Drevni su ljudi mislili da smo sastavljeni od četiri 'elementa' – vode, zemlje, vatre i zraka; za koje sada znamo da nisu elementi. Trenutno postoji oko 118 elemenata. Svi elementi sastoje se od atoma za koje se nekada mislilo da su nedjeljivi. Do ranog dvadesetog stoljeća, nakon otkrića JJ Thompsona i Rutherforda, znalo se da su atomi sastavljeni od jezgri (od protona i neutrona) u središtu i elektrona u orbiti oko. Do 1970-ih bilo je poznato da ni protoni i neutroni nisu fundamentalni, već da se sastoje od 'gornjih kvarkova' i 'donjih kvarkova' čime su 'elektroni', 'gornji kvarkovi' i 'donji kvarkovi' tri najosnovnija sastavna dijela svega u svemir. S revolucionarnim razvojem kvantne fizike, naučili smo da su čestice zapravo derivati, snopovi ili paketi energije u poljima koja impliciraju čestice nisu fundamentalni. Ono što je temeljno je polje koje je u njihovoj osnovi. Sada možemo reći da su kvantna polja temeljni građevni blokovi svega u svemir (uključujući napredne biološke sustave poput nas). Svi smo mi sastavljeni od kvantnih polja. Svojstva čestica poput električnog naboja i mase iskazi su o tome kako njihova polja međusobno djeluju s drugim poljima. Na primjer, svojstvo koje nazivamo električnim nabojem elektrona je izjava o tome kako polje elektrona stupa u interakciju s elektromagnetskim poljem. I. svojstvo njegove mase je izjava o tome kako djeluje s Higgsovim poljem.
Od davnina su se ljudi pitali od čega se sastojimo? Što je svemir sastavljen od? Koji su temeljni gradivni blokovi prirode? I, koji su osnovni zakoni prirode koji upravljaju svime u svemir? Standardni model znanosti je teorija koja odgovara na ova pitanja. Kaže se da je ovo uspješna teorija znanosti ikada izgrađena tijekom posljednjih stoljeća, jedna jedina teorija koja objašnjava većinu stvari u svemir.
Ljudi su rano znali da smo sastavljeni od elemenata. Svaki je element pak sastavljen od atoma. U početku se mislilo da su atomi nedjeljivi. Međutim, 1897. JJ Thompson otkrio je elektrone koristeći električno pražnjenje kroz katodnu cijev. Ubrzo nakon toga, 1908., njegov nasljednik Rutherford dokazao je svojim poznatim eksperimentom sa zlatnom folijom da atom ima sićušnu pozitivno nabijenu jezgru u središtu oko koje kruže negativno nabijeni elektroni. orbite. Kasnije je otkriveno da se jezgre sastoje od protona i neutrona.
U 1970-ima je otkriveno da neutroni i protoni nisu nedjeljivi, stoga nisu fundamentalni, već da su svaki proton i neutron sastavljeni od tri manje čestice koje se nazivaju kvarkovi, a koje su dvije vrste - "gornji kvarkovi" i "donji kvarkovi" (" gore kvark” i “dolje kvark” su samo različiti pojmovi 'gore' i 'dolje' ne impliciraju nikakav odnos prema smjeru ili vremenu). Protoni se sastoje od dva "gornja kvarka" i "donjeg kvarka", dok se neutron sastoji od dva "dole kvarka" i "gornjeg kvarka". Stoga su "elektroni", "gornji kvarkovi" i "niznji kvarkovi" tri najosnovnije čestice koje su građevni blokovi svega u svemir. Međutim, s napretkom znanosti i ovo se shvaćanje promijenilo. Utvrđeno je da su polja temeljna, a ne čestična.
Čestice nisu fundamentalne. Ono što je temeljno je polje koje je u njihovoj osnovi. Svi smo sastavljeni od kvantnih polja.
Prema trenutnom shvaćanju znanosti, sve u svemir sastoji se od nevidljivih apstraktnih entiteta zvanih 'polja' koji predstavljaju temeljne građevne elemente prirode. Njiva je nešto što se prostire svemir i poprima određenu vrijednost u svakoj točki prostora koja se može mijenjati s vremenom. To je poput valova tekućine koji se njišu po cijelom svemir, na primjer, magnetska i električna polja se šire preko svemir. Iako ne možemo vidjeti električna ili magnetska polja, ona su stvarna i fizička, što dokazuje sila koju osjećamo kada se dva magneta približe. Prema kvantnoj mehanici, smatra se da su polja kontinuirana za razliku od energije koja je uvijek raspoređena u neke diskretne grude.
Kvantna teorija polja je ideja kombiniranja kvantne mehanike s poljima. Prema tome, elektronska tekućina (tj. valovi valova ove tekućine) bivaju vezani u male snopove energije. Ove snopove energije nazivamo elektronima. Dakle, elektroni nisu fundamentalni. Oni su valovi istog temeljnog polja. Slično, valovi dvaju kvarkovih polja dovode do "gore kvarkova" i "dolje kvarkova". A isto vrijedi i za svaku drugu česticu u svemir. Polja su u osnovi svega. Ono što mi smatramo česticama zapravo su valovi polja povezani u male snopove energije. Osnovni temeljni građevni blokovi našeg svemir su to tekućine slične tvari koje nazivamo poljima. Čestice su samo derivati tih polja. U čistom vakuumu, kada se čestice potpuno izvade, polja i dalje postoje.
Tri najosnovnija kvantna polja u prirodi su "elektron", "gornji kvark" i "donji kvark". Postoji četvrti koji se zove neutrino, međutim, oni ne čine nas, već igraju važnu ulogu drugdje u svemir. Neutrini su posvuda, prolaze kroz sve posvuda bez interakcije.
https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fast-radio-burst-frb-20220610a-originated-from-a-novel-source/Polja materije: Četiri osnovna kvantna polja i njima pridružene čestice (tj. "elektron", "gornji kvark", "niži kvark" i "neutrino") čine temelj svemir. Iz nepoznatih razloga, ove četiri osnovne čestice se duplo reproduciraju. Elektroni reproduciraju "mion" i "tau" (koji su 200 puta odnosno 3000 puta teži od elektrona); gornji kvarkovi stvaraju "čudni kvark" i "donji kvark"; donji kvarkovi stvaraju "charm quark" i "top quark"; dok iz neutrina nastaju "mionski neutrino" i "tau neutrino".
Dakle, postoji 12 polja koja stvaraju čestice, mi ih nazivamo polja materije.
Ispod je popis od 12 polja materije koja čine 12 čestica u svemir.
Polja sila: 12 polja materije međusobno djeluju kroz četiri različite sile – gravitacija, elektromagnetizam, jake nuklearne sile (djeluju samo na maloj razini jezgre, drže kvarkove zajedno unutar protona i neutrona) i slabe nuklearne sile (djeluju samo na maloj razini jezgre, odgovorni su za radioaktivni raspad i pokreću nuklearnu fuziju). Svaka od ovih sila povezana je s poljem - s kojim je povezana elektromagnetska sila gluonsko polje, polja povezana s jakim i slabim nuklearnim silama su W i Z bozonsko polje a polje povezano s gravitacijom je prostor-vrijeme sebe.
Ispod je popis četiriju polja sila povezanih s četiri sile.
| elektromagnetska sila | gluonsko polje |
| Jake i slabe nuklearne sile | w & z bozonsko polje |
| gravitacija | prostorno vrijeme |
Korištenje električnih romobila ističe svemir ispunjeno je s ovih 16 polja (12 polja materije plus 4 polja povezana s četiri sile). Ova polja međusobno djeluju na harmoničan način. Na primjer, kada polje elektrona (jedno od polja materije), počne valoviti gore-dolje (jer tamo postoji elektron), to pokreće jedno od drugih polja, recimo elektromagnetsko polje koje će, zauzvrat, također osciliraju i mreškaju se. Bit će emitirano svjetlo koje će malo oscilirati. U nekom trenutku, počet će u interakciji s poljem kvarka, koje će zauzvrat oscilirati i mreškati se. Konačna slika koju dobivamo je harmoničan ples između svih tih polja koja se isprepliću.
Higgsovo polje
Šezdesetih godina prošlog stoljeća Peter Higgs je predvidio još jedno polje. Do 1960-ih ovo je postalo sastavni dio našeg razumijevanja o svemir. Ali nije bilo eksperimentalnih dokaza (što znači, ako namreškamo Higgsovo polje, trebali bismo vidjeti pridruženu česticu) sve do 2012. kada su CERN-ovi istraživači na LHC-u izvijestili o njegovom otkriću. Čestica se ponašala točno onako kako je model predvidio. Higgsova čestica ima vrlo kratak život, oko 10-22 sekundi.
Ovo je bio posljednji građevni blok svemir. Ovo otkriće bilo je važno jer je ovo polje odgovorno za ono što nazivamo masom u svemir.
Svojstva čestica (poput električnog naboja i mase) iskazi su o tome kako njihova polja međusobno djeluju s drugim poljima.
To je interakcija polja prisutnih u svemir koji dovode do svojstava kao što su masa, naboj itd. različitih čestica koje doživljavamo. Na primjer, svojstvo koje nazivamo električnim nabojem elektrona je izjava o tome kako polje elektrona stupa u interakciju s elektromagnetskim poljem. Slično tome, svojstvo njegove mase je izjava o tome kako ono djeluje s Higgsovim poljem.
Razumijevanje Higgsovog polja bilo je stvarno potrebno kako bismo razumjeli značenje mase u svemir. Otkriće Higgsovog polja također je potvrda Standardnog modela koji je bio na snazi od 1970-ih.
Kvantna polja i fizika čestica dinamička su polja proučavanja. Od otkrića Higgsovog polja došlo je do nekoliko razvoja koji se odnose na standardni model. Potraga za odgovorima na ograničenja standardnog modela se nastavlja.
***
Izvori:
Kraljevska institucija 2017. Kvantna polja: stvarni građevinski blokovi svemira – s Davidom Tongom. Dostupno online na https://www.youtube.com/watch?v=zNVQfWC_evg
***
