Masa është ende një mister për fizikantët

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Masa është një nga konceptet themelore dhe në të njëjtën kohë misterioze në shkencë. Në botën e grimcave elementare, ajo nuk mund të ndahet nga energjia. Është jozero edhe për neutrinot, dhe pjesa më e madhe e tij ndodhet në pjesën e padukshme të Universit. RIA Novosti tregon se çfarë dinë fizikanët për masën dhe cilat sekrete lidhen me të.

Relativisht dhe elementare

Në periferi të Parisit, në selinë e Byrosë Ndërkombëtare të Peshave dhe Masave, ndodhet një cilindër i bërë nga një aliazh platini dhe iridiumi që peshon saktësisht një kilogram. Ky është standardi për të gjithë botën. Masa mund të shprehet në vëllim dhe dendësi dhe mund të konsiderohet se shërben si masë e sasisë së lëndës në trup. Por fizikantët që studiojnë mikrobotën nuk janë të kënaqur me një shpjegim kaq të thjeshtë.

Imagjinoni të lëvizni këtë cilindër. Lartësia e saj nuk i kalon katër centimetra, megjithatë, do të duhet të bëhet një përpjekje e dukshme. Do të duhet edhe më shumë përpjekje për të lëvizur, për shembull, frigoriferin. Nevoja për të aplikuar një forcë të fizikës shpjegohet me inercinë e trupave, dhe masa konsiderohet si një koeficient që lidh forcën dhe nxitimin që rezulton (F = ma).

Masa shërben si masë jo vetëm e lëvizjes, por edhe e gravitetit, e cila i bën trupat të tërheqin njëri-tjetrin (F = GMm / R2). Kur hipim në peshore, shigjeta devijon. Kjo është për shkak se masa e Tokës është shumë e madhe, dhe forca e gravitetit fjalë për fjalë na shtyn në sipërfaqe. Në një hënë më të lehtë, një person peshon gjashtë herë më pak.

Graviteti nuk është më pak misterioz se masa. Supozimi se ndërsa lëvizin disa trupa shumë masivë mund të lëshojnë valë gravitacionale u konfirmua eksperimentalisht vetëm në vitin 2015 në detektorin LIGO. Dy vjet më vonë, këtij zbulimi iu dha çmimi Nobel.

Sipas parimit të ekuivalencës të propozuar nga Galileo dhe të rafinuar nga Ajnshtajni, masat gravitacionale dhe inerciale janë të barabarta. Nga kjo rezulton se objektet masive janë të afta të përkulin hapësirë-kohën. Yjet dhe planetët krijojnë gypa gravitacionale rreth tyre, në të cilat satelitët natyrorë dhe artificialë rrotullohen derisa të bien në sipërfaqe.

Nga vjen masa

Fizikanët janë të bindur se grimcat elementare duhet të kenë masë. Është vërtetuar se elektroni dhe blloqet ndërtuese të universit - kuarkët - kanë masë. Përndryshe, ata nuk mund të formonin atome dhe të gjithë materien e dukshme. Një univers pa masë do të ishte një kaos i kuanteve të rrezatimeve të ndryshme, që nxitojnë me shpejtësinë e dritës. Nuk do të kishte galaktika, yje, planetë.

Por nga e merr grimca masën e saj?

"Kur krijohej Modeli Standard në fizikën e grimcave - një teori që përshkruan ndërveprimet elektromagnetike, të dobëta dhe të forta të të gjitha grimcave elementare, u shfaqën vështirësi të mëdha. Modeli përmbante divergjenca të pashmangshme për shkak të pranisë së masave jozero të grimcave", thotë Alexander Studenikin. Doktor i Shkencave, për RIA Novosti, Profesor i Departamentit të Fizikës Teorike, Departamenti i Fizikës, Universiteti Shtetëror i Moskës Lomonosov.

Zgjidhja u gjet nga shkencëtarët evropianë në mesin e viteve 1960, duke sugjeruar se ekziston një fushë tjetër në natyrë - një skalare. Ai përshkon të gjithë Universin, por ndikimi i tij është i dukshëm vetëm në nivel mikro. Grimcat duket se ngecin në të dhe kështu fitojnë masë.

Fusha misterioze skalare mori emrin e fizikanit britanik Peter Higgs, një nga themeluesit e Modelit Standard. Një bozon, një grimcë masive që lind në fushën e Higgs, mban gjithashtu emrin e tij. Ai u zbulua në vitin 2012 në eksperimentet në Përplasësin e Madh të Hadronit në CERN. Një vit më vonë, Higgs iu dha çmimi Nobel së bashku me François Engler.

Gjueti fantazmash

Grimca-fantazmë - neutrino - gjithashtu duhej të njihej si masive. Kjo është për shkak të vëzhgimeve të flukseve të neutrinos nga Dielli dhe rrezet kozmike, të cilat nuk mund të shpjegoheshin për një kohë të gjatë. Doli se një grimcë është e aftë të shndërrohet në gjendje të tjera gjatë lëvizjes, ose të lëkundet, siç thonë fizikanët. Kjo është e pamundur pa masë.

Neutrinot elektronike, të cilat lindin, për shembull, në brendësi të Diellit, në kuptimin e ngushtë nuk mund të konsiderohen grimca elementare, pasi masa e tyre nuk ka një kuptim të caktuar. Por në lëvizje, secila prej tyre mund të konsiderohet si një mbivendosja e grimcave elementare (të quajtura edhe neutrinot) me masa m1, m2, m3. Për shkak të ndryshimit në shpejtësinë e masës së neutrinos, detektori zbulon jo vetëm neutrinot e elektroneve, por edhe neutrinot e llojeve të tjera, si neutrinot muonike dhe tau. Kjo është pasojë e përzierjes dhe lëkundjeve të parashikuara në vitin 1957 nga Bruno Maksimovich Pontecorvo”, shpjegon profesor Studenikin.

Është vërtetuar se masa e një neutrine nuk mund të kalojë dy të dhjetat e një elektron volt. Por kuptimi i saktë ende nuk dihet. Shkencëtarët po e bëjnë këtë në eksperimentin KATRIN në Institutin e Teknologjisë në Karlsruhe (Gjermani), i nisur më 11 qershor.

"Çështja e madhësisë dhe natyrës së masës së neutrinos është një nga çështjet kryesore. Zgjidhja e saj do të shërbejë si bazë për zhvillimin e mëtejshëm të ideve tona rreth strukturës," përfundon profesori.

Duket se, në parim, gjithçka dihet për masën, mbetet për të sqaruar nuancat. Por ky nuk është rasti. Fizikanët kanë llogaritur se materia, e cila është e përshtatshme për vëzhgimin tonë, zë vetëm pesë për qind të masës së materies në univers. Pjesa tjetër është materia dhe energjia e errët hipotetike, të cilat nuk lëshojnë asgjë dhe për rrjedhojë nuk regjistrohen. Nga cilat grimca përbëhen këto pjesë të panjohura të universit, cila është struktura e tyre, si ndërveprojnë me botën tonë? Gjeneratat e ardhshme të shkencëtarëve do të duhet ta kuptojnë atë.