Масс физикчдийн хувьд нууц хэвээр байна

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Масс бол шинжлэх ухааны үндсэн бөгөөд нэгэн зэрэг нууцлаг ойлголтуудын нэг юм. Энгийн бөөмсийн ертөнцөд үүнийг энергиэс салгаж болохгүй. Энэ нь нейтриногийн хувьд ч тэгээс ялгаатай бөгөөд ихэнх хэсэг нь ертөнцийн үл үзэгдэх хэсэгт байрладаг. Физикчид массын талаар юу мэддэг, үүнтэй ямар нууц холбоотой болохыг РИА Новости өгүүлэв.

Харьцангуй, анхан шатны

Парисын захын дүүрэгт, Олон улсын жин, хэмжүүрийн товчооны төв байранд яг нэг килограмм жинтэй цагаан алт, иридиумын хайлшаар хийсэн цилиндр байдаг. Энэ бол бүх дэлхийн жишиг юм. Массыг эзэлхүүн, нягтралаар илэрхийлж болох бөгөөд энэ нь бие дэх бодисын хэмжээг хэмждэг гэж үзэж болно. Гэвч бичил ертөнцийг судалж буй физикчид ийм энгийн тайлбарт сэтгэл хангалуун бус байдаг.

Энэ цилиндрийг хөдөлгөж байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Түүний өндөр нь дөрвөн сантиметрээс хэтрэхгүй боловч мэдэгдэхүйц хүчин чармайлт гаргах шаардлагатай болно. Жишээлбэл, хөргөгчийг зөөхийн тулд илүү их хүчин чармайлт гаргах болно. Физикийн хүчийг хэрэглэх хэрэгцээг биетүүдийн инерцээр тайлбарлаж, массыг хүч ба түүнээс үүссэн хурдатгал (F = ma) холбосон коэффициент гэж үздэг.

Масс нь зөвхөн хөдөлгөөн төдийгүй таталцлын хэмжүүр болж, бие бие биенээ татдаг (F = GMm / R2). Бид жинлүүр дээр ирэхэд сум хазайдаг. Учир нь дэлхийн масс маш том бөгөөд таталцлын хүч шууд утгаараа биднийг гадаргуу руу түлхэж байдаг. Илүү хөнгөн саран дээр хүн зургаа дахин бага жинтэй байдаг.

Таталцал нь массаас дутуугүй нууцлаг зүйл юм. Зарим маш том биетүүд хөдөлж байх үед таталцлын долгион ялгаруулдаг гэсэн таамаг зөвхөн LIGO детектор дээр 2015 онд туршилтаар батлагдсан. Хоёр жилийн дараа энэхүү нээлт нь Нобелийн шагнал хүртжээ.

Галилейгийн санал болгож, Эйнштейний боловсруулсан эквивалент зарчмын дагуу таталцлын болон инерцийн массууд тэнцүү байна. Үүнээс үзэхэд асар том биетүүд орон зай-цаг хугацааг нугалах чадвартай байдаг. Од, гаригууд эргэн тойронд таталцлын юүлүүр үүсгэдэг бөгөөд үүнд байгалийн болон хиймэл дагуулууд гадаргуу дээр унах хүртэл эргэлддэг.

Масс хаанаас ирдэг вэ

Физикчид энгийн бөөмс масстай байх ёстой гэдэгт итгэлтэй байна. Электрон болон орчлон ертөнцийн барилгын материал болох кваркууд масстай болох нь батлагдсан. Үгүй бол тэд атом болон харагдахуйц бүх бодисыг үүсгэж чадахгүй. Массгүй орчлон ертөнц нь гэрлийн хурдаар гүйх янз бүрийн цацрагийн квантуудын эмх замбараагүй байдал байх болно. Ямар ч галактик, од, гариг байхгүй байх байсан.

Гэхдээ бөөмс массаа хаанаас авдаг вэ?

"Бөөмийн физикийн стандарт загварыг бүтээхэд бүх элементийн бөөмсийн цахилгаан соронзон, сул, хүчтэй харилцан үйлчлэлийг тодорхойлсон онол маш их бэрхшээлтэй тулгарсан. Энэ загвар нь бөөмсийн массын тэгээс ялгаатай байдлаас зайлсхийх боломжгүй ялгааг агуулсан" гэж Александр Студеникин хэлэв. Ломоносовын нэрэмжит Москвагийн Улсын Их Сургуулийн Физикийн тэнхимийн онолын физикийн тэнхимийн профессор, РИА Новости агентлагт шинжлэх ухааны доктор.

Үүний шийдлийг 1960-аад оны дундуур Европын эрдэмтэд олсон нь байгальд өөр нэг салбар буюу скаляр байдаг гэсэн таамаг дэвшүүлсэн. Энэ нь орчлон ертөнцийг бүхэлд нь хамардаг боловч түүний нөлөө нь зөвхөн микро түвшинд л мэдрэгддэг. Бөөмүүд нь дотор нь гацаж, улмаар массыг олж авдаг.

Энэхүү нууцлаг скаляр талбайг Стандарт загварыг үндэслэгчдийн нэг Британийн физикч Питер Хиггсийн нэрээр нэрлэжээ. Хиггсийн талбайд үүссэн асар том бөөмс болох бозон ч түүний нэрийг авчээ. Үүнийг 2012 онд CERN-ийн Том Адрон Коллайдер дээр хийсэн туршилтаар илрүүлсэн. Жилийн дараа Хиггс Франсуа Энглертэй хамт Нобелийн шагнал хүртжээ.

Сүнс агнуур

Бөөм-сүнс - нейтрино нь мөн асар том гэж хүлээн зөвшөөрөгдсөн байх ёстой. Энэ нь нарнаас ирж буй нейтрино урсгал болон сансар огторгуйн цацрагийн ажиглалттай холбоотой бөгөөд үүнийг удаан хугацаанд тайлбарлах боломжгүй байв. Бөөм нь физикчдийн хэлснээр хөдөлгөөний явцад өөр төлөвт хувирах эсвэл хэлбэлзэх чадвартай болох нь тогтоогдсон. Энэ нь массгүйгээр боломжгүй юм.

"Жишээ нь, нарны дотоод хэсэгт төрдөг электрон нейтрино нь хатуу утгаараа энгийн бөөмс гэж үзэх боломжгүй, учир нь тэдний масс нь тодорхой утгатай байдаггүй. Гэвч хөдөлгөөнд тус бүрийг нэг хэсэг гэж үзэж болно. m1, m2, m3 масстай энгийн бөөмсийн (нейтрино гэж нэрлэдэг) суперпозиция. Массын нейтрино хурдны ялгаатай байдлаас шалтгаалан детектор нь зөвхөн электрон нейтрино төдийгүй бусад төрлийн нейтрино, тухайлбал муоник ба тау нейтрино зэргийг илрүүлдэг. Энэ бол 1957 онд Бруно Максимович Понтекорвогийн таамаглаж байсан холилдох, хэлбэлзлийн үр дагавар юм "гэж профессор Студеникин тайлбарлав.

Нейтриногийн масс нь электрон вольтын аравны хоёроос хэтэрч болохгүй нь тогтоогдсон. Гэхдээ яг тодорхой утга учир нь тодорхойгүй байна. Эрдэмтэд үүнийг 6-р сарын 11-нд эхлүүлсэн Карлсруэ технологийн хүрээлэнгийн (Герман) KATRIN туршилтаар хийж байна.

"Нейтриногийн массын хэмжээ, мөн чанарын тухай асуудал бол гол асуултуудын нэг юм. Үүний шийдэл нь бүтцийн талаархи бидний санаа бодлыг цаашид хөгжүүлэх үндэс суурь болно" гэж профессор дүгнэв.

Зарчмын хувьд массын талаар бүх зүйл мэдэгдэж байгаа юм шиг санагдаж байна, энэ нь нарийн ширийн зүйлийг тодруулахад л үлддэг. Гэхдээ энэ нь тийм биш юм. Физикчид бидний ажиглалтад нийцэх бодис нь орчлон ертөнцийн материйн массын ердөө тавхан хувийг эзэлдэг болохыг тооцоолсон. Үлдсэн хэсэг нь юу ч ялгаруулдаггүй, тиймээс бүртгэгдээгүй таамаглалтай хар матери ба энерги юм. Орчлон ертөнцийн эдгээр үл мэдэгдэх хэсгүүд ямар бөөмсөөс бүрддэг, ямар бүтэцтэй вэ, тэд манай ертөнцтэй хэрхэн харьцдаг вэ? Дараагийн үеийн эрдэмтэд үүнийг тодорхойлох ёстой.