скачать книгу бесплатно
In particle physics, an elementary particle or fundamental particle is a particle unknown to have substructure, thus unknown to be composed of other particles. A particle containing two or more elementary particles is a composite particle.
То есть они там различают "элементарную частицу" и "сложную частицу", в русскоязычных же источниках часто все называют "элементарными".
Про виды и свойства хорошо рассказывает дедушка в клипе внизу, не буду его пересказывать. Более подробно про отдельные частицы будет по мере их возникновения в Большом взрыве.
То есть, часть частиц являются, на самом деле, переносчиками взаимодействий, поскольку взаимодействия в современной модели мира не мыслятся без частиц, так как другим способом они, по мнению физиков, не могут передаваться (так как нет единой среды типа эфира, а значит передать информацию типа "действует сила магнетизма" можно только перекинув фотон из одного места в другое). Другая часть частиц являются как раз "материей", то есть образуют, в конечном итоге, все наблюдаемые структуры. Свойства у "переносчиков" и у "материи" сильно отличаются, и единую модель "частицы" пытаются построить только в очень спорной теории струн (где это среднее называется суперструной и имеет, соответственно, очень размытые свойство, так как оно – и материя, и переносчик).
На самом деле, гравитон еще экспериментально никак не обнаружен, а вписан в схему, потому что "должен там быть" согласно этим самым квантовым представлениям о взаимодействиях. Бозон Хиггса, который ищут в коллайдере, является, как это видно из схемы, гипотетической частицей, объединяющей энергию и материю, так как их напрягает наличие между ними явной пропасти, и этот бозон им сильно нужен, чтобы наконец-то построить единую модель хотя бы частиц.
В марте 2013 года ЦЕРН заявил, что бозон Хиггса ими точно наблюдался, что считают подтверждением Стандартной модели элементарных частиц (которая описывает все взаимодействия кроме гравитации), однако продолжаются споры о том, то ли они наблюдали, что было надо, так как ряд альтернативных теорий описывают такой же бозон без Стандартной модели (которую я планирую изложить подробнее позже).
Космос – 8. Темная энергия
Термин введен, чтобы объяснить расширение Вселенной с ускорением (данные получены в конце 1990-х), то есть, данной концепции лет десять, она довольно сырая еще. Экспериментально еще не обнаруженная, концепция объясняет какие-то наблюдения, которые не укладывались в старую концепцию.
Имеется два объяснения "темной энергии" (ТЭ):
1. Любой объем пространства имеет энергию по своей природе, то есть ТЭ – это энергия вакуума, и при таком понимании она тождественна космологической постоянной ОТО. То есть пустота сама по себе увлекает вещество: если есть вещество, оно, естественно, пытается заполнить пустое пространство, и потому пустота, фактически, разрушает вещество, которое в ней расширяется с ускорением, пытаясь ее заполнить. Данное объяснение сейчас преобладает.
2. Квитэссенция. В данном случае ТЭ – это скалярное поле, плотность ее соответственно может меняться в разных точках ПВК (при первом объяснении – отрицательное давление вакуума постоянно во всех точках).
Именно ТЭ ответственна за расширение, поскольку темная материя, наоборот, ему препятствует. Ускорение расширения Вселенной началось порядка 5 миллиардов лет назад (что примерно совпадает с периодом формирования Земли и Солнца). До этого расширение замедлялось благодаря гравитационному действию темной материи и барионной материи (барионная материя – это то, что я называю "светлой" материей). Плотность барионной материи в расширяющейся Вселенной уменьшается быстрее, чем плотность тёмной энергии. В конце концов, темная энергия начинает преобладать.
Постулируемые свойства ТЭ:
1. Антигравитация (действует противоположно гравитации, которая, наоборот, стремится собрать вещество обратно в одной точке).
2. Равномерно распределена (по гипотезе №1) или нет (по гипотезе №2).
3. Взаимодействует с материей только через свои антигравитационные качества и никаким другим способом.
4. Низкая плотность (порядка 10
г/см?), что препятствует ее экспериментальной фиксации.
5. Несмотря на низкую плотность, заполняет все пространство, и поэтому составляет порядка 70% всей энергии во Вселенной, и, в конце концов, именно она и убьет всю Вселенную.
В связи с мутным характером темной энергии, на самом деле, о будущем вселенной определенно ничего не знают, потому что если источник неизвестен, непонятно, будет ли она действовать также в будущем или нет, ведь не установлены причинно-следственные связи. Если также будет действовать, то она, в конце концов, разорвет все атомы, а если не будет, то вообще хрен ее знает, что случится.
Космос – 9. Темная материя
Несколько менее темная вещь, чем темная энергия. Как и ТЭ, распознается только по ее гравитационному действию, не взаимодействует ни с какими другими полями.
Признаки:
1. Взаимодействует со светлой материей, притягивая ее.
2. По плотности во много раз больше барионной материи.
3. Составляет 25% Вселенной.
4. Может, в принципе, наблюдаться методами гравитационного линзирования (то есть косвенно, а непосредственно ее не наблюдали).
Именно темная материя (ТМ) организует макроструктуру Вселенной; то есть галактики – это такие скопления мирового черного говна, в которое воткнуты немногочисленные светящиеся звезды, составляющие небольшой процент от массы любой галактики. То есть "из тел архонтов".
В 2012 году получены экспериментальные данные, что в районе Солнца ее практически нет, так что нет шансов, что это будут когда-либо наблюдать на Земле, оно, в основном, тусуется в центре галактики, обеспечивая ее требуемую массивность.
В отличие, опять же, от ТЭ, есть много гипотез о том, чем бы это могло быть, так как оно имеет хотя бы массу, а массу можно измерить, и, таким образом, есть какие-то свойства, от которых могут отталкиваться теоретики.
Основные предположения:
1. Что это, в принципе, барионное вещество, но оно по каким-то причинам взаимодействует только гравитационно. Малопопулярная гипотеза, потому что она не вписывается в модель БЗ и совсем не подтверждается наблюдениями.
2. Что это – какие-то частицы, которых мы еще не знаем (гипотетическую частицу ТМ называют также WIMP):
а) легкие нейтрино (маловероятно);
б) тяжелые нейтрино (более вероятно, так как у нее большая плотность);
в) аксионы (гипотетические нейтральные псевдоскалярные частицы);
г) суперсимметричные частицы – фотино, гравитино, хиггсино, а также снейтрино, вино и зино. Ничто из этой компании никогда не наблюдалось, это просто часть очередной неподтвержденной физической теории.
Если это – частицы, то, в принципе, можно попробовать получить их в ускорителях, чем сейчас усердно и занимаются. В 2009-2013 гг. имелась масса сообщений, что точно нашли частицы ТМ с высокой вероятностью, но пока это, вроде бы, не общепринято:
http://en.wikipedia.org/wiki/Weakly_interacting_massive_particles
Основные ее гипотетические виды:
1. Горячая ТМ: энергия частиц превышает их массу.
2. Холодная ТМ: с массами частиц более 30 КэВ. Скорее всего, именно холодная преобладает.
3. Теплая ТМ: с массой частиц около 1 КэВ.
Вполне возможно, что там – смесь различных частиц, то есть могут оказаться верными несколько предположений одновременно.
На самом деле, про "скрытую массу" довольно много говорили еще с начала 20-го века, вне всякой связи с ОТО и БЗ, то есть, даже если ОТО и БЗ – ложные теории (подвергаются интенсивной критике в последнее время), вполне возможно, что за феноменом, который сейчас обозначают как ТМ, и стоит что-то реальное.
Космос – 10. Сингулярность
Собирался написать еще про критику теории Большого Взрыва, но, почитав, убедился, что она, в принципе, совпадает с критикой ОТО и других основ современной физики, а об этом уже было сказано. Если парадигма современной физики верна, то Большой Взрыв был. Этот факт доказал в 1967 году известный паралитик Стивен Хокинг. То есть preliminary course можно считать законченным и переходить уже к хронологическому описанию мира.
То, что существовало непосредственно перед взрывом, хотя не было еще ни времени, ни пространства, все-таки как-то описывается, и в терминах ОТО это является видом гравитационной сингулярности. То есть это точка, в которой величины, описывающие гравитационное поле, становятся бесконечными или неопределенными, и другим примером подобного является черная дыра. Однако, в отличие от черной дыры, сингулярность, из которой произошла наша Вселенная, была так называемой "голой сингулярностью", то есть, если бы был внешний наблюдатель, он мог бы эту точку наблюдать, а черную дыру саму по себе в принципе наблюдать невозможно (только ее окружение).
Описания космологической сингулярности, хотя и даются, получаются довольно противоречивыми:
1. Времени не было.
2. Пространство было бесконечно малым.
3. Плотность была бесконечной.
4. Температура была бесконечной (кстати, это противоречит свойству №3).
5. Упорядоченность была максимальной, а вся последующая история Вселенной – это последовательная победа хаоса над порядком. На самом деле, не совсем понятно, как может быть упорядоченность максимальной, когда ничего, по сути, не было, и тем более при бесконечной температуре.
В общем, описание "сингулярности" мне сильно напоминает описание иудейского Бога, которое обычно делается либо с помощью противоречивых, либо с помощью "бесконечных" (и потому ничего конкретного не означающих) атрибутов. Спрашивается, зачем мы горели на кострах инквизиции – чтобы потом опять водрузить в начале мира нечто богословское? Ватикан, кстати, официально одобрил теорию БЗ, видимо, там тоже почувствовали что-то родное. Теперь это – официальная католическая картина мира, подобно тому, как система Птолемея в средневековье.
Космос – 11. Планковская эпоха
Самый первый момент, в который бомбанул космический пукан. Чтобы его замерить, наталкиваются на ограничения ОТО, которые популярно описаны в клипе внизу. Минимально возможный промежуток времени – это планковское время:
Соответственно, планковское время продолжалось от нуля до 10
секунд. Параметры Вселенной в конце планковского времени:
Энергия ~ 10
ГэВ.
Плотность ~ 10
кг/м?.
Размер мира ~ 10
м.
Температура ~ 10
К.
Ну, то есть, что-то такое кошмарно маленькое и горячее, но все же описываемое в каких-то конкретных цифрах, в отличие от сингулярности.
Структурных частиц еще вообще никаких не было, была некая единая энергия, которая к концу этого времени начала разделяться на гравитационную и негравитационную. Поскольку единой теории всех взаимодействий до сих пор нет, как это все выглядело, тоже неизвестно, и в ускорителях промоделировать это тоже не могут (там же энергии ебошит столько, сколько сейчас есть во всем мире).
В то же время, имеются какие-то наблюдения и эксперименты, относящиеся к состояниям, намного более поздним, чем планковская эпоха, и на базе этих наблюдений пытаются моделировать и самое первое мгновение, но пока все еще очень смутно.
Поскольку они взаимодействие без частиц сейчас не мыслят, то считают, что какие-то частицы тогда уже были, но какие – абсолютно не понятно, тем более, что частица гравитации до сих пор не найдена.
Космос – 12. Эпоха Великого Объединения
Вторая фаза развития Вселенной продолжалась от 10
до 10
с, то есть была в 100.000.000 раз длиннее, чем первая фаза (описанная в главе "Космос-11").
В начале фазы все взаимодействия были едиными, именно поэтому она так и называется, но название немного неверно, так как именно в точке начала ЭВО гравитация отделилась от прочих взаимодействий. То есть в ЭВО имелись 1) гравитация и 2) все прочие взаимодействия, которые пока не отличались.
В связи с отсутствием в то время структурных частиц никакой массы ни у чего еще не было, и вообще не было вещества.
Предположительно, в конце ЭВО мир имел следующие характеристики:
Энергия 10
ГэВ.
Температура 10
K.
Плотность 10
г/см?.
Сведений о размерах мира я не нашел, но они были не намного выше, чем в планковскую эпоху, так как радикальное расширение мира (инфляция) началось несколько позже. Скорей всего, выше на порядки, но мир в целом оставался, с нашей точки зрения, микроскопическим.
Связанные топики касаются гравитации, о ней уже было, в принципе, почти во всех главах, но теперь – подробно и прицельно. Планируется в ближайшее время обсудить:
1. Закон всемирного тяготения (здесь, соответственно, будет что-то вроде "гравитации в физике Ньютона").
2. Гравитационное излучение в ОТО и его поиски.
3. Квантовая теория гравитации.
4. Гравитон и его предполагаемые свойства.
5. Петлевая квантовая гравитация.
6. Теория Лиси.
Теорий гравитации очень много, и это – одна из ключевых проблем физики в настоящее время, так что, если читатели предложат какие-то еще узловые точки про гравитацию, то можно будет их добавить. Теория струн уже была, поэтому ее не надо.
Космос – 13. Закон всемирного тяготения
Считается, что ньютоновские представления справедливы при обычных скоростях и не очень маленьких размерах объектов.
Основной закон:
F= G * (m1*m2)/R
То есть сила тяготения прямо пропорциональна массам объектов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними (что связано с тем, что в классических представлениях поля распространяются по сфере, и там получается, что сила распределяется по окружности, и там в формулу, поэтому, попадает квадрат радиуса).
Коэффициент при переменных измерен экспериментально и равен 6,67384(80) *10
.
