije podatki:
- prijemališče,
- velikost in
- smer. Vektorje označujemo s puščico nad imenom :

\vec a\cdot\vec b = \left |\vec a\right |\left |\vec b\right |\cos\phi =

ali pa s krepko pisavo :

\mathbf = -\frac \sum_j \frac

Kategorija:Linearna algebra ja:ベクトル (数学) ko:벡터

Elektron

Elektron je stabilni osnovni delec z maso 9,10 · 10^-31 kg (0,511 MeV/c²) in negativnim električnim nabojem 1,6 · 10^-19 As. Elektroni so sestavni deli atomov. Ti so sestavljeni iz atomskega jedra, sestavljenega iz protonov in nevtronov, ter oblaka elektronov okoli jedra. Elektroni so približno 1800-krat lažji od protonov in nevtronov. Elektron navadno označujemo z oznako e^-. Antidelec elektrona je pozitron, ki je elektronu enak v vsem, z izjemo pozitivnega električnega naboja. Po vsem, kar vemo o njem, uvrščamo elektron med osnovne delce iz družine leptonov. Elektron ima spin 1/2, kar pomeni, da je fermion, oziroma da velja zanj Fermi-Diracova statistika.

Zgodovina

Elektron je ob preučevanju t.i. "katodnih žarkov" odkril leta 1897 Joseph John Thomson iz Cavendishevih laboratorijev na univerzi v Cambridgeu, Anglija. Natančneje je s poskusom z oljnimi kapljicami določil naboj elektrona leta 1911 Robert Andrews Millikan z univerze Columbia, ZDA.

Literatura

- Janez Strnad, Iz takšne so snovi kot sanje: od atomov do kvarkov, Mladinska knjiga, Ljubljana, 1988. Kategorija:Jedro in osnovni delci ja:電子 ko:전자 simple:Electron th:อิเล็กตรอน

Osnovni delec

Osnóvni délec je osnovni in nedeljiv gradnik snovi. V standardnem modelu fizike delcev snov sestavlja 12 osnovnih delcev in enako število njihovih antidelcev. Snovni delci so razvrščeni v dve skupini: kvarki in leptoni. Vsi drugi delci, kot denimo proton ali nevtron, so sestavljeni iz kvarkov. Dodatno štejemo med osnovne delce tudi gluone, foton, bozone W in Z, ki so nosilci močne, elektromagnetne in šibke interakcije.
- ja:基本粒子 ko:기본입자

Atom

Atóm je najmanjši del snovi, ki ga kemijsko ne moremo več razstaviti. Beseda izhaja iz grščine: atomos - nedeljiv, iz a- - ne- + tomos - rez. Atomi so gradniki molekul in snovi kot take. Atomi se pri kemijskih reakcijah ohranjajo, že dobrih sto let pa je znano, da v resnici niso nedeljivi, ampak so sestavljeni iz še manjših delcev. Velikosti atomov so od 10 do 100 pm.

Zgradba atomov

Atome sestavlja atomsko jedro in elektroni, ki se gibljejo okoli jedra in tvorijo elektronsko ovojnico. Jedro je sestavljeno iz protonov in nevtronov, ki jih s skupnim imenom imenujemo nukleoni. Atomi istega elementa imajo enako število protonov in elektronov. Število protonov oziroma elektronov določa kemijsko naravo elementa. Enako je atomskemu številu, ki ga označimo s simbolom Z. Vsota števila protonov in nevtronov v jedru atoma je enaka masnemu številu. Atomi istega elementa, ki se med seboj razlikujejo po številu nevtronov, se imenujejo izotopi. Elementi so v naravi lahko razširjeni v obliki različnih izotopov. Protoni v jedru nosijo po en pozitivni osnovni naboj, nevtroni pa so nenabiti in električno nevtralni. Število pozitivnih osnovnih nabojev v jedru je enako številu negativnih elektronov v elektronski ovojnici, zato so navzven atomi električno nevtralni. Atom je električno nevtralen, ker ima enako število pozitivnih protonov v jedru kot negativnih elektronov v elektronski ovojnici. Če atom izgubi ali sprejme enega ali več elektronov, se ravnotežje med pozitivnimi in negativnimi naboji poruši in atom postane električno nabit. Električno nabite atome ali atomske skupine imenujemo ioni. Pozitivno nabite imenujemo kationi, negativne pa anioni.

Zgodovina

Raznovrstne snovi, ki jih srečujemo v vsakdanjem življenju, so sestavljene iz posamičnih atomov, ki jih je vsega nekaj deset različnih vrst. Obstoj takšnih delcev so prvi predlagali v 6. stoletju pr. n. št. grški filozofi (Demokrit, Levkip in Epikur), vendar je predlog utonil v pozabo, dokler ga ni v 18. stoletju oživil Bošković, zares pa je zaživel, ko je Dalton predlagal njegovo uporabo v kemiji. Bošković je svojo teorijo zasnoval na Newtonovi mehaniki in jo leta 1758 objavil pod naslovom Theoria philosophiae naturalis redacta ad unicam legem virium in natura existentium. V njegovi teoriji so atomi točke brez notranje zgradbe, ki med seboj delujejo z odbojnimi in privlačnimi silami, odvisno od razdalje. Dalton je s teorijo o atomih pojasnil, zakaj se plini vedno spajajo v celoštevilčnih deležih. Šele Avogadro pa je v 19. stoletju začel pravilno razlikovati med atomi in molekulami. Dandanes lahko atome tudi eksperimentalno opazujemo. Kategorija:Atomska in molekulska fizika Kategorija:Kemija ja:原子 ko:원자 ms:Atom simple:Atom th:อะตอม

Elektron

Zgodovina

Literatura

Nevtron

Nevtrón je jedrski delec brez električnega naboja in z maso 1,675 · 10^-27 kg. Nevtroni skupaj s podobno težkimi protoni sestavljajo atomska jedra (izjema je jedro najpogostejšega izotopa vodika ¹H, ki ga sestavlja en sam proton). Zunaj jedra, ko nevtronov ne vežejo močne jedrske sile, nevtroni niso stabilni in razpadejo z razpolovnim časom približno 15 minut na proton, elektron in elektronski antinevtrino. Opisani razpad β poteka tudi v nekaterih nestabilnih jedrih. Nevtron uvrščamo med barione; sestavljajo ga trije kvarki, en kvark »gor« in dva kvarka »dol«.

Literatura

- Janez Strnad, Iz takšne so snovi kot sanje: od atomov do kvarkov, Mladinska knjiga, Ljubljana, 1988.

Glej tudi

- nukleon. Kategorija:Jedro in osnovni delci ja:中性子 ko:중성자 th:นิวตรอน

Kvark

Kvarki predstavljajo eno od družin delcev, manjših od atoma, za katere po vsem sodeč kaže, da so osnovni in nedeljivi gradniki snovi. Druga taka družina so leptoni. Delci, sestavljeni iz kvarkov, so hadroni; znana zgleda zanje sta proton in nevtron. Kvarke so doslej našli le v skupinah po dva, tri in pet kvarkov. Vsi napori, da bi odkrili samostojne kvarke, ki potekajo od leta 1977 dalje, so bili do zdaj neuspešni. Kvarki se od leptonov razlikujejo po električnem naboju, ki ni večkratnik osnovnega naboja: medtem ko imajo leptoni, kot sta npr. elektron ali mion, naboj +1, 0 ali -1 osnovnega naboja, imajo kvarki naboj +2/3 ali -1/3 osnovnega naboja (antikvarki pa -2/3 ali +1/3). Vsi kvarki imajo spin 1/2. Za zdaj poznamo šest kvarkov treh generacij (v teku je iskanje četrte generacije kvarkov). 1. Oceni mase kvarkov u in d sta do neke mere kontroverzni. V teku je več meritev njune mase. Po nekaterih rezultatih je mogoče tudi, da bi kvark u utegnil biti celo brez mase.

Zgodovina

Kvarke sta v šestdesetih letih 20. stoletja kot teorijski koncept predlagala Murray Gell-Mann in George Zweig, ki sta uvidela, da bi se lastnosti vse večjega števila odkritih delcev, manjših od atoma, dalo pojasniti s tem, da so ti delci sestavljeni iz po treh manjših osnovnih delcev, ki jih je poimenoval kvark. Ime kvark je pobrano iz fraze »three quarks for Muster Mark« iz dela Finneganovo prebujenje (Finnegans Wake) irskega pisatelja Jamesa Joycea.

Literatura

- Janez Strnad, Iz takšne so snovi kot sanje: od atomov do kvarkov, Mladinska knjiga, Ljubljana, 1988.

Glej tudi

- Quark.

Zunanje povezave

- [http://www.kvarkadabra.net/snov/teksti/top_kvark.html Odtisi top kvarka v Fermilabu, Kvarkadabra] Kategorija:Jedro in osnovni delci ja:クォーク ko:쿼크 simple:Quark

Jedrski razpad

Jêdrski razpàd imenujemo proces, v katerem nestabilno atomsko jedro razpade v drugo atomsko jedro. Ob razpadu nastanejo poleg novega jedra še razmeroma majhni delci, kot sta delec α ali β. Novo jedro je lahko v enem od vzbujenih stanj, ki ob prehodu v osnovno stanje izseva še žarek gama. Za razpade jeder je udomačen izraz radioaktivnost. Jedrski razpad je naključni proces. Za dano nestabilno jedro ne moremo napovedati, kdaj bo razpadlo. Lahko pa podamo razpolovni čas, to je čas, v katerem v dovolj velikem vzorcu v povprečju razpade natanko polovica nestabilnih jeder.

Razpad alfa

Razpad alfa je razpad, pri katerem jedro izseva delec α oz. helijevo jedro in ob tem preide v jedro, ki ima za 4 manjše masno število in za 2 manjše vrstno število. Zgled je razpad jedra urana-238: :²³⁸₉₂U → ²³⁴₉₀Th + ⁴₂He Pogostejši je zapis :²³⁸U → ²³⁴Th + α

Razpad beta

Razpad beta je radioaktivni razpad, pri katerem atomsko jedro izseva delec beta. V to skupino razpadov uvrščamo razpade β⁺, β^- in ujetje elektrona. Pri razpadu β^- se nevtron v jedru pretvori v proton, delec β^- (elektron) in elektronski antinevtrino. Vrstno število se ob tem poveča za 1, masno število pa ohrani. Pri razpadu β⁺ pa se proton v jedru pretvori v nevtron, delec β⁺ (pozitron) in elektronski nevtrino. Ob tem se vrstno število zmanjša za 1, masno število pa ohrani.

Glej tudi

- cepitev jedra, jedrsko zlivanje. Kategorija:Jedro in osnovni delci

Nevtrino

Nevtrino je osnovni delec s spinom 1/2, zatorej spada med fermione. Njegova masa je zelo majhna, vendar pa novejši preskusi (npr. Super-Kamiokonde) kažejo, da je različna od nič. Nevtrino interagira le s šibko interakcijo, z močno in elektromagnetno pa ne. Ker nevtrini interagirajo le šibko, je verjetnost za njihovo interakcijo s snovjo zelo majhna. Razpolovna debelina za absorpcijo nevtrinov v svincu je okrog enega svetlobnega leta. Detektorji nevtrinov so zato izdelani tako, da vsebujejo tisoče ton snovi, od katere nekaj atomov na dan le interagira z vpadlimi nevtrini. Posebej veliko nevtrinov zaznajo takrat, ko Zemljo dosežejo nevtrini, nastali ob eksploziji supernove. Obstajajo tri različne vrste nevtrinov: elektronski nevtrino ν_e, mionski nevtrino ν_μ in neutrino tau ν_τ, ki skupaj s pripadajočimi leptoni tvorijo tri generacije leptonov v standardnem modelu. Obstoj nevtrina je prvi predpostavil Wolfgang Pauli, da bi razložil zvezni spekter pri razpadu β. Novejše raziskave kažejo, da imajo nevtrini maso in lahko oscilirajo med tremi oblikami, kar je znano kot nevtrinske oscilacije. Obstoj slednjih razrešuje obenem problem Sončevih nevtrinov in problem atmosferskih nevtrinov. Večina energije ob imploziji zvezde se izseva v obliki nevtrinov, ki nastanejo ob zlitju protonov in elektronov v zvezdnem jedru v nevtrone. Ob tem nastane neznanski izbruh nevtrinov. Prvi dokazi za to so postali dosegljivi leta 1987, ko so zaznali nevtrine, nastale ob izbruhu Supernove 1987a. Pred leti se je zdelo, da bi masa nevtrinov lahko razložila maso temne snovi v Vesolju. Najnovejše raziskave pa kažejo, da je skupna masa nevtrinov v Vesolju najbrže premajhna, da bi lahko znatno prispevala k njej.

Detektorji nevtrinov

Obstaja več vrst detektorjev nevtrinov. Vsak tip pa vesbuje veliko količino snovi v podzemni jami in ta ga ščiti pred kozmičnim valovanjem.
- Klorovi detektorji
- Galijevi detektorji
- Detektorji s čisto vodo
- Detektorji s težko vodo

Zunanje povezave

- [http://www.kvarkadabra.net/snov/teksti/nevtrino.htm Jure Zupan, Dokončen dokaz o masivnih nevtrinih?, Kvarkadabra] Kategorija:Jedro in osnovni delci ja:ニュートリノ ko:중성미자 simple:Neutrino

Narava

Naráva (tudi snôvni svét, snôvno vesólje, narávni svét in narávno vesólje ali starinsko natura in malo manj priroda) je vsa snov in energija, še posebej v svoji osnovni obliki, neodvisni od človeškega vpliva. Naravo raziskujejo razne znanstvene vede in še posebej naravoslovje.

Živa narava

- življenje
- citologija
- celica
- biologija
- botanika
- rastlinstvo
- zoologija
- živalstvo
- mikologija
- goba
- virologija
- virus
- biokemija
- beljakovina, protein
- DNK

Neživa narava

- fizika
- kemija
- geologija
- kamenina
- hidrologija
- voda
- meteorologija, aerologija
- zrak, ozračje
- astronomija
- planet
- Osončje
- zvezda
- galaksija
- kozmologija
- Vesolje
- simple:Nature

Standardni model

Standardni model elektrošibke in močne interakcije je teorija fizike delcev, ki opisuje močno, šibko in elektromagnetno osnovno silo, kot tudi osnovne delce, ki sestavljajo snov. Standardni model je teorija kvantnega polja, in je skladen tako s kvantno mehaniko kot s posebno teorijo relativnosti. Do zdaj skoraj vsa eksperimentalna preverjanja teh treh osnovnih sil potrjujejo napovedi standardnega modela. Kljub vsemu pa standardni model ni popoln opis osnovnih sil, saj ne opisuje gravitacije.

Vsebina standardnega modela

Standardni model vsebuje tako fermionske kot bozonske osnovne delce. Fermioni so delci s pol-celim spinom, ki se pokoravajo Paulijevemu izključitvenemu načelu, po katerem dva fermiona ne moreta biti obenem v istem kvantnem stanju. Bozoni so delci s celoštevilčnim spinom, za katere Paulijevo izključitveno načelo ne velja. Nekoliko po domače lahko povemo, da so fermioni delci, ki sestavljajo snov, bozoni pa delci, ki prenašajo sile. Podrobnejši opis o razlikah med fermioni in bozoni je v sestavku o identičnih delcih. Standardni model združuje teorijo elektrošibke interakcije, ki opisuje obenem šibko in elektromagnetno interakcijo, s kvantno kromodinamiko. Obe navedeni teoriji sta teoriji umeritvenega polja, kar pomeni, da silam med fermioni pripiše bozone, ki posredujejo ali »prenašajo« te sile. Lagrangeova funkcija za vsako množico posredniških bozonov je invariantna na transformacijo, ki se ji pravi umeritvena transformacija, zato jim pravimo tudi umeritveni bozoni. Bozoni, ki jih vključuje standardni model, so:
- foton, ki posreduje elektromagnetno interakcijo
- bozoni W in Z, ki posredujejo šibko interakcijo
- osem vrst gluonov, ki posredujejo močno interakcijo; šest od njih lahko opišemo kot nosilce parov »barve« in »antibarve« (npr. »rdeča« in »anti-zelena«), preostala dva pa sta bolj zapleteni mešanici barv in antibarv
- Higgsov bozon, ki povzroči spontani zlom simetrije umeritvenih grup in je odgovoren za obstoj vztrajnostne mase Izkaže se, da je moč umeritvene transformacije umeritvenih bozonov povsem natančno opisati z unitarno grupo, imenovano »umeritvena grupa«. Umeritvena grupa močne interakcije je SU(3), umeritvena grupa elektrošibke interakcije pa SU(2)×U(1). Na standardni model se zato pogosto sklicujejo kot na SU(3)×SU(2)×U(1). Higgsov bozon je edini bozon v teoriji, ki ni umeritveni bozon; v teoriji ima posebno mesto, in je predmet določenih polemik. Gravitonov, bozonov, ki opisujejo gravitacijsko interakcijo, standardni model ne zajema. Znotraj standardnega modela obstoja dvanajst različnih vrst fermionov. Med delci, kot so proton, nevtron ali elektron, ki sestavljajo veliko večino snovi, je le elektron tak, ki mu standardni model priznava status osnovnega delca, medtem ko sta proton in nevtron sestavljena iz še manjših delcev, imenovanih kvarki, katere povezuje močna interakcija. Osnovni fermioni standardnega modela so:
- - To ni navadni Abelov električni naboj, ki ga enostavno seštevamo, ampak oznake predstavitve grup Liejevih grup.
- - Masa je pravzaprav sklopitev med levosučnim fermionom in desnosučnim fermionom. Masa elektrona, denimo, je tako sklopitev med levosučnim elektronom in desnosučnim elektronom, ki je antidelec levosučnega pozitrona. Tudi nevtrini izkazujejo močno mešanje v sklopitvi mas, zato ne moremo striktno govoriti o tem, da sta masi levosučnega in desnosučnega elektronskega nevtrina enaki, kot nakazuje ta razpredelnica.
- - Kar se pri eksperimentih res meri, so mase barionov in hadronov in različni reakcijski preseki. Ker kvarkov zaradi omejitev kvantne kromodinamike ne moremo izolirati, so navedene mase za kvarke mase, izračunane z renormalizacijsko skalo kvantno kromodinamskega faznega prehoda. Za izračun te količine fiziki pripravijo mrežni model in s spreminjanjem mase kvarkov poskušajo doseči čim boljše ujemanje z eksperimentalnimi podatki. Ker so mase kvarkov prve generacije znatno pod območjem kvantne kromodinamike, so relativne napake precejšnje. Novejši mrežni modeli kvantne kromodinamike nakazujejo tudi precej nižje vrednosti za mase kvarkov, kot so podane v tej razpredelnici. Fermione lahko razvrstimo v tri »generacije«, pri čemer prva obsega elektron, kvarka »gor« in »dol« ter elektronski nevtrino. Vso snov, ki nas obdaja, sestavljajo delci prve generacije; delci višjih generacij hitro razpadejo v delce prve generacije, in obstajajo le zelo kratek čas v eksperimentih pri visokih energijah. Razlog za razvrstitev v generacije je podobnost med fermioni različnih generacij - edina razlika je v masi. Elektron in mion, denimo, imata oba polovični spin in nosita osnovni električni naboj, razlika pa je v tem, da ima mion približno 200-krat večjo maso. Elektron in elektronski nevtrino, kot tudi njuni sorodniki iz višjih generacij, spadata med leptone. Ti za razliko od drugih fermionov ne posedujejo količine, imenovane »barva«, in njihove interakcije (elektromagnetna in šibka) z razdaljo naglo padajo. Močna interakcija med kvarki pa se po drugi strani z razdaljo krepi, zato kvarkov ne najdemo prostih, ampak le vezane v brezbarvne kombinacije, imenovane hadroni. To so bodisi fermionski barioni, sestavljeni iz treh kvarkov (med njimi sta najbolj znana proton in nevtron), bodisi bozonski mezoni, sestavljeni iz para kvark-antikvark (zgled je pion). Masa takih agregatov presega vsoto mas posameznih kvarkov, ker zajema še njihovo vezavno energijo.

Preizkusi in napovedi

Standardni model je napovedal obstoj bozonov W in Z, gluonov ter kvarkov »vrh« in »čar«, še preden so bili ti delci odkriti v eksperimentu. Njihove lastnosti, kot jih je napovedal model, so bile z veliko natančnostjo eksperimentalno potrjene. Z velikim trkalnikom elektronov in pozitronov (Large Electron-Positron collider, LEP) v raziskovalnem središču CERN so preverili različne modelske napovedi razpada bozona Z, in jih v celoti potrdili.

Izzivi standardnega modela

Kljub velikemu uspehu standardnega modela pri razlagi eksperimentalnih rezultatov fizike delcev pa ta nikoli ni bil sprejet kot zaključena teorija osnovne fizike. Standardni model ima namreč dve pomembni pomanjkljivosti: #Model vsebuje 19 prostih parametrov, kot so mase delcev (ter dodatnih 10, če štejemo še mase nevtrinov), katerih vrednosti sam model ne napoveduje, ampak jih je treba določiti s poskusom. #Model ne vsebuje kvantne gravitacije. Vse odkar so razvili standardni model, je veliko fizikov poskušalo odpraviti ti pomanjkljivosti. Eden od poskusov razrešiti prvo težavo je znan kot veliko poenotenje. Takoimenovane teorije velikega poenotenja (angl. grand unification theory, GUT) so predpostavljale, da so simetrijske grupe SU(3), SU(2) in U(1), ki opisujejo posamezne interakcije, pravzavrav podgrupe neke večje simetrijske grupe. Pri velikih energijah - mnogo večjih od tistih, dosegljivih s pospeševalniki - se simetrija poenotene grupe ohranja, pri nizkih pa se reducira na SU(3)×SU(2)×U(1) v procesu, poimenovanem spontani zlom simetrije. Prvo tovrstno teorijo, v kateri sta uporabila SU(5) kot poenoteno grupo, sta leta 1974 predlagala Georgi in Glashow. Pomembna značilnost te in drugih teorij poenotenja je, da za razliko od standardnega modela napovedujejo razpad protona. V letu 1999 so v nevtrinskem observatoriju Super-Kamiokonde sporočili, da niso zaznali nobenega razpada protona, kar postavlja spodnjo mejo za razpolovni čas protona na 6.7·10³² let. Ta in podobni poskusi so ovrgli številne teorije velikega poenotenja, vključno z SU(5). Poleg navedenega obstajajo tudi kozmološki razlogi, zakaj naj bi standardni model ne bil popoln. V standardnem modelu sta snov in anti-snov zastopani simetrično. Resda lahko velikansko prevlado snovi nad anti-snovjo v Vesolju razložimo s tem, da je Vesolje pač nastalo takšno, vendar pa se večini fizikov zdi takšna razlaga vsaj ne-elegantna. Poleg tega standardni model ne ponuja mehanizma za napihovanje Vesolja, ki je poteklo ob njegovem nastanku, kar je seveda posledica tega, da ne zajema gravitacije. Tudi Higgsovega bozona, ki ga napoveduje standardni model, do leta 2002 še niso zaznali. Prvo eksperimentalno odstopanje od standardnega modela so zaznali v letu 1998, ko so raziskovalci v centru Super-Kamiokonde objavili razultate, ki so nakazovale oscilacije nevtrinov. To je nakazovalo na to, da imajo nevtrini od nič različno maso, saj delci z maso potujejo s hitrostjo svetlobe, tako da čas zanje ne teče. V opisani standardni model nevtrinov z maso ni mogoče vključiti, saj predpostavlja le »levosučne« nevtrine, katerih spin je usmerjen v smeri, nasprotni od vrtenja urinega kazalca okoli osi njihovega gibanja. Če imajo nevtrini od nič različno maso, očividno potujejo počasneje od hitrosti svetlobe, zato je mogoče nevtrino »prehiteti« z izbiro takega koordinatnega sistema, v katerem je njegova smer gibanja obrnjena, spin pa enak - tak nevtrino postane »desnosučen«. Po objavi teh rezultatov so poskusili standardni model prilagoditi tako, da dopušča nevtrine z maso, kar je ob začetnih 19 parametrih zahtevalo še dodatne. Nekaj zmede vnaša dejstvo, da novi model še vedno poimenujejo z enakim imenom: standardni model. Drugo razširitev standardnega modela predstavljajo teorije supersimetrije, ki za vsak delec v standardnem modelu predpostavljajo obstoj supersimetričnega »partnerja« z zelo veliko maso. Teorije supersimetrije obenem ponujajo tudi razrešitev problema temne snovi v Vesolju.

Literatura

- Janez Strnad, Iz takšne so snovi kot sanje: od atomov do kvarkov, Mladinska knjiga, Ljubljana 1988.

Zunanje povezave

- Tadej Mali, [http://www.kvarkadabra.net/index.html?/vprasanja/teksti/antisnov.htm Kaj je antimaterija?] Kategorija:Jedro in osnovni delci ja:標準模型 ko:표준 모형

20. stoletje

Desetletja in leta

Opomba: leta pred in po dvajsetem stoletju so pisana ležeče.
- Kategorija:Stoletja als:20. Jahrhundert ja:20世紀 ko:20세기 simple:20th century th:คริสต์ศตวรรษที่ 20

Masa

Mása je lastnost fizikalnih teles, ki meri količino snovi telesa. Masa je ena od osnovnih fizikalnih količin in ena osrednjih zamisli klasične mehanike. Mednarodni sistem enot predpisuje za merjenje mase osnovno enoto kilogram. Še druge enote za merjenje mase so, razvrščene od večjih proti manjšim: tona, funt, unča, gram, karat, miligram. Strogo gledano s pojmom masa označujemo dve različni lastnosti:
- vztrajnostno. vztrajno ali pospeševalno maso, ki je merilo za vztrajnost telesa, torej njegovo upiranje spremembi stanja ob delovanju sile. Predmet z majhno vztrajnostno maso lahko spremeni svoje gibanje, predmet z veliko pa težje.
- težnostno ali težko maso, ki je merilo za jakost delovanja gravitacije na telo. V enakem gravitacijskem polju deluje na predmete z manjšo težnostno maso manjša sila teže kot na predmete z večjo težnostno maso. Eksperimentalno so potrdili zelo dobro ujemanje med težnostno in vztrajnostno maso, čeprav se oba pojma pojmovno razlikujeta.

Vztrajnostna masa

Vztrajnostno maso določimo iz Newtonovih zakonov gibanja, ki so del klasične mehanike. Če poznamo vztrajnostno maso nekega telesa, lahko izračunamo vztrajnostno maso kateregakoli drugega telesa tako, da telesi delujeta drug na drugega s silo. Po Newtonovem zakonu o vzajemnem učinku sta sili, s katerimi delujeta telesi eno na drugo, po velikosti enaki, po znaku pa nasprotni. Tako lahko preučujemo, kako se različna telesa obnašajo pod vplivom podobnih sil. Denimo, da imamo telesi A in B. Masa prvega, m_A je poznana, maso drugega, m_B pa želimo določiti. Predpostavimo tudi, da se masi s časom ne spreminjata. Če lahko izločimo vpliv vseh ostalih sil, je telesa B edina sila, ki deluje na A. Označimo jo z F_AB. Podobno je sila A edina sila, ki deluje na B; označimo to z F_BA. Po Newtonovem zakonu velja: :

F_ = m_A a_A

F_ = m_B a_B

. pri čemer sta a_A in a_B pospeška teles A in B. Ta morata biti od nič različna, če naj bodo sile od nič različne. To lahko dosežemo denimo s trkom dveh teles in meritvijo količin med trkom. Po Newtonovem zakonu o vzajemnem učinku sta sili nasprotno enaki: :

F_ = - F_

. Če v to enačbo vstavimo gornje izraze, dobimo za masi zvezo: :

m_B =  m_A

. Odtod lahko določimo m_B, če poznamo m_B in lahko izmerimo pospeška a_A in a_B. Slednji mora biti od nič različen, sicer vrednost m_B ni definirana. V dosedanji razpravi smo predpostavili, da se masi s časom ne spreminjata (posledice, ki jih prinese posebna teorija relativnosti, bomo omenili v nadaljevanju). To je ena osnovnih predpostavk, znana kot ohranitev mase, ki temelji na tem, da snovi ne moremo uničiti, niti je ne moremo ustvariti iz nič, lahko jo le delimo ali preoblikujemo. Včasih je vseeno primerno, da obravnavamo maso kot količino, ki se s časom spreminja, npr. masa rakete, ki porablja gorivo. Vendar pa se moramo zavedati, da gre za približek, ki temelji na zanemarjanju delcev, ki vstopijo v sistem ali ga zapustijo - v tem primeru so to izgoreli delci raketnega goriva. Če bi merili skupno maso rakete in izgorelega goriva, bi se ta ohranjala.

Težnostna masa

Naj imata telesi A in B na medsebojni razdalji r_AB masi M_A in M_B. Tedaj po Newtonovem splošnem zakonu o težnosti velja, da telesi druga na drugo delujeta s silo, ki je po velikosti enaka: :

|F| = \kappa \frac \; .

Pri tem je κ splošna gravitacijska konstanta. Zgornji zakon lahko zapišemo še v posebni obliki za težnostno silo Zemlje, tako da zberemo skupaj κM_B/r_AB. Omenjeni produkt - M_B naj označuje maso Zemlje, r_AB pa njen polmer - ima enoto pospeška; navadno ga označimo z g in imenujemo težnostni pospešek. Silo, s katero deluje zemeljska težnost na telo z maso M, lahko zdaj zapišemo enostavneje: :

|F| = Mg

. To je osnova merjenja mase. V preprosti kopalniški tehtnici je vzmet, za katero velja Hookov zakon, torej da je njeno podaljšanje sorazmerno sili teže. Tehtnice so že kalibrirane tako, da upoštevajo težnostni pospešek g in sili priredijo ustrezno maso, tako da lahko na skali preprosto preberemo maso.

Enakost težnostne in vztrajnostne mase

Vsi dosedanji poskusi z veliko natančnostjo kažejo, da se težnostna in vztrajnostna masa ujemata. Ti poskusi so pravzaprav preizkusi dobro znanega pojava, ki ga je prvi opazil in opisal Galileo Galilei, namreč da predmeti padajo enako hitro ne glede na svojo maso, če nanje ne delujejo zunanji vplivi, kot sta upor ali trenje. Predstavljajmo si, da imamo telo z vztrajnostno maso m in težnostno maso M. Če je sila težnosti edina sila, ki deluje na to telo, se bo to v težnostnem polju gibalo s pospeškom a: :

a = g

Vsi predmeti v istem težnostnem polju padajo enako hitro tedaj in le tedaj, kadar je razmerje med težnostno in vztrajnostno maso vedno enako neki konstanti. Če to drži, lahko to konstanto s primerno izbiro spremenljivk postavimo na 1. (Glej gravitacijska fizika).

Masa in posebna teorija relativnosti

Posebna teorija relativnosti je vpeljala pojem mirovne mase, navadno označene z

m_0

. To je vztrajnostna masa telesa, merjena v inercialnem koordinatnem sistemu, izbranem tako, da v njem telo miruje. Prej opisani postopek določanja vztrajnostne mase še vedno velja, če so hitrosti obeh teles dovolj majhne v primerjavi s hitrostjo svetlobe, tako da še veljajo zakoni klasične mehanike. V relativistični mehaniki je masa telesa povezana z njegovo energijo E in gibalno količino p: :

= m_0^2 c^2 + p^2

. Enačbo lahko prepišemo v obliko :

E = m_0 c^2 \sqrt

V limiti, kjer veljajo zakoni klasične mehanike, je člen p dosti manjši od člena

m_0 c

, tako da lahko kvadratni člen razvijemo v Taylorjevo vrsto: :

E = m_0 c^2 +  + \ldots

Vodilni člen, ki je po velikosti največji, je tako imenovana mirovna energija telesa. Telo z maso, različno od nič, ima vedno vsaj to energijo, ne glede na svojo gibalno količino. Mirovne energije pri mehanskih poskusih ne moremo spreminjati, lahko pa se spreminja pri procesih, kot sta razpad ali zlijte jedra. Drugi člen v razvoju je kar kinetična energija, kar lahko hitro vidimo, če v enačbo vstavimo definicijo gibalne količine, :

p = m_0 v

s čimer dobimo :

E = m_0 c^2 +  + \ldots

Relativistično zvezo med maso, energijo in gibalno količino lahko uporabimo tudi za opis delcev brez mase (npr. fotonov, kvantov svetlobe), kjer klasična mehanika odpove. Kadar velja m=0, se zgornja zveza poenostavi v :

E = pc

kjer je p relativistična gibalna količina.

Glej tudi

- Sončeva masa. Kategorija:Fizikalne količine Kategorija:Mehanika Kategorija:Relativnost ja:質量 ko:질량 simple:Mass

Filozof

Ko govorimo o filozofih, ne moremo mimo vprašanja »kaj je filozofija?«. Odgovor na slednje je daleč od tega, da bi bil lahek, podobno kot vprašanja, kot so »kaj je glasba?« ali, če še bolj posplošim, »kaj je umetnost?«. Vseeno bom poskušal na le-to odgovoriti. Torej, filozofija je iskanje resnice. Kakšne resnice? V tem primeru resnica ne pomeni odgovor na vprašanje, ki ga starši zastavljajo svojim otrokom in po navadi dodajo stavek »Povej resnico.«, ampak resnica o človeškem obstoju. Ob tem se najbolj pogosto pojavljajo vprašanja: »Kdo smo?«, »Zakaj smo?« in »Kje smo?«. Filozofija je torej, če se smem tako izraziti, iskanje »večne resnice«. Potemtakem je filozof tisti, ki le-to išče.

Glej tudi

- seznam filozofov Kategorija:Filozofija
-

Snov

Glej tudi

- material
- antimaterija
- faza snovi
- fizika delcev, vsebuje kratek zgodovinski pregled
- materializem
- kemijsko sredstvo Kategorija:Fizika ja:物質 simple:Matter

6. stoletje pr. n. št.

Desetletja in leta

Opomba: leta pred in po petem stoletju pr. n. št. so pisana ležeče. Kategorija:Stoletja
- ja:紀元前6世紀 ko:기원전 6세기

Antična Grčija

Antična Grčija je pomembno prispevala k razvoju evropske civilizacije. Obsegala je časovno obdobje od 800 pr. n. št. do integracije v rimski imperij leta 146 pr. n. št..

Pregled

V arhaičnem obdobju (od 700 do 500 pr. n. št.) se ustanovijo polisi in pride do kolonizacije Sredozemlja. Sledi klasično obdobje (500 do 336 pr. n. št.). Takrat nastane med drugim tudi izraz demokracija. Matematika in mnoge druge vede tukaj začenjajo svojo pot. Kategorija:Zgodovina Grčije Kategorija:Stara Grčija ja:古代ギリシャ

Frenchtown, NJ

Frenchtown, New Jersey

ebay ebay Baby names hoteles en berlin alojamientos en edimburgo

:: RELATED NEWS ::

Mambo italiano
Mambo Italiano est un film canadien anglophone d'Émile Gaudreault, sorti en 2003.

Synopsis

Angelo et sa sœur sont dépassés par leurs parents : Maria et Gino, des immigrants italiens installés à Montréal, qui passent leur temps à se quereller et à gronder leurs enfants. Le déménagement de leur fils dans son propre appartement a été un drame. Surtout, lorsque, dans les pr