Club Aurora

Твоят прозорец към космоса.

Постижения и приложения на физиката на елементарните частици
Физиката на елементарните частици е сравнително нова област на изследвания – първата елементарна частица е открита в края на 19-ти век – електронът. Изследванията... Постижения и приложения на физиката на елементарните частици

Физиката на елементарните частици е сравнително нова област на изследвания – първата елементарна частица е открита в края на 19-ти век – електронът. Изследванията продължават до 1930-те, след което за около десетина години голяма част от физиците участват в доста по-неприятна работа. От втората половина на 20-ти век до днес изследванията продължават, като това е периодът на най-бурно развитие на тази област от физиката. Значими постижения са обяснението на три от четирите взаимодействия (сили) в природата.

Електромагнитно взаимодействие

Изследването на явлението фотоефект в началото на 20-ти век показва, че електромагнитното поле се състои от порции, по-късно наречени кванти и следователно то има и поведение на частица. Тази частица по-късно е наречена фотон, която се явява и преносител на взаимодействието според разработената нова теория (квантова електродинамика или QED – quantum electrodynamics) до средата на 20-ти век. Квантовата електродинамика е първата, най-простата и най-успешна от разработените динамични теории.

Слабо взаимодействие

Първата теория е от 1933 г. базирана на тогава познатото бета-радиоактивно разпадане. Теорията е довършена през 1960-те години като в нея се включва и квантовата електродинамика и по този начин се създава теория на електрослабото взаимодействие. Частиците преносители на слабото взаимодействие са много тежки (както предсказва теорията) и затова са открити през 1983 г.

Силно взаимодействие

През средата на 20-ти век са открити на нови и неочаквани частици. През 1964 г. се появило предположението, че тези частици са съставни и се състоят от други частици, наречени кварки. Тези частици не са наблюдавани в свободно състояние (дори и до днес), което представлява сериозна трудност пред кварковия модел. През 1970-те експериментите показват, че протонът има вътрешна структура, което потвърждава кварковия модел. Взаимодействието между кварките е силното взаимодействие и частиците преносители на това взаимодействие се наричат глуони, а теорията на силното взаимодействие се нарича квантова хромодинамика (QCD – quantum chromodynamics). Квантовата хромодинамика е все още непълна теория – няма обяснение за несъществуването на свободни кварки (има индикации за съществуването на свободни кварки, т. нар кварк-глуонна плазма при изключително високи енергии и плътности).

 Обединението на теориите на трите по-горе разгледани взаимодействия е Стандартният модел. Стандартният модел също не е пълен и в днешно време работата по него продължава.

PositronDiscovery Постижения и приложения на физиката на елементарните частици

Снимка на първия детектиран позитрон от Carl D. Anderson, 15 март 1933 г.
Източник: Physical Review, Vol.43, p. 491
Позитронът е анти-частицата на електрона – има същата маса, но противоположен заряд (положителен). Тясната закривена ивица е траекторията на позитрона.

Приложения

 Някои от най-широко използваните приложения на физиката на елементарните частици са:

  1. Катодно-лъчева тръба (CRT) – до преди 10 години широко разпространени и използвани в монитори и телевизори.

  2. Томография (рентгенови скенери, позитронно-електронна томография, ядрено-магнитен резонанс и други) – широко приложение в медицината за диагностика и лъчелечение.

Развитие и усъвършенстване на технологиите се реализира и поради нуждите на експериментите с елементарни частици. Някои от тях са:

  1. Свръхпроводниците имат широко приложение в детекторите, като изискванията към тях са високи.

  2. WWW е система, разработена в CERN за по-бързa и ефективнa комуникация между физиците в различни университети и лаборатории.

  3. Грид-технологията, както вече споменахме в началото, осигурява ресурси за съхранение, разпределение и анализ на данните от експериментите.

Това е и последната част от статиите за CERN. Надявам се да сте разбрали не само какво е CERN и с какво се занимава, но и как се работи в науката.

Край.

0 0 vote
Article Rating
Avatar

Albert Varonov

0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x