현기증 나는 입자, 힘 및 장은 우리가 보는 모든 것의 아 원자 기반을 나타냅니다.
Paul Sutter는 Ohio State University의 천체 물리학 자이자 COSI 과학 센터의 수석 과학자입니다. Sutter는 또한 "Ask a Spaceman"과 "Space Radio"의 호스트이며 전세계 AstroTours를 이끌고 있습니다. Sutter는이 기사를 Space.com의 Expert Voices : Op-Ed & Insights에 기고했습니다.
경이로움과 신비로 가득한 정말로 이상한 땅을 방문하기 위해 마법의 캐비닛을 훔쳐 갈 필요가 없으며, 포털을 통해 다른 차원으로 무모하게 날아갈 수없는 비행 생물을 타지 않아도됩니다. 아니요, 입자 가속기를 깨뜨려 서 아래로, 아래로, 아래로 내려다보기 만하면됩니다.
아 원자 수준에서, 자연의 진정한 다양성과 화려 함은 거의 물리 칠 수없는 물리 법칙에 의해 지배되는 현기증 나는 입자, 힘 및 필드가 어지럽게 배열되어 있습니다. 그러나 어쨌든 혼란스러운 혼란을 일으키기보다는 복잡한 모든 상호 작용으로 인해 우리가 익숙한 규칙적이고 규칙적인 패턴의 거시적 세계가 만들어집니다. [이상한 Quarks와 Muons, 오 마이! 자연의 가장 작은 입자 해부 (Infographic)]
통치자와 통치자 사이에 분명한 경계선이있는 안정된 성곽에 편안하게 앉아있는 사람들과 실제로 일을 완수하는 저 농민 사이에 작은 계층이 엄격한 계층으로 분리되어 있음을 이해할 수 있습니다. 다양한 주민들 사이의 상호 작용은 불변의 규칙에 의해 돌로 설정됩니다. 모든 사람을위한 장소가 있으며, 모든 사람에게는 장소가 있습니다.
어서 가자
왕이되는 것이 좋다
그 중심에는 가장 크고 안정적인 입자가 있습니다. 그들의 장수는 거의 불 침투 성 요새, 즉 양성자와 중성자로 알려진 핵 성으로 묶을 수 있습니다. 그러나 이러한 핵 성채를 유지하는 일은 쿼크 자체가 아닙니다. 실제로 핵에서 모든 쿼크의 결합 질량은 양성자 또는 중성자의 질량보다 훨씬 작습니다.
대신, 위와 아래 쿼크는 영역의 다른 입자들에게 알려지지 않은 특별한 능력을 가지고 있습니다. 그들은 강한 원자력을 느낄 수 있습니다. 그것은 쿼크를 너무 강렬하게 접착 시켜서 하나의 쿼크를 절대로 볼 수없는 가장 강력한 힘입니다. 이러한 상호 작용은 우리의 거시적 세계의 보이지 않는 중추를 형성합니다. 우리는 양성자와 중성자를 당연한 것으로 여깁니다. 그것이 그들이 성벽을 얼마나 견고하게 지 었는지입니다. 그리고 그들의 질량은 대부분 개인의 쿼크보다는 내부 핵 결합의 힘 때문입니다.
강한 핵력은 양성자와 중성자 수준에서 멈추지 않습니다. 쿼크를 서로 묶어 다른 모든 입자에 대해 지배력을 발휘하는 접착제는 매우 지배적이므로이 성들을 몇 개 모아 원자핵으로 알려진 튼튼한 요새로 모을 수 있습니다. 이 구조는 양성자와 중성자처럼 함침 될 수 없지만, 핵을 쓰러 뜨리려면 여전히 엄청난 노력이 필요합니다.
그러나 모든 지배력에 대해 쿼크의 부자 같은 그립은 특정 성 및 주변 환경으로 제한됩니다. 그것은 모든 힘에 대해 강한 힘이 범위가 심각하게 제한되어 있기 때문입니다. 이것이 우리가 요새, 성의 크기를 설정하고 우리가 세계의 핵자로 식별하는 유지입니다. [쿼크에 관한 이상한 사실들]
필드를 수고
그 한정된 범위를 넘어서서, 쿼크는 그들의 도메인을 확인하고 왕족 메신저, 즉 광자를 통해 서로 통신합니다. 신속하게 발을 내딛는 특사들은 전기, 자기, 심지어는 빛 자체와 같은 전자기력을 전하를 띤 입자로 옮기지 않고 절대 지칠 줄 모르고 우주에서 도약합니다. 물론이 영향은 전체 우주에 퍼져 있지만 물론 출처에서 멀수록 효과는 약합니다.
이 전자기 바인딩은 아 원자 세계의 저주를 유지하며, 쿼크는 안전하고 외딴 성 유지의 상대적 안락함에서 공휴일을 보내며, "농민"-전자-풍부한 변형을 만드는 모든 작업을 수행합니다. 가능한 화학 반응. 그렇습니다. 쿼크 마스터를 위해 노예가되는 가난하고 무지한 전자입니다. 전자기 (electromagnetism)에 의해 핵에 묶여 있지만 (일반적으로 양자 역학의 규칙에 의해 실제로 들어가는 것을 막음) 전자는 원자 사이에서 교환되어 일상 생활에 관한 거의 모든 것을 가능하게하는 화학을 제공합니다.
지배 쿼크는 이웃의 도메인에서 겸손한 전자를 행복하게 거래하고, 훔치고 빌리 며, 각자의 희망, 꿈 또는 야망에 신경 쓰지 않고 (광자를 통해 자유롭게 흐르고, 자기 주위를 맴돌 지 않고) 광자로부터 무거운 손을 사용하여 움직임을 형성합니다. 필드 등).
그림자 속에 숨어
그러나 우주의 모든 입자가 산산조각 쿼크의 엄지 아래에있는 것은 아닙니다. 어떤 이들은 강한 힘을 감지하지 않고 지나가는 광자 (중성미자)의 눈부심을 안전하게 무시하지 않고 우주 곳곳에서 자유롭게 스트리밍 할 수 있습니다. 이 유령 같은 입자는 평범한 시야에 숨어있을 수 있으므로 발포성으로 수십 년 동안 입자가 완전히 질량이 없다고 생각했습니다.
뉴트리노 스는 전자 중성미자, 무온 중성미자 및 타우 중성미자의 세 가지 유형으로 제공되지만, 가장 잘 위장되어있어 어떤 것을보고 있는지 확실하게 알 수 없습니다. 그들이 여행 할 때, 그들은 착용 한 마스크를 순환 할 수 있고, 노련한 스파이의 용이성으로 그들의 정체성을 바꿀 수 있습니다. 그들의 마스크는 그들이 우주에서 다른 입자들과 (때때로) 상호 작용하는 방법을 결정합니다.
그러나 중성미자의 장난스러운 특성으로 인해이 입자의 특정 맛을 생성하는 프로세스를 원래의 다양성을 다시 잡기 위해 항상 역순으로 실행할 수는 없습니다.
그럼에도 불구하고, 그들의 모든 속임수와 은하에도 불구하고 중성미자는 쿼크의 영역으로부터 영향을받지 않습니다. 그러나 이런 종류의 효과가 일어나려면 특별한 힘이 필요합니다. 약한 핵력의 운반체 인 W와 Z bosons라고 불리는 전문가 입자는 거친 중성미자와 통신 할 수있는 유일한 입자입니다. 일부 경우에, bosons는 중성미자를 전자와 같은 더 적합한 생물로 변환합니다.
그럼에도 불구하고 운이 좋은 기회입니다. 대부분의 경우 교활한 중성미자는 스코프가 없습니다.
그러나 파티클 세계의 비밀스런 블랙 파이터 인 W 및 Z 보손의 기술은 드물게 중성미자 만남보다 더 확장됩니다. 그들은 또한 핵 요새의 내부 성소에 거의 독점적으로 접근 할 수 있으며 한 종류의 쿼크를 다른 종류의 쿼크로 바꿀 수 있습니다. 중성자가 원자핵의 안전에서 벗어날 경우,이 특수 보손은 그 입자를보다 안정적인 양성자로 변형시킬 수 있습니다.
영역 외부
물론 이것은 아 원자 세계의 전체 그림을 제공하지는 않습니다. 전체 표준 모델, 작은 생물체의 초상화 및 모든 바쁜 신체 상호 작용은 몇 단락에 포함될 수있는 것보다 훨씬 크고 복잡합니다. 그리고 표준 모델은 현대 물리학의 승리이지만 정확한 예측과 정확한 실험으로 수십 년 동안 고통스럽게 함께 패치되었지만 세상의 불완전한 그림이기도합니다.
하나는 중력을 포함하지 않으며, 이것은 현재 불완전한 일반 상대성 이론에 의해 가장 잘 설명됩니다. 암흑 물질과 암흑 에너지의 본질에 대한 우주론적인 문제도 남아있다. 전통적인 표준 모델은 침묵하고있다 (이 현상들은 최근에 발견 된 것이기 때문이다). 더 많은 것들이 있습니다 : 중성미자의 질량, 힘의 계층 등.
그러나 물리적 세계를 모델링하는 껌-덕-덕-테이프 접근 방식이 완전하지 않고 약간 불만족 스러울지라도 표준 모델은 매우 유용합니다. 그것은 아 원자 이민자와 그들의 사악한 여행 계획의 움직임과 움직임을 놀랍게도 정확하게 예측할 수 있습니다.
"파티클 동물원에 사는 사람들"에피소드를 들으면서 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다. iTunes 및 웹 (http://www.askaspaceman.com)에서 제공되는 "Spaceman 요청"팟 캐스트에서 Alessandro M., Roger, Martin N., Daniel C. 및 @PoZokhr에게 감사의 말을 전합니다. 트위터에서 #AskASpaceman을 사용하거나 Paul @PaulMattSutter 및 facebook.com/PaulMattSutter를 팔로우하여 자신의 질문을하십시오.
