Orang dahulu kala menyangka kita terdiri daripada empat 'elemen' – air, tanah, api dan udara; yang sekarang kita tahu bukan unsur. Pada masa ini, terdapat kira-kira 118 elemen. Semua unsur terdiri daripada atom-atom yang dahulunya dianggap tidak boleh dibahagikan. Menjelang awal abad kedua puluh berikutan penemuan JJ Thompson dan Rutherford, atom diketahui terdiri daripada nukleus (diperbuat daripada proton dan neutron) di pusat dan elektron. mengorbit sekeliling. Menjelang 1970-an, diketahui bahawa proton dan neutron bukanlah asas tetapi terdiri daripada 'kuark atas' dan 'kuark bawah' sehingga menjadikan 'elektron', 'kuark atas' dan 'kuark bawah' tiga juzuk paling asas dalam segala-galanya. di dalam alam semesta. Dengan perkembangan terobosan dalam fizik kuantum, kami mengetahui bahawa zarah sebenarnya terbitan, berkas atau paket tenaga dalam bidang yang membayangkan zarah bukanlah asas. Apa yang asas adalah bidang yang mendasari mereka. Kita kini boleh mengatakan medan kuantum adalah blok bangunan asas bagi segala-galanya dalam alam semesta (termasuk sistem biologi canggih seperti kita). Kita semua terdiri daripada medan kuantum. Sifat zarah seperti cas elektrik dan jisim, ialah pernyataan tentang cara medannya berinteraksi dengan medan lain. Sebagai contoh, sifat yang kita panggil cas elektrik elektron ialah pernyataan tentang bagaimana medan elektron berinteraksi dengan medan elektromagnet. Dan. sifat jisimnya ialah pernyataan tentang bagaimana ia berinteraksi dengan medan Higgs.
Sejak zaman dahulu, orang tertanya-tanya kita terdiri daripada apa? Apa itu alam semesta terdiri daripada? Apakah blok bangunan asas alam semula jadi? Dan, apakah undang-undang asas alam yang mengawal segala-galanya dalam alam semesta? Model standard sains adalah teori yang menjawab soalan-soalan ini. Ini dikatakan sebagai teori sains yang berjaya yang pernah dibina sejak berabad-abad yang lalu, satu teori tunggal yang menerangkan kebanyakan perkara dalam alam semesta.
Orang ramai tahu awal bahawa kita terdiri daripada unsur-unsur. Setiap unsur pula terdiri daripada atom. Pada mulanya, ia dianggap bahawa atom tidak boleh dibahagikan. Walau bagaimanapun, pada tahun 1897 JJ Thompson menemui elektron menggunakan nyahcas elektrik melalui tiub sinar katod. Tidak lama selepas itu, pada tahun 1908, penggantinya Rutherford membuktikan melalui eksperimen kerajang emasnya yang terkenal bahawa atom mempunyai nukleus bercas positif kecil di pusat di sekelilingnya yang mengelilingi elektron bercas negatif. orbit. Selepas itu, didapati bahawa nukleus terdiri daripada proton dan neutron.
Pada tahun 1970-an, didapati bahawa neutron dan proton tidak boleh dibahagikan maka bukan asas, tetapi setiap proton dan neutron terdiri daripada tiga zarah yang lebih kecil dipanggil quark yang terdiri daripada dua jenis – “up quarks” dan “down quarks”. up quark” dan “down quark” hanyalah quark yang berbeza Istilah 'up' dan 'down' tidak membayangkan sebarang hubungan dengan arah atau masa). Proton terdiri daripada dua "kuark atas" dan "kuark bawah" manakala neutron terdiri daripada dua "kuark bawah" dan "kuark atas". Oleh itu, "elektron", "kuark atas" dan "kuark bawah" adalah tiga zarah paling asas yang menjadi blok pembinaan segala-galanya dalam alam semesta. Walau bagaimanapun, dengan kemajuan dalam sains, pemahaman ini juga telah melihat perubahan. Medan didapati asas dan bukan zarah.
Zarah bukan asas. Apa yang asas ialah bidang yang mendasari mereka. Kita semua terdiri daripada medan kuantum.
Mengikut pemahaman semasa sains, segala-galanya dalam alam semesta terdiri daripada entiti abstrak yang tidak kelihatan yang dipanggil 'medan' yang mewakili blok bangunan asas alam semula jadi. Medan ialah sesuatu yang dihamparkan alam semesta dan mengambil nilai tertentu pada setiap titik dalam ruang yang boleh berubah mengikut masa. Ia seperti riak cecair yang bergoyang di seluruh alam semesta, sebagai contoh, medan magnet dan elektrik tersebar di seluruh alam semesta. Walaupun kita tidak dapat melihat medan elektrik atau magnet, ia adalah nyata dan fizikal seperti yang dibuktikan oleh daya yang kita rasa apabila dua magnet didekatkan. Menurut mekanik kuantum, medan dianggap berterusan tidak seperti tenaga yang sentiasa terbahagi dalam beberapa ketulan diskret.
Teori medan kuantum ialah idea untuk menggabungkan mekanik kuantum kepada bidang. Menurut ini, bendalir elektron (iaitu riak gelombang bendalir ini) terikat kepada berkas-berkas kecil tenaga. Ikatan tenaga ini adalah apa yang kita panggil elektron. Oleh itu, elektron bukan asas. Mereka adalah gelombang medan asas yang sama. Begitu juga, riak dua medan quark menimbulkan "kuark atas" dan "kuark bawah". Dan perkara yang sama berlaku untuk setiap zarah lain dalam alam semesta. Medan mendasari segala-galanya. Apa yang kita anggap sebagai zarah sebenarnya adalah gelombang medan yang diikat menjadi sekumpulan kecil tenaga. Asas asas asas kami alam semesta adalah bahan seperti bendalir ini yang kita panggil medan. Zarah hanyalah terbitan daripada medan ini. Dalam vakum tulen, apabila zarah dikeluarkan sepenuhnya, medan masih wujud.
Tiga medan kuantum paling asas dalam alam semula jadi ialah "elektron", "kuark atas", dan "kuark bawah". Terdapat yang keempat dipanggil neutrino, bagaimanapun, mereka tidak membentuk kita tetapi memainkan peranan penting di tempat lain dalam alam semesta. Neutrino ada di mana-mana, mereka mengalir melalui segala-galanya di mana-mana tanpa berinteraksi.
https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fast-radio-burst-frb-20220610a-originated-from-a-novel-source/Medan jirim: Empat medan kuantum asas dan zarah yang berkaitan (iaitu, "elektron", "kuark atas", "kuark bawah" dan "neutrino") membentuk batuan asas alam semesta. Atas sebab yang tidak diketahui, empat zarah asas ini membiak sendiri dua kali ganda. Elektron menghasilkan semula "muon" dan "tau" (yang masing-masing 200 kali dan 3000 kali lebih berat daripada elektron); up quark menimbulkan "quark aneh" dan "quark bawah"; quark bawah menimbulkan "quark pesona" dan "quark atas"; manakala neutrino menimbulkan "muon neutrino" dan "tau neutrino".
Oleh itu, terdapat 12 medan yang menimbulkan zarah, kami memanggilnya bidang perkara.
Di bawah ialah senarai 12 medan jirim yang membentuk 12 zarah dalam alam semesta.
Medan paksa: 12 medan jirim berinteraksi antara satu sama lain melalui empat daya yang berbeza – graviti, elektromagnetisme, kuasa nuklear yang kuat (beroperasi hanya pada skala kecil nukleus, memegang kuark bersama-sama di dalam proton dan neutron) dan kuasa nuklear yang lemah (beroperasi hanya pada skala kecil nukleus, bertanggungjawab untuk pereputan radioaktif dan memulakan pelakuran nuklear). Setiap daya ini dikaitkan dengan medan - daya elektromagnet dikaitkan dengan medan gluon, medan yang berkaitan dengan kuasa nuklear yang kuat dan lemah ialah Medan boson W dan Z dan medan yang berkaitan dengan graviti ialah ruang masa sendiri.
Di bawah ialah senarai empat medan daya yang dikaitkan dengan empat daya.
| daya elektromagnet | medan gluon |
| Kuasa nuklear yang kuat dan lemah | medan w & z boson |
| graviti | ruang masa |
. alam semesta diisi dengan 16 medan ini (12 medan jirim ditambah 4 medan yang dikaitkan dengan empat daya). Bidang ini berinteraksi bersama dalam cara yang harmoni. Sebagai contoh, apabila medan elektron (salah satu medan jirim), mula melambai ke atas dan ke bawah (kerana terdapat elektron di sana), yang memulakan salah satu medan lain, katakan medan elektro-magnet yang, seterusnya, akan juga berayun dan riak. Akan ada cahaya yang dipancarkan sehingga akan berayun sedikit. Pada satu ketika, ia akan mula berinteraksi dengan medan quark, yang seterusnya, akan berayun dan riak. Gambar terakhir yang kami dapati, adalah tarian yang harmoni antara semua bidang ini, saling berkait antara satu sama lain.
Padang Higgs
Pada tahun 1960-an, satu bidang lain telah diramalkan oleh Peter Higgs. Menjelang 1970-an, ini menjadi sebahagian daripada pemahaman kami tentang alam semesta. Tetapi tiada bukti eksperimen (bermaksud, jika kita membuat riak medan Higgs, kita akan melihat zarah yang berkaitan) sehingga 2012 apabila penyelidik CERN di LHC melaporkan penemuannya. Zarah berkelakuan tepat seperti yang diramalkan oleh model. Zarah Higgs mempunyai hayat yang sangat singkat, kira-kira 10-22 saat.
Ini adalah blok bangunan terakhir alam semesta. Penemuan ini penting kerana bidang ini bertanggungjawab untuk apa yang kita panggil jisim dalam alam semesta.
Sifat zarah (seperti cas elektrik dan jisim) ialah pernyataan tentang cara medannya berinteraksi dengan medan lain.
Ia adalah interaksi medan yang terdapat dalam alam semesta yang menimbulkan sifat seperti jisim, cas dan lain-lain zarah yang berbeza yang dialami oleh kita. Sebagai contoh, sifat yang kita panggil cas elektrik elektron ialah pernyataan tentang bagaimana medan elektron berinteraksi dengan medan elektromagnet. Begitu juga, sifat jisimnya ialah pernyataan tentang bagaimana ia berinteraksi dengan medan Higgs.
Pemahaman tentang bidang Higgs sangat diperlukan supaya kita memahami maksud jisim dalam alam semesta. Penemuan bidang Higgs juga merupakan pengesahan Model Standard yang telah digunakan sejak 1970-an.
Medan kuantum dan fizik zarah adalah bidang pengajian dinamik. Sejak penemuan bidang Higgs, beberapa perkembangan telah berlaku yang mempunyai kaitan dengan model Standard. Pencarian jawapan untuk had model Standard diteruskan.
***
Sumber:
Institusi Diraja 2017. Medan Kuantum: Blok Bangunan Sebenar Alam Semesta – bersama David Tong. Boleh didapati dalam talian di https://www.youtube.com/watch?v=zNVQfWC_evg
***
