Den minste partikkelen i universet. De minste tingene i verden

I fysikk var elementærpartikler fysiske objekter på skalaen til atomkjernen som ikke kan deles inn i deres komponentdeler. Men i dag har forskere klart å splitte noen av dem. Fysikken studerer strukturen og egenskapene til disse minste objektene elementære partikler.

OM minste partikler, som utgjør all materie, var kjent i antikken. Imidlertid anses grunnleggerne av den såkalte "atomismen" for å være filosofen Antikkens Hellas Leucippus og hans mer kjente student, Demokrit. Det antas at sistnevnte laget begrepet "atom". Fra det eldgamle greske er "atomos" oversatt som "udelelig", som bestemmer synspunktene til eldgamle filosofer.

Senere ble det kjent at atomet fortsatt kan deles inn i to fysiske objekter - kjernen og elektronet. Sistnevnte ble senere den første elementarpartikkelen, da engelskmannen Joseph Thomson i 1897 utførte et eksperiment med katodestråler og oppdaget at de var en strøm av identiske partikler med samme masse og ladning.

Parallelt med Thomsons arbeid utfører Henri Becquerel, som studerer røntgenstråling, eksperimenter med uran og oppdager nytt utseende stråling. I 1898 studerte et par franske fysikere, Marie og Pierre Curie, forskjellige radioaktive stoffer, oppdager det samme radioaktiv stråling. Det vil senere bli bestemt at den består av alfa (2 protoner og 2 nøytroner) og beta partikler (elektroner), og Becquerel og Curie vil motta Nobelprisen. Mens hun forsket med elementer som uran, radium og polonium, tok ikke Marie Sklodowska-Curie noen sikkerhetstiltak, inkludert ikke engang bruk av hansker. Som et resultat ble hun i 1934 innhentet av leukemi. Til minne om prestasjonene til den store vitenskapsmannen ble elementet oppdaget av Curie-paret, polonium, navngitt til ære for Marys hjemland - Polonia, fra latin - Polen.

Foto fra V Solvay-kongressen 1927. Prøv å finne alle forskerne fra denne artikkelen på dette bildet.

Siden 1905 har Albert Einstein viet sine publikasjoner til ufullkommenheten av bølgeteorien om lys, hvis postulat var i strid med resultatene av eksperimenter. Som senere førte den fremragende fysikeren til ideen om et "lyskvante" - en porsjon lys. Senere, i 1926, ble den kalt «foton», oversatt fra gresk «phos» («lys»), av den amerikanske fysikalske kjemikeren Gilbert N. Lewis.

I 1913 bemerket Ernest Rutherford, en britisk fysiker, basert på resultatene av eksperimenter som allerede ble utført på den tiden, at massene av kjernene til mange kjemiske elementer er multipler av massen til hydrogenkjernen. Derfor foreslo han at hydrogenkjernen er en komponent av kjernene til andre grunnstoffer. I sitt eksperiment bestrålt Rutherford et nitrogenatom med alfapartikler, som som et resultat sendte ut en viss partikkel, kalt av Ernest som et "proton", fra de andre greske "protos" (første, viktigste). Senere ble det eksperimentelt bekreftet at protonet er en hydrogenkjerne.

Det er klart at protonet ikke er den eneste komponent kjerner av kjemiske elementer. Denne ideen ledes av det faktum at to protoner i kjernen ville frastøte hverandre, og atomet ville umiddelbart gå i oppløsning. Derfor antok Rutherford tilstedeværelsen av en annen partikkel, som har en masse lik massen til et proton, men er uladet. Noen eksperimenter av forskere på samspillet mellom radioaktive og lettere elementer førte dem til oppdagelsen av en annen ny stråling. I 1932 bestemte James Chadwick at den består av de veldig nøytrale partiklene som han kalte nøytroner.

Dermed ble de mest kjente partiklene oppdaget: foton, elektron, proton og nøytron.

Videre ble oppdagelsen av nye subnukleære objekter en stadig hyppigere hendelse, og for øyeblikket er det kjent rundt 350 partikler, som generelt anses som "elementære". De av dem som ennå ikke er splittet, anses som strukturløse og kalles "fundamentale."

Hva er spinn?

Før man går videre med ytterligere innovasjoner innen fysikk, må egenskapene til alle partikler bestemmes. Det mest kjente, bortsett fra masse og elektrisk ladning, inkluderer også spinn. Denne størrelsen kalles ellers "intrinsic angular momentum" og er på ingen måte relatert til bevegelsen til det subnukleære objektet som helhet. Forskere var i stand til å oppdage partikler med spinn 0, ½, 1, 3/2 og 2. For å visualisere, om enn forenklet, spinn som en egenskap ved et objekt, vurdere følgende eksempel.

La en gjenstand ha et spinn lik 1. Da vil en slik gjenstand, når den roteres 360 grader, gå tilbake til sin opprinnelige posisjon. På et fly kan dette objektet være en blyant, som etter en 360-graders sving vil havne i sin opprinnelige posisjon. Ved null spinn, uansett hvordan objektet roterer, vil det alltid se likt ut, for eksempel en ensfarget ball.

For et halvt spinn trenger du en gjenstand som beholder utseendet når den roteres 180 grader. Det kan være den samme blyanten, bare spisset symmetrisk på begge sider. Et spinn på 2 vil kreve at formen opprettholdes når den roteres 720 grader, og et spinn på 3/2 vil kreve 540.

Denne egenskapen er veldig stor verdi for partikkelfysikk.

Standard modell for partikler og interaksjoner

Å ha et imponerende sett med mikroobjekter som utgjør verden rundt oss, bestemte forskere seg for å strukturere dem, og dermed ble en velkjent teoretisk struktur kalt "Standardmodellen" dannet. Hun beskriver tre interaksjoner og 61 partikler ved å bruke 17 fundamentale, hvorav noen hun forutså lenge før oppdagelsen.

De tre interaksjonene er:

• Elektromagnetisk. Det oppstår mellom elektrisk ladede partikler. I et enkelt tilfelle, kjent fra skolen, tiltrekker motsatt ladede gjenstander, og lignende ladede gjenstander frastøter. Dette skjer gjennom den såkalte bæreren av elektromagnetisk interaksjon – fotonet.
• Sterk, ellers kjent som kjernefysisk interaksjon. Som navnet tilsier, strekker det seg til gjenstander av atomkjernens rekkefølge, det er ansvarlig for tiltrekningen av protoner, nøytroner og andre partikler som også består av kvarker. Det sterke samspillet bæres av gluoner.
• Svak. Effektiv på avstander som er tusen mindre enn størrelsen på kjernen. Leptoner og kvarker, så vel som deres antipartikler, deltar i denne interaksjonen. Dessuten, i tilfelle av svak interaksjon, kan de forvandle seg til hverandre. Bærerne er W+, W− og Z0 bosonene.

Så standardmodellen ble dannet som følger. Den inkluderer seks kvarker, hvorfra alle hadroner (partikler utsatt for sterk interaksjon) er sammensatt:

• Øvre(u);
• Fortryllet (c);
• sann(t);
• Nedre (d);
• Merkelig(e);
• Bedårende (b).

Det er klart at fysikere har mange epitet. De andre 6 partiklene er leptoner. Dette er fundamentale partikler med spin ½ som ikke deltar i den sterke interaksjonen.

• Elektron;
• Elektron nøytrino;
• Muon;
• myonnøytrino;
• Tau lepton;
• Tau nøytrino.

Og den tredje gruppen av standardmodellen er gauge bosoner, som har et spinn lik 1 og er representert som bærere av interaksjoner:

• Gluon - sterk;
• Foton – elektromagnetisk;
• Z-boson - svak;
• W-bosonet er svakt.

Disse inkluderer også den nylig oppdagede spin-0-partikkelen, som enkelt sagt gir inert masse til alle andre subnukleære objekter.

Som et resultat, ifølge Standardmodellen, ser vår verden slik ut: all materie består av 6 kvarker, som danner hadroner og 6 leptoner; alle disse partiklene kan delta i tre interaksjoner, hvis bærere er gauge bosoner.

Ulemper med standardmodellen

Selv før oppdagelsen av Higgs-bosonet, den siste partikkelen som ble forutsagt av standardmodellen, hadde imidlertid forskere gått utover grensene. Et slående eksempel det er en såkalt "gravitasjonsinteraksjon", som er på nivå med andre i dag. Antagelig er bæreren en partikkel med spinn 2, som ikke har noen masse, og som fysikere ennå ikke har vært i stand til å oppdage - "graviton".

Dessuten beskriver standardmodellen 61 partikler, og i dag er mer enn 350 partikler kjent for menneskeheten. Dette betyr at teoretiske fysikeres arbeid ikke er over.

Partikkelklassifisering

For å gjøre livet deres enklere, har fysikere gruppert alle partikler avhengig av deres strukturelle egenskaper og andre egenskaper. Klassifisering er basert på følgende kriterier:

• Livstid.
  1. Stabil. Disse inkluderer proton og antiproton, elektron og positron, foton og graviton. Eksistensen av stabile partikler er ikke begrenset av tid, så lenge de er inne fri stat, dvs. ikke samhandle med noe.
  2. Ustabil. Alle andre partikler, etter en tid, desintegrerer i deres komponentdeler, og det er derfor de kalles ustabile. For eksempel lever en myon bare 2,2 mikrosekunder, og et proton - 2,9 10 * 29 år, hvoretter det kan forfalle til en positron og en nøytral pion.
• Vekt.
  1. Masseløse elementærpartikler, hvorav det bare er tre: foton, gluon og graviton.
  2. Massive partikler er resten.
• Spin mening.
  1. Helspinn, inkl. null, har partikler kalt bosoner.
  2. Partikler med et halvt heltallsspinn er fermioner.
• Deltakelse i interaksjoner.
  1. Hadroner (strukturelle partikler) er subnukleære objekter som deltar i alle fire typer interaksjoner. Det ble nevnt tidligere at de er sammensatt av kvarker. Hadroner er delt inn i to undertyper: mesoner (heltallsspinn, bosoner) og baryoner (halvtallsspinn, fermioner).
  2. Fundamental (strukturløse partikler). Disse inkluderer leptoner, kvarker og gaugebosoner (les tidligere - "Standardmodell...").

Etter å ha gjort deg kjent med klassifiseringen av alle partikler, kan du for eksempel nøyaktig bestemme noen av dem. Så nøytronet er en fermion, et hadron, eller rettere sagt en baryon, og et nukleon, det vil si at det har et halvt heltallsspinn, består av kvarker og deltar i 4 interaksjoner. Nucleon er vanlig navn for protoner og nøytroner.

• Det er interessant at motstandere av atomismen til Democritus, som spådde eksistensen av atomer, uttalte at ethvert stoff i verden er delt på ubestemt tid. Til en viss grad kan de vise seg å ha rett, siden forskerne allerede har klart å dele atomet i en kjerne og et elektron, kjernen i et proton og et nøytron, og disse i sin tur til kvarker.
• Democritus antok at atomer har en klar geometrisk form, og derfor brenner "skarpe" ildatomer, grove atomer faste stoffer holdes godt sammen av fremspringene sine, og glatte vannatomer sklir under interaksjon, ellers flyter de.
• Joseph Thomson kompilerte sin egen modell av atomet, som han så på som et positivt ladet legeme der elektroner så ut til å sitte fast. Modellen hans ble kalt "Plum pudding-modellen."
• Quarks fikk navnet sitt takket være den amerikanske fysikeren Murray Gell-Mann. Forskeren ønsket å bruke et ord som ligner på lyden av en andekvaksalver (kwork). Men i James Joyces roman Finnegans Wake møtte han ordet «quark» i linjen «Three quarks for Mr. Mark!», hvis betydning ikke er nøyaktig definert, og det er mulig at Joyce bare brukte det for rim. Murray bestemte seg for å kalle partiklene dette ordet, siden bare tre kvarker var kjent på den tiden.
• Selv om fotoner, partikler av lys, er masseløse, ser det ut til at de i nærheten av et svart hull endrer banen når de tiltrekkes av gravitasjonskrefter. Faktisk bøyer et supermassivt legeme rom-tid, og det er grunnen til at alle partikler, inkludert de uten masse, endrer banen mot det sorte hullet (se).
• Large Hadron Collider er "hadronisk" nettopp fordi den kolliderer med to rettede stråler av hadroner, partikler med dimensjoner i størrelsesorden en atomkjerne som deltar i alle interaksjoner.

Nøytrinoer, en utrolig liten partikkel i universet, har fascinert forskere i nesten et århundre. Flere Nobelpriser har blitt delt ut for forskning på nøytrinoer enn for arbeid med noen annen partikkel, og det bygges enorme anlegg for å studere den med små staters budsjett. Alexander Nozik, seniorforsker ved Institute of Nuclear Research ved det russiske vitenskapsakademiet, lærer ved MIPT og deltaker i «Troitsk nu-mass»-eksperimentet for å søke etter nøytrinomassen, forteller hvordan man studerer den, men de fleste viktigere, hvordan å fange det i utgangspunktet.

Mysteriet med stjålet energi

Historien om nøytrinoforskning kan leses som en fascinerende detektivhistorie. Denne partikkelen har testet de deduktive evnene til forskere mer enn én gang: ikke hver gåte kunne løses umiddelbart, og noen er ennå ikke løst. La oss starte med historien til funnet. Radioaktivt forfall forskjellige typer begynte å bli studert tilbake i sent XIXårhundre, og det er ikke overraskende at forskerne på 1920-tallet hadde instrumenter i sitt arsenal ikke bare for å registrere selve forfallet, men også for å måle energien til de unnslippende partiklene, om enn ikke spesielt nøyaktige etter dagens standarder. Etter hvert som instrumentenes nøyaktighet økte, økte også gleden for forskere og forvirringen knyttet til blant annet beta-forfall, der et elektron flyr ut av en radioaktiv kjerne, og selve kjernen endrer ladning. Dette forfallet kalles to-partikkel, siden det produserer to partikler - en ny kjerne og et elektron. Enhver videregående elev vil forklare at det er mulig å nøyaktig bestemme energien og momentumet til fragmenter i et slikt forfall ved å bruke bevaringslover og kjenne massene til disse fragmentene. Med andre ord vil energien til for eksempel et elektron alltid være den samme ved ethvert forfall av kjernen til et bestemt grunnstoff. I praksis ble det observert et helt annet bilde. Elektronenergien var ikke bare ikke fiksert, men ble også spredt ut i et kontinuerlig spektrum ned til null, noe som forbløffet forskerne. Dette kan bare skje hvis noen stjeler energi fra beta-forfall. Men det ser ut til at det ikke er noen som stjeler det.

Over tid ble instrumentene mer og mer nøyaktige, og snart forsvant muligheten for å tilskrive en slik anomali til en utstyrsfeil. Dermed oppsto et mysterium. På leting etter løsningen har forskere uttrykt forskjellige, til og med helt absurde etter dagens standarder, antakelser. Niels Bohr selv kom for eksempel med en seriøs uttalelse om at fredningslover ikke gjelder i elementærpartiklers verden. Wolfgang Pauli reddet dagen i 1930. Han klarte ikke å komme til fysikkkonferansen i Tübingen, og fordi han ikke kunne delta eksternt, sendte han et brev som han ba om å bli lest. Her er utdrag fra den:

«Kjære radioaktive damer og herrer. Jeg ber deg om å lytte med oppmerksomhet på det mest passende øyeblikket til budbringeren som leverte dette brevet. Han vil fortelle deg at jeg har funnet et utmerket middel for bevaringsloven og korrekt statistikk. Det ligger i muligheten for eksistensen av elektrisk nøytrale partikler... Kontinuiteten til B-spekteret vil bli tydelig hvis vi antar at under B-nedbrytning sendes et slikt "nøytron" ut sammen med hvert elektron, og summen av energiene til "nøytronet" og elektronet er konstant ..."

På slutten av brevet var det følgende linjer:

«Hvis du ikke tar risiko, vinner du ikke. Alvorligheten av situasjonen når man vurderer det kontinuerlige B-spekteret blir spesielt tydelig etter ordene til prof. Debye, som sa til meg med beklagelse: "Å, det er bedre å ikke tenke på alt dette ... som nye skatter." Derfor er det nødvendig å seriøst diskutere hver vei til frelse. Så, kjære radioaktive mennesker, sett dette på prøve og døm."

Senere uttrykte Pauli selv frykt for at selv om ideen hans reddet fysikken til mikroverdenen, ville den nye partikkelen aldri bli oppdaget eksperimentelt. De sier at han til og med argumenterte med kollegene om at hvis partikkelen fantes, ville det ikke være mulig å oppdage den i løpet av deres levetid. I løpet av de neste årene utviklet Enrico Fermi en teori om beta-forfall som involverte en partikkel han kalte nøytrinoen, som stemte glimrende med eksperimentet. Etter dette var det ingen som var i tvil om at den hypotetiske partikkelen faktisk eksisterte. I 1956, to år før Paulis død, ble nøytrinoer eksperimentelt oppdaget i omvendt beta-forfall av teamet til Frederick Reines og Clyde Cowan (Reines mottok Nobelprisen for dette).

Saken om de manglende solnøytrinoene

Så snart det ble klart at nøytrinoer, selv om de er komplekse, fortsatt kunne oppdages, begynte forskere å prøve å fange nøytrinoer utenomjordisk opprinnelse. Deres mest åpenbare kilde er solen. Det skjer stadig kjernefysiske reaksjoner, og du kan beregne det hver kvadratcentimeter jordens overflate Omtrent 90 milliarder solnøytrinoer passerer per sekund.

I det øyeblikket mest effektiv metodeÅ fange solnøytrinoer var en radiokjemisk metode. Dens essens er dette: en solnøytrino ankommer jorden, samhandler med kjernen; resultatet er for eksempel en 37Ar-kjerne og et elektron (dette er akkurat reaksjonen som ble brukt i forsøket til Raymond Davis, som han senere fikk Nobelprisen for). Etter dette kan vi ved å telle antall argonatomer si hvor mange nøytrinoer som interagerte i detektorvolumet under eksponeringen. I praksis er selvfølgelig ikke alt så enkelt. Du må forstå at du må telle enkle argonatomer i et mål som veier hundrevis av tonn. Masseforholdet er omtrent det samme som mellom massen til en maur og massen til jorden. Det var da det ble oppdaget at ⅔ av solnøytrinoer var blitt stjålet (den målte fluksen var tre ganger mindre enn spådd).

Mistanken falt selvfølgelig først på selve solen. Tross alt kan vi dømme hans indre liv bare ved indirekte tegn. Det er ikke kjent hvordan nøytrinoer skapes på den, og det er til og med mulig at alle modeller av solen er feil. Ganske mange forskjellige hypoteser ble diskutert, men til slutt begynte forskere å lene seg mot ideen om at det ikke var Solen, men nøytrinoenes utspekulerte natur.

En liten historisk digresjon: i perioden mellom den eksperimentelle oppdagelsen av nøytrinoer og eksperimenter i studiet av solnøytrinoer, skjedde flere flere interessante funn. Først ble antinøytrinoer oppdaget og det ble bevist at nøytrinoer og antinøytrinoer deltar forskjellig i interaksjoner. Dessuten er alle nøytrinoer i alle interaksjoner alltid venstrehendte (projeksjonen av spinn på bevegelsesretningen er negativ), og alle antinøytrinoer er høyrehendte. Ikke bare er denne egenskapen observert blant alle elementærpartikler bare i nøytrinoer, den indikerer også indirekte at universet vårt i prinsippet ikke er symmetrisk. For det andre ble det oppdaget at hvert ladet lepton (elektron, myon og taulepton) har sin egen type, eller smak, av nøytrino. Dessuten samhandler nøytrinoer av hver type bare med deres lepton.

La oss gå tilbake til solproblemet vårt. Tilbake på 50-tallet av 1900-tallet ble det antydet at den leptoniske smaken (en type nøytrino) ikke trenger å bli bevart. Det vil si at hvis en elektronnøytrino ble født i en reaksjon, så kan nøytrinoen på vei til en annen reaksjon skifte klær og løpe som en myon. Dette kan forklare mangelen på solnøytrinoer i radiokjemiske eksperimenter som kun er følsomme for elektronnøytrinoer. Denne hypotesen ble briljant bekreftet av målinger av solnøytrinofluksen i SNO og Kamiokande store vannmålscintillasjonseksperimenter (som en annen Nobelpris nylig ble tildelt). I disse eksperimentene er det ikke lenger omvendt beta-forfall som studeres, men nøytrino-spredningsreaksjonen, som ikke bare kan oppstå med elektron, men også med myonnøytrinoer. Da de i stedet for fluksen av elektronnøytrinoer begynte å måle den totale fluksen til alle typer nøytrinoer, bekreftet resultatene perfekt overgangen til nøytrinoer fra en type til en annen, eller nøytrinoscillasjoner.

Angrep på standardmodellen

Oppdagelsen av nøytrinoscillasjoner, etter å ha løst ett problem, skapte flere nye. Poenget er at siden Paulis tid har nøytrinoer blitt ansett som masseløse partikler som fotoner, og dette passet alle. Forsøk på å måle massen av nøytrinoer fortsatte, men uten særlig entusiasme. Oscillasjoner endret alt, siden masse, uansett hvor liten, er nødvendig for deres eksistens. Oppdagelsen av masse i nøytrinoer gledet selvfølgelig eksperimentere, men forvirret teoretikere. For det første passer ikke massive nøytrinoer inn i standardmodellen for partikkelfysikk, som forskere har bygget siden begynnelsen av det 20. århundre. For det andre er den samme mystiske venstrehendelsen til nøytrinoer og høyrehendtheten til antinøytrinoer godt forklart bare, igjen, for masseløse partikler. Hvis det er masse, bør venstrehendte nøytrinoer med en viss sannsynlighet forvandles til høyrehendte, det vil si til antipartikler, bryte den tilsynelatende uforanderlige loven om bevaring av leptontallet, eller til og med bli til en slags nøytrinoer som gjør det ikke delta i samhandlingen. I dag kalles slike hypotetiske partikler vanligvis sterile nøytrinoer.

Nøytrinodetektor "Super Kamiokande" © Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), University of Tokyo

Selvfølgelig ble eksperimentelle søk etter nøytrinomassen umiddelbart gjenopptatt kraftig. Men spørsmålet oppsto umiddelbart: hvordan måle massen til noe som ikke kan fanges? Det er bare ett svar: ikke fange nøytrinoer i det hele tatt. I dag utvikles det mest aktivt av to retninger – direkte søk etter nøytrinomasse i beta-forfall og observasjon av nøytrinoløst dobbeltbeta-forfall. I det første tilfellet er ideen veldig enkel. Kjernen forfaller med elektron- og nøytrinostråling. Det er ikke mulig å fange et nøytrino, men det er mulig å fange og måle et elektron med svært høy nøyaktighet. Elektronspekteret bærer også informasjon om nøytrinomassen. Et slikt eksperiment er et av de vanskeligste innen partikkelfysikk, men dets utvilsomme fordel er at det er basert på grunnleggende prinsipper bevaring av energi og fart og resultatet avhenger av lite. For øyeblikket er den beste grensen for nøytrinomasse omtrent 2 eV. Dette er 250 tusen ganger mindre enn for et elektron. Det vil si at selve massen ikke ble funnet, men kun begrenset av den øvre rammen.

Med dobbel beta-forfall er ting mer komplisert. Hvis vi antar at en nøytrino blir til en antinøytrino under en spin flip (denne modellen er kalt etter den italienske fysikeren Ettore Majorana), så er en prosess mulig når to beta-forfall skjer samtidig i kjernen, men nøytrinoene ikke flyr ut, men reduseres. Sannsynligheten for en slik prosess er relatert til nøytrinomassen. De øvre grensene i slike eksperimenter er bedre – 0,2 – 0,4 eV – men avhenger av den fysiske modellen.

Problemet med massive nøytrinoer er ennå ikke løst. Higgsteorien kan ikke forklare så små masser. Det krever betydelig komplikasjon eller bruk av noen mer utspekulerte lover i henhold til hvilke nøytrinoer samhandler med resten av verden. Fysikere involvert i nøytrinoforskning blir ofte stilt spørsmålet: «Hvordan kan nøytrinoforskning hjelpe gjennomsnittsmennesket? Hvilken økonomisk eller annen fordel kan man få fra denne partikkelen? Fysikere trekker på skuldrene. Og de vet det virkelig ikke. En gang i tiden tilhørte studiet av halvlederdioder ren fundamental fysikk, uten noen praktisk anvendelse. Forskjellen er at teknologiene som utvikles for å lage moderne eksperimenter innen nøytrinofysikk er mye brukt i industrien nå, så hver krone som investeres i dette området betaler seg ganske raskt. For tiden utføres det flere eksperimenter rundt om i verden, hvis skala er sammenlignbar med skalaen til Large Hadron Collider; disse eksperimentene er utelukkende rettet mot å studere egenskapene til nøytrinoer. Det er ukjent i hvilken av dem det vil være mulig å åpne en ny side i fysikk, men den vil definitivt bli åpnet.

Utrolige fakta

Folk har en tendens til å ta hensyn til store gjenstander som umiddelbart tiltrekker vår oppmerksomhet.

Tvert imot kan små ting gå ubemerket hen, selv om dette ikke gjør dem mindre viktige.

Noen av dem kan vi se med det blotte øye, andre bare ved hjelp av et mikroskop, og det er de som bare kan forestilles teoretisk.

Her er en samling av verdens minste ting, alt fra små leker, miniatyrdyr og mennesker til en hypotetisk subatomær partikkel.

Den minste pistolen i verden

Den minste revolveren i verden SwissMiniGun den ser ikke større ut enn en dørnøkkel. Utseende kan imidlertid lure, og pistolen, som bare er 5,5 cm lang og veier i underkant av 20 gram, kan skyte med en hastighet på 122 m per sekund. Dette er nok til å drepe på nært hold.

Den minste kroppsbyggeren i verden

I følge Guinness rekordbok Aditya "Romeo" Dev(Aditya “Romeo” Dev) fra India var den minste kroppsbyggeren i verden. Med bare 84 cm høy og 9 kg kunne han løfte 1,5 kg manualer og brukte mye tid på å forbedre kroppen. Dessverre døde han i september 2012 på grunn av en sprukket hjerneaneurisme.

Den minste øglen i verden

Kharaguan sfæren ( Sphaerodactylus ariasae) er det minste reptilet i verden. Lengden er bare 16-18 mm og vekten er 0,2 gram. Den bor i Jaragua nasjonalpark i Den dominikanske republikk.

Den minste bilen i verden

Med sine 59 kg er Peel 50 den minste produksjonsbilen i verden. Rundt 50 av disse bilene ble produsert på begynnelsen av 1960-tallet, og nå gjenstår bare noen få modeller. Bilen har to hjul foran og ett bak, og når en hastighet på 16 km i timen.

Den minste hesten i verden

Den minste hesten i verden kalt Einstein født i 2010 i Barnstead, New Hampshire, Storbritannia. Ved fødselen veide hun mindre enn en nyfødt baby (2,7 kg). Høyden hennes var 35 cm Einstein lider ikke av dvergvekst, men tilhører hesterasen Pinto.

Minste land i verden

Vatikanet er det minste landet i verden. Dette er en liten stat med et areal på bare 0,44 kvadratmeter. km og en befolkning på 836 personer som ikke er fastboende. Det lille landet omgir Peterskirken, det åndelige sentrum for romersk-katolikker. Selve Vatikanet er omgitt av Roma og Italia.

Den minste skolen i verden

Kalou skole i Iran har blitt anerkjent av UNESCO som den minste skolen i verden. I landsbyen der skolen ligger, er det bare 7 familier med fire barn: to gutter og to jenter som går på skolen.

Den minste tekanne i verden

Den minste tekanne i verden ble skapt av en berømt keramiker Wu Ruishen(Wu Ruishen) og den veier bare 1,4 gram.

Den minste mobiltelefonen i verden

Modu-telefonen regnes som den minste mobiltelefon i verden ifølge Guinness rekordbok. Med en tykkelse på 76 millimeter veier den kun 39 gram. Dimensjonene er 72 mm x 37 mm x 7,8 mm. Til tross for den lille størrelsen kan du ringe, sende SMS-meldinger, spille MP3-filer og ta bilder.

Det minste fengselet i verden

Sark fengsel på Kanaløyene ble bygget i 1856 og rommer én celle for to fanger.

Den minste apen i verden

Pygmy silkeabber, som lever i tropiske våte skoger Sør-Amerika, regnes som de minste apene i verden. Vekten til en voksen ape er 110-140 gram, og lengden når 15 cm selv om de har ganske skarpe tenner og klør, de er relativt føyelige og populære som eksotiske kjæledyr.

Det minste postkontoret i verden

Den minste posttjenesten, WSPS (World's Smallest Postal Service) i San Francisco, USA, oversetter brevene dine til miniatyrform, så mottakeren må lese dem med forstørrelsesglass.

Den minste frosken i verden

froskearter Paedophryne amauensis med en lengde på 7,7 millimeter lever den bare i Papua Ny-Guinea, og er den minste frosken og minste virveldyr i verden.

Det minste huset i verden

Det minste huset i verden til et amerikansk selskap Tumbleweed av arkitekten Jay Shafer er mindre enn noens toaletter. Selv om dette huset bare er 9 kvm. meter ser liten ut, den har alt du trenger: arbeidsplass, soverom, bad med dusj og toalett.

Den minste hunden i verden

Når det gjelder høyde, er den minste hunden i verden ifølge Guinness rekordbok hunden Bø Bø– Chihuahua høyde 10,16 cm og vekt 900 gram. Hun bor i Kentucky, USA.

I tillegg hevder den å være den minste hunden i verden. Maisie- en terrier fra Polen med en høyde på bare 7 cm og en lengde på 12 cm.

Den minste parken i verden

Mill Ends Park i byen Portland, Oregon, USA - dette er den minste parken i verden med en diameter på bare 60 cm I en liten sirkel som ligger i krysset mellom veier, er det et sommerfuglbasseng, et lite pariserhjul og miniatyrstatuer.

Den minste fisken i verden

Fiskearter Paedocypris progenetica fra karpefamilien, som finnes i torvmyrer, blir bare 7,9 millimeter lang.

Den minste mannen i verden

72 år gammel nepalesisk mann Chandra Bahadur Dangi(Chandra Bahadur Dangi) med en høyde på 54,6 cm ble anerkjent som den korteste personen og mannen i verden.

Den minste kvinnen i verden

Den korteste kvinnen i verden er Yoti Amge(Jyoti Amge) fra India. På sin 18-årsdag ble jenta, med en høyde på 62,8 cm, den minste kvinnen i verden.

Minste politistasjon

Denne lille telefonkiosken i Carabella, Florida, USA regnes som den minste fungerende politistasjonen.

Den minste babyen i verden

I 2004 Rumaisa Rahman(Rumaisa Rahman) ble det minste nyfødte barnet. Hun ble født i uke 25 og veide bare 244 gram og var 24 cm høy Tvillingsøsteren Hiba veide nesten dobbelt så mye – 566 gram og var 30 cm høy, som led av alvorlig svangerskapsforgiftning til mindre barn.

De minste skulpturene i verden

britisk billedhugger Ullard Wigan(Willard Wigan), som led av dysleksi, utmerket seg ikke akademisk og fant trøst i å lage miniatyrkunstverk som er usynlige for det blotte øye. Skulpturene hans er plassert i nåløyet, og når dimensjoner på 0,05 mm. Hans nylige verk, som kalles intet mindre enn "verdens åttende vidunder", overskrider ikke størrelsen på en menneskelig blodcelle.

Den minste teddybjørnen i verden

Mini Pooh Bear laget av en tysk billedhugger Bettina Kaminski(Bettina Kaminski) ble den minste håndsydde bamsen med bevegelige ben som kun målte 5 mm.

Den minste bakterien

Det minste viruset

Selv om forskere fortsatt diskuterer hva som anses som "levende" og hva som ikke er det, klassifiserer de fleste biologer ikke virus som levende organismer fordi de ikke kan reprodusere seg og ikke er i stand til å utveksles utenfor cellen. Imidlertid kan et virus være mindre enn noen levende organisme, inkludert bakterier. Det minste enkelttrådete DNA-viruset er svinecirokovirus ( Porcint circovirus). Diameteren på skallet er bare 17 nanometer.

De minste gjenstandene som er synlige for det blotte øye

Den minste gjenstanden som er synlig for det blotte øye er 1 millimeter stor. Dette betyr at når nødvendige forhold du vil kunne se en vanlig amøbe, en tøffel ciliate og til og med et menneskelig egg.

Den minste partikkelen i universet

I løpet av det siste århundret har vitenskapen gjort store fremskritt mot å forstå universets vidstrakter og dets mikroskopiske byggematerialer. Men når det gjelder den minste observerbare partikkelen i universet, oppstår det noen vanskeligheter.

På en gang ble den minste partikkelen ansett for å være et atom. Så oppdaget forskere protonet, nøytronet og elektronet. Nå vet vi at ved å knuse partikler sammen (som i Large Hadron Collider) kan de brytes ned til enda flere partikler, som f.eks. kvarker, leptoner og til og med antimaterie. Problemet er bare å bestemme hva som er mindre.

Men på kvantenivå blir størrelse irrelevant, siden fysikkens lover som vi er vant til ikke gjelder. Så noen partikler har ingen masse, noen har negativ masse. Løsningen på dette spørsmålet er det samme som å dele med null, det vil si at det er umulig.

Det minste hypotetiske objektet i universet

Med tanke på det som ble sagt ovenfor at begrepet størrelse er uanvendelig på kvantenivå, kan vi vende oss til den velkjente strengteorien i fysikk.

Selv om dette er en ganske kontroversiell teori, antyder den at subatomære partikler er sammensatt av vibrerende strenger, som samhandler for å skape ting som masse og energi. Og selv om det ikke er slike strenger fysiske parametere, menneskets tendens til å rettferdiggjøre alt fører oss til den konklusjon at dette er de minste objektene i universet.

Den minste partikkelen av sukker er et sukkermolekyl. Strukturen deres er slik at sukker smaker søtt. Og strukturen til vannmolekyler er slik at rent vann ikke virker søtt.

4. Molekyler er bygd opp av atomer

Og et hydrogenmolekyl vil være den minste partikkelen av stoffet hydrogen. De minste partiklene av atomer er elementærpartiklene: elektroner, protoner og nøytroner.

Alle kjent stoff på jorden og utover består den av kjemiske elementer. Total mengde naturlig forekommende grunnstoffer – 94. Med normal temperatur 2 av dem er i flytende tilstand, 11 er i gassform og 81 (inkludert 72 metaller) er i fast tilstand. Den såkalte "materiens fjerde tilstand" er plasma, en tilstand der negativt ladede elektroner og positivt ladede ioner er i konstant bevegelse. Malegrensen er fast helium, som, som ble etablert tilbake i 1964, skal være et monoatomisk pulver. TCDD, eller 2, 3, 7, 8-tetraklordibenzo-p-dioksin, oppdaget i 1872, er dødelig ved en konsentrasjon på 3,1 × 10–9 mol/kg, som er 150 tusen ganger sterkere enn en tilsvarende dose cyanid.

Materie består av individuelle partikler. Molekyler forskjellige stoffer er forskjellige. 2 oksygenatomer. Dette er polymermolekyler.

Bare om komplekset: mysteriet om den minste partikkelen i universet, eller hvordan man fanger en nøytrino

Standardmodellen for partikkelfysikk er en teori som beskriver egenskapene og interaksjonene til elementærpartikler. Alle kvarker har også elektrisk ladning, et multiplum av 1/3 av den elementære ladningen. Antipartiklene deres er antileptoner (antipartikkelen til et elektron kalles et positron historiske årsaker). Hyperoner, som Λ-, Σ-, Ξ- og Ω-partikler, inneholder en eller flere s-kvarker, forfaller raskt og er tyngre enn nukleoner. Molekyler er de minste partiklene i et stoff som fortsatt beholder sine kjemiske egenskaper.

Hvilken økonomisk eller annen fordel kan man få fra denne partikkelen? Fysikere trekker på skuldrene. Og de vet det virkelig ikke. En gang i tiden var studiet av halvlederdioder rent grunnleggende fysikk, uten noen praktisk anvendelse.

Higgs-bosonet er en partikkel som er så viktig for vitenskapen at den har fått kallenavnet «Gud-partikkelen». Det er dette som, som forskerne tror, ​​gir masse til alle andre partikler. Disse partiklene begynner å brytes ned så snart de er født. Å lage en partikkel krever enorme mengder energi, slik som den som produseres Big Bang. Angående større størrelse og vektene til superpartnerne, mener forskere at symmetrien har blitt brutt i en skjult sektor av universet som ikke kan sees eller finnes. For eksempel er lys bygd opp av partikler med null masse kalt fotoner, som bærer en elektromagnetisk kraft. På samme måte er gravitoner teoretiske partikler som bærer tyngdekraften. Forskere prøver fortsatt å finne gravitoner, men dette er veldig vanskelig, siden disse partiklene samhandler veldig svakt med materie.

Denne verdenen er merkelig: noen mennesker streber etter å skape noe monumentalt og gigantisk for å bli kjent over hele verden og gå ned i historien, mens andre lager minimalistiske kopier av vanlige ting og forbløffer verden med dem ikke mindre. Denne anmeldelsen inneholder de minste gjenstandene som finnes i verden og er samtidig ikke mindre funksjonelle enn deres motstykker i full størrelse.

1. SwissMiniGun pistol

SwissMiniGun er ikke større enn en vanlig skiftenøkkel, men den er i stand til å skyte ørsmå kuler som flyr ut av løpet i hastigheter over 430 km/t. Dette er mer enn nok til å drepe en person på nært hold.

2. Peel 50 bil

Med en vekt på bare 69 kg er Peel 50 den minste bilen som noen gang er godkjent for veibruk. Denne trehjulede Pepelatsen kunne nå en hastighet på 16 km/t.

3. Kalou skole

UNESCO anerkjente Irans Kalou-skole som den minste i verden. Det er bare 3 elever og tidligere soldat Abdul-Muhammad Sherani, som nå jobber som lærer.

4. Tekanne som veier 1,4 gram

Den ble laget av keramikkmester Wu Ruishen. Selv om denne tekannen bare veier 1,4 gram og passer på fingertuppen, kan du brygge te i den.

5. Sark fengsel

Sark fengsel ble bygget på Kanaløyene i 1856. Det var plass til kun 2 fanger, som var i svært trange forhold.

6. Tumbleweed

Dette huset ble kalt "Perakati Field" (Tumleweed). Den ble bygget av Jay Schafer fra San Francisco. Selv om huset er mindre enn noen menneskers skap (det er bare 9 kvadratmeter), den har en arbeidsplass, et soverom og et bad med dusj og toalett.

7. Mills End Park

Mills End Park i Portland er den minste parken i verden. Diameteren er bare... 60 centimeter. Samtidig har parken et svømmebasseng for sommerfugler, et pariserhjul i miniatyr og bittesmå statuer.

8. Edward Niño Hernandez

Edward Niño Hernandez fra Colombia er bare 68 centimeter høy. Guinness rekordbok anerkjente ham som den minste mannen i verden.

9. Politistasjon i en telefonkiosk

I hovedsak er det ikke større enn en telefonkiosk. Men det var faktisk en fungerende politistasjon i Carabella, Florida.

10. Skulpturer av Willard Wigan

Den britiske billedhuggeren Willard Wigan, som led av dysleksi og dårlige skoleprestasjoner, fant trøst i å lage kunstverk i miniatyr. Skulpturene hans er knapt synlige for det blotte øye.

11. Mycoplasma Genitalium bakterie

12. Porcint circovirus

Selv om det fortsatt er debatt om hva som anses som "levende" og hva som ikke er det, klassifiserer ikke de fleste biologer viruset som en levende organisme på grunn av at det ikke kan reprodusere seg eller ikke har metabolisme. Et virus kan imidlertid være mye mindre enn noen levende organisme, inkludert bakterier. Den minste er et enkeltstrenget DNA-virus kalt svinecirkovirus. Størrelsen er bare 17 nanometer.

13. Amøbe

Den minste gjenstanden som er synlig for det blotte øye er omtrent 1 millimeter stor. Dette betyr at en person under visse forhold kan se en amøbe, en tøffel ciliate og til og med et menneskelig egg.

14. Kvarker, leptoner og antimaterie...

I løpet av det siste århundret har forskere oppnådd stor suksess i å forstå det store rommet og de mikroskopiske «byggesteinene» som det er sammensatt av. Når det kom til å finne ut hva den minste observerbare partikkelen i universet var, møtte folk noen vanskeligheter. På et tidspunkt trodde de det var et atom. Forskere oppdaget da et proton, et nøytron og et elektron.

Men det endte ikke der. I dag vet alle at når du knuser disse partiklene inn i hverandre på steder som Large Hadron Collider, kan de brytes ned til enda mindre partikler som kvarker, leptoner og til og med antimaterie. Problemet er at det er umulig å fastslå hva som er minst, siden størrelse blir irrelevant på kvantenivå, og alle fysikkens vanlige regler gjelder ikke (noen partikler har ingen masse, mens andre til og med har negativ masse).

15. Vibrerende strenger av subatomære partikler

Med tanke på det som ble sagt ovenfor angående begrepet størrelse som ikke har noen betydning på kvantenivå, kan man tenke på strengteori. Dette er en litt kontroversiell teori som antyder at alle subatomære partikler er laget av vibrerende strenger som samhandler for å skape ting som masse og energi. Dermed, siden disse strengene teknisk sett ikke har fysisk størrelse, kan det hevdes at de på en eller annen måte er de "minste" objektene i universet.