Квантовая физика: Исследование объектов, законов и миров, которые невозможно увидеть

 
            
            Квантовая физика: Исследование объектов, законов и миров, которые невозможно увидеть

Описание видео

Введение в квантовую физику

Видео начинается с объяснения того, что квантовая физика изучает объекты, которые мы не можем видеть, и что мы не можем непосредственно воспринимать их свойства. Примером является большой адронный коллайдер, где рождаются элементарные частицы, но мы не можем их видеть.

Законы микромира

Физика пытается найти фундаментальные законы, которые управляют невидимым миром, и вывести из них все остальные законы. Уравнение Максвелла является примером такого фундаментального закона, который описывает электричество и магнетизм.

Микромир и макромир

Физика частиц и космология начинают сближаться, формируя единую модель вселенной. Стандартная модель физики частиц и стандартная модель космологии связаны между собой.

Квантовые законы и несохранение энергии

В квантовом мире законы сохранения энергии могут нарушаться на короткое время, что приводит к интересным эффектам. Язык диаграмм феймана используется для описания этих процессов и демонстрации их наглядности для непосвященных.

Микромир и его исследование

Видео объясняет, что микромир находится на расстоянии порядка 10 в минус 12 метра, что трудно представить. Для исследования микромира используются микроскопы, которые позволяют рассмотреть объекты сопоставимые с длиной волны света.

Атомы, молекулы и кристаллы

Видео объясняет, что мир состоит из атомов, которые объединяются в молекулы, определяющие химию и жизнь. Кристаллы также состоят из атомов, и их свойства определяются симметрией.

Таблица Менделеева и новые элементы

Менделеев предсказал существование новых элементов, основываясь на своей двумерной таблице химических элементов. Современная таблица Менделеева включает 118 элементов, из которых стабильны только около сотни. Новые элементы были открыты в специально приготовленных экспериментах на ускорителях и изучены по их модам распада.

Атомная физика и квантовая механика

Резерфорд предложил планетарную модель атома, где электроны вращаются вокруг ядра, но эта модель оказалась нежизнеспособной из-за потери энергии электронами. Бор предложил модель атома с электронами на стационарных орбитах, где они не испускают свет и находятся на постоянной энергии. Квантовая механика описывает электроны как частицы, которые находятся в разных точках пространства-времени и не имеют классической траектории.

Ядро атома и элементарность частиц

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов, число которых примерно равно. В природе существует сто элементов, но на самом деле достаточно трех частиц (протон, нейтрон, электрон) для описания всего мира в разных комбинациях.

Распад нейтрона и нейтрино

Нейтрон распадается в протон, электрон и нейтрино, что объясняет разницу в массах между нейтроном и протоном. Нейтрино - нейтральная частица, предсказанная Паулем, которая появляется в распаде нейтрона.

Бета-распад и ядерные силы

В процессе бета-распада протоны и нейтроны превращаются в электроны и нейтрино, удерживаемые ядерными силами. Японский физик Юкава предложил идею о ядерных силах, которые связывают протоны и нейтроны, и назвал их пимизонами.

Мионы и диаграммы феймана

Мионы - тяжелые электроны, которые распадаются на электрон и два нейтрино, и их распад описывается диаграммами феймана. Фейман предложил способ вычисления вероятностей процессов, основанный на диаграммах и правилах феймана.

Мионы и их роль в природе

Вопрос о роли мионов в природе остается открытым, но ученые продолжают изучать их свойства и взаимодействия с другими частицами.

Открытие новых частиц

В космических лучах были обнаружены новые частицы, которые не содержались в атомах. Ускорители были построены для изучения этих частиц.

Ускорители частиц

Ускорители с фиксированной мишенью и коллайдеры. Коллайдеры позволяют получать частицы в сто раз тяжелее при той же энергии.

Большой адронный коллайдер

Самый мощный ускоритель частиц, женевский коллайдер, имеет энергию 14 000 ГэВ. Ускорители обложены сверхпроводящими магнитами и охлаждаются до низких температур.

Ускорители частиц и их использование

Диаметр ускорителя частиц можно увеличивать до бесконечности, но есть подводные камни, такие как синхротронное излучение и необходимость увеличения размера кольца. Для дальнейшего движения против синхротронного излучения, нужно увеличивать размер кольца. Ускорители частиц используются для изучения микромира и создания новых частиц.

Детекторы частиц и обработка данных

Детекторы частиц представляют собой сложные инженерные сооружения, состоящие из детекторов, компьютеров и суперкомпьютеров для обработки данных. В экспериментах участвуют люди из разных стран, которые работают удаленно и обрабатывают данные одновременно.

Симметрии и классификация частиц

Обнаружено, что частицы группируются в наборы, которые называются мультиплеты. Эти наборы имеют определенные характеристики, связанные с симметрией, которая называется специальной унимодулярной группой. В этой группе все преобразования должны происходить в виде восьмерок и десяток.

Объяснение восьмеричного пути

Американский физик Мюррей Гелман предложил теорию, объясняющую группировку элементарных частиц на основе унитарной группы. Теория предполагает, что все частицы состоят из трех кварков, которые могут быть перемножены для создания различных комбинаций.

Симметрии и нарушения симметрии

Симметрии играют важную роль в формулировании теории элементарных частиц и взаимодействий между ними. Нарушение симметрии проявляется в виде хикского бозона, который является проявлением нарушения симметрии.

Литература по физике элементарных частиц

Для разных уровней знаний и интересов можно рекомендовать следующие книги: "Физика элементарных частиц" Льва Окуня (научная книга с формулами и описанием современной физики элементарных частиц). "Осколки" Виталия Шелеста (брошюра о элементарных частицах, написанная 30 лет назад). "Современная вещь" может быть интересна для широкой публики, но может быть сложной для понимания без формул.

Космические лучи и их влияние на измерения

В старых временах космические лучи мешали измерениям, поэтому ученые поднимались на горы или залезали под землю, чтобы подавить фон. Сейчас спутники и Международная космическая станция позволяют проводить измерения в космосе, где нет атмосферы.

Альфа-частицы и их происхождение

Альфа-частицы были открыты в начале 20 века, когда ученые заметили, что радиоактивные элементы испускают частицы. Альфа-частицы оказались ядрами гелия, которые образуются при распаде радиоактивных элементов.

Стабильные элементы и их открытие

Ученые ищут стабильные элементы, которые могут образовывать новые элементы при столкновении. Сейчас они сталкиваются разные элементы, чтобы понять химические свойства и время жизни новых элементов.

подробнее скрыть

Похожие видео

Взрывы, Вселенная и Экзопланеты: Новый Взгляд на Космологию и Возможность Инопланетной Жизни

 
            
            Взрывы, Вселенная и Экзопланеты: Новый Взгляд на Космологию и Возможность Инопланетной Жизни