Всем привет, друзья.
Лоите видео и аудиоверсии эпизода, а остальных жду ниже!)
Сегодня меня Звездануло поговорить про разные пиксели мироздания. Будет два или три выпуска, потому что материала ну очень много. Помните, я обещал раньше, что мы-таки рассмотрим все эти разные частицы и взаимодействия? Дождались.
Наверное, стоит этот выпуск слушать с листком и карандашом в руках. Я буду рассказывать, скажем так, генеалогическое древо вещества, а оно довольно ветвистое.
Вообще, все частицы можно поделить на бозоны и фермионы.
Разница в том, что у бозонов спин целый, а у фермионов-полуцелый. Что это значит? В школе мы все рисовали на химии схемы элементов и в квадратики вписывали стрелочки. Этот был спин.
Подробнее про него и другие квантовые числа я расскажу в другом выпуске. Объяснение уже написал, но в этом выпуске и правда очень много информации. Давайте в другой раз. Нам важно знать вот что:
Частицы с полуцелым спином могут соединяться как кубики Лего. Частицы с целочисленным спином становятся стабильными и друг с другом уже не стыкуются.
Так вот, у фермионов спин полуцелый. Значит, они стыкуются друг с другом и создают что-то новое. Вообще, практически всё вещество состоит из фермионов. Хотя есть всякая экзотика, типа ядер изотопов гелия, которые считаются бозонами. Но не суть.
Короче, фермионы делят на кварки и лептоны. Сначала разделаемся с лептонами, потому что там меньше разных ветвлений. Короче, лептоны - это фундаментальные частицы. Фундаментальными называют частицы, которые пока нельзя поделить на составляющие. Как отдельные кубики Лего. Итак, существует три поколения лептонов. В каждом поколении по две частицы: заряженная и нейтральная. Каждое следующее поколение менее стабильно, то есть живёт меньше и весит при этом сильно больше. В первое поколение входят электрон и электронное нейтрино. Второе-мюон и мюонное нейтрино. В третье поколение - ...тау-лептон и тау-нейтрино. Если хотите совсем козырнуть знаниями - то есть ещё столько же антилептонов. Ну и да. Пара свойств лептонов:
1. Лептоны не участвуют в сильном взаимодействии. Это значит, что они не собираются в кучки. Каждая частица-индивидуальна, как профили девушек на заре вэкашечки.
2. Вообще-то физики не понимают, нафига нужны второе и третье поколения лептонов. По разным формулам и расчётам, Вселенная прекрасно работала бы так же как и работает с электронами и электронными нейтринками. Но раз уж придумали и нашли мюоны и тау-лептоны..
Ладно, с лептонами закончим.
Переходим к кваркам.
В отличие от лептонов, свободные кварки никто не видел. Они всегда соединяются либо по двое, либо по трое. Те, что ходят парами называются мезонами. Те, которые соображают на троих - барионы. У людей состояние, когда человека невозможно увидеть в одиночестве называется экстраверсией, а у кварков - конфайнмент. Помните, я говорил про сильное взаимодействие? Мы поговорим про него более обстоятельно в другом выпуске, но сейчас важно понимать, что это взаимодействие переносится одним типом бозонов - глюонами. Даже назвали их от слова клей. Так вот, если фермионы можно считать кирпичиками мироздания, то глюоны-это цемент.
Ладно, а что будет, если мы попробуем растянуть мезон на два кварка?Сначала Вселенная попытается удержать кварки рядом. Для этого между ними начнут появляться дополнительные глюоны. Им можно - они не совсем вещество. Когда энергии глюонов будет хватать на создание дополнительной пары кварк-антикварк, вселенная так и сделает. А у вас в итоге получится либо один мезон в одной руке, а в другой кварк и антикварк взаимно уничтожатся, либо же получится два мезона и живите как хотите.
Помните, я уже говорил, что кварк-глюонная плазма - это праобраз нашего привычного вещества? Собственно, это самый элементарный вариант вещества в принципе. Кирпичик вещества и цемент. Только там ну очень жёсткие энергии, раз уж кварки не собираются во что-то бОльшее. Такие дела.
Кстати, мезоны можно отнести к составным бозонам. Они же состоят из двух фермионов с полуцелым спином. Значит, у всех мезонов спин целый. А это свойство бозона. Так что дальше мезоны перестают эволюционировать и строить из них нечего.
Из вещества у нас остаются барионы.
Это самые частые ребята во Вселенной. В состав барионов входят протоны, нейтроны, лямбда-барионы, сигма-гипероны, кси-гипероны и омега-гипероны.
Разницу между ними я расскажу позже, когда мы обсудим квантовые числа всякие. Очарованность, запах, цвет и так далее... Я говорил, что тема огромная. Сегодня моя задача-просто познакомить вас с классификацией вещества. Поверьте, я пробовал вместить в выпуск больше информации, но решил не впихивать невпихуемое.
А насчёт барионов... Нас интересуют протоны и нейтроны. Это те частицы, которые образуют атомное ядро. Их даже выделили в отдельную группу-нуклоны. А если присыпать нуклоны электронами, то получатся совсем уже знакомые нам атомы, из них-молекулы и так далее.
Ну что, с веществом разобрались.
Готовы к взаимодействиям?
Смотрите, во Вселенной различают четыре типа взаимодействий: сильное, слабое, гравитационное и электромагнитное. Электромагнитное и гравитационное, думаю, объяснять не надо. Сильное, как я уже говорил, заставляет частицы связываться друг с другом и является цементом мироздания. Слабое взаимодействие отвечает наоборот за распад ядер и частиц.
У каждого взаимодействия должны быть частицы-переносчики. Их-то и называют бозонами. В случае электромагнитного взаимодействия - это фотон. Помните, мы в подкасте обсуждали, что фотон - это частица с предельной скоростью в электромагнитном поле. С ними взаимодействуют заряженные частицы. Это у нас заряженные лептоны, кварки и заряженные бозоны слабого взаимодействия. Остальные частицы электрически нейтральны.
Гравитационное взаимодействие переносится гравитонами. Прикол гравитонов в том, что их до сих пор не обнаружили. Споры о существовании этих частиц так и не утихают. Гравитационное взаимодействие считается самым слабым взаимодействием из этой четверки. (UPD: Господи, как я писал тексты раньше, а... Любым магнитом, который будет источником электромагнитного взаимодействия, вы сможете победить гравитацию целой планеты и поднять монетку с пола. Но гравитация становится сильной в каких-то совсем экстремальных условиях, типа ядра нейтронной звезды, или чёрной дыры - там любое взаимодействие перестаёт иметь смысл, сильное не может кварки и глюоны собрать ни во что, ничего не магнитится, ничего не распадается.) Так вот вышло.
Сильное взаимодействие, как я уже говорил переносится глюонами. Так же как и у фотона, у глюона нет массы. И вообще-то глюонов насчитывают аж восемь видов. Вообще, это зависит от кварков. Помните, я говорил про квантовые числа? Так вот, цвет-одно из них и кварки делят на три цвета. Плюс три антицвета для антикварков. Ну и если мы попробуем все комбинации сосчитать, то получим девять штук. Причем, одна будет нулевая. Цвет с антицветом полностью аннигилируют и получится ноль. Он нам не нужен, значит, остаётся всего восемь вариантов.
Да, кстати, у бозонов нет античастиц, кроме слабого взаимодействия.
Собственно, оно переносится W+, W- и Z-0 бозонами. W+ и W- как раз и есть друг для друга античастицы.
Эти бозоны самые тяжёлые. Их массы приближаются к массам атомов технеция и рубидия. Эти бозоны могут превратить один кварк в другой, сменять поколения, изменять электрический заряд...
Для начального знакомства вам пока хватит. Постепенно будем углубляться в физику частиц.
А пока отдыхайте.
С вами был Роман Юдаев.
Услышимся в следующем выпуске.
