Что Самое Маленькое Во Вселенной?

{h1}

Физики, преследующие самые маленькие компоненты вселенной, задаются вопросом, существуют ли частицы более фундаментальные, чем кварки и электроны, и являются ли все частицы точками или струнами.

Ответ на постоянный вопрос о самой маленькой вещи во вселенной развился вместе с человечеством. Люди когда-то думали, что песчинки были строительными блоками того, что мы видим вокруг. Затем был обнаружен атом, и он считался неделимым, пока он не раскололся, чтобы обнаружить протоны, нейтроны и электроны внутри. Они тоже казались фундаментальными частицами, прежде чем ученые обнаружили, что протоны и нейтроны состоят из трех кварков каждый.

«На этот раз мы не смогли увидеть никаких доказательств того, что внутри кварков что-то есть», - сказал физик Энди Паркер. "Мы достигли самого фундаментального слоя материи?"

И даже если кварки и электроны неделимы, сказал Паркер, ученые не знают, являются ли они самыми маленькими кусочками материи в существовании, или вселенная содержит объекты, которые являются даже более мелкими. [Графика: мельчайшие частицы природы]

Паркер, профессор физики высоких энергий в Кембриджском университете Англии, недавно провел специальный телевизионный канал на канале BBC Two в Великобритании под названием «Горизонт: насколько мала Вселенная?».

Струны или точки?

В экспериментах крошечные частицы, такие как кварки и электроны, действуют как отдельные точки материи без пространственного распределения. Но точечные объекты усложняют законы физики. Поскольку вы можете бесконечно приблизиться к точке, силы, действующие на нее, могут стать бесконечно большими, а ученые ненавидят бесконечность.

Идея под названием теория суперструн может решить эту проблему. Теория утверждает, что все частицы, вместо того, чтобы быть точечными, на самом деле представляют собой маленькие петли струны. Ничто не может быть бесконечно близко к петле строки, потому что она всегда будет немного ближе к одной части, чем к другой. Эта «лазейка», кажется, решает некоторые из этих проблем бесконечности, делая идею привлекательной для физиков. Тем не менее, у ученых до сих пор нет экспериментальных доказательств правильности теории струн

Другой способ решения точечной проблемы состоит в том, чтобы сказать, что само пространство не является непрерывным и гладким, а фактически состоит из дискретных пикселей или зерен, иногда называемых пеной пространства-времени. В этом случае две частицы не смогут бесконечно приближаться друг к другу, потому что они всегда должны быть разделены минимальным размером зерна пространства.

Особенность

Другим претендентом на звание самой маленькой вещи во вселенной является сингулярность в центре черной дыры. Черные дыры образуются, когда материя конденсируется в достаточно маленьком пространстве, в которое вступает гравитация, в результате чего материя притягивается внутрь и внутрь, в конечном итоге конденсируясь в единую точку бесконечной плотности. По крайней мере, согласно действующим законам физики.

Но большинство экспертов не считают черные дыры действительно бесконечно плотными. Они думают, что эта бесконечность является продуктом внутреннего конфликта между двумя господствующими теориями - общей теорией относительности и квантовой механикой - и что, когда теория квантовой гравитации может быть сформулирована, будет раскрыта истинная природа черных дыр.

«Я предполагаю, что [особенности черных дыр] намного меньше, чем кварк, но я не верю, что они имеют бесконечную плотность», - сказал Паркер WordsSideKick.com. «Скорее всего, они в миллион миллионов раз или даже больше, чем те расстояния, которые мы видели до сих пор».

Это сделало бы сингулярности размером примерно с суперструны, если они существуют.

Длина Планка

Суперструны, особенности и даже зерна вселенной могут оказаться размером с «планковскую длину». [Tiny Grandeur: потрясающие фотографии очень маленьких]

Длина Планка составляет 1,6 x 10 ^ -35 метров (число 16, которому предшествуют 34 нуля и десятичная точка) - непостижимо малый масштаб, который связан с различными аспектами физики.

Длина Планка слишком мала для того, чтобы ее можно было измерить любым прибором, но, как полагают, она представляет теоретический предел самой короткой измеряемой длины. Согласно принципу неопределенности, ни один инструмент никогда не сможет измерить что-то меньшее, потому что в этом диапазоне вселенная является вероятностной и неопределенной.

Эта шкала также считается разграничительной между общей теорией относительности и квантовой механикой.

«Это соответствует расстоянию, на котором гравитационное поле настолько сильно, что оно может начать делать такие вещи, как создание черных дыр из энергии поля», - сказал Паркер. «На длине Планка мы ожидаем, что квантовая гравитация вступит во владение».

Возможно, все самые маленькие вещи во вселенной примерно равны длине Планка.

Следите за Кларой Московиц в Твиттере @ClaraMoskowitz или WordsSideKick.com @wordssidekick, Мы также на facebook.





RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com