Kütlə hələ də fiziklər üçün sirr olaraq qalır

2024 Müəllif: Seth Attwood | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-16 15:57

Kütlə elmdə fundamental və eyni zamanda sirli anlayışlardan biridir. Elementar hissəciklər dünyasında onu enerjidən ayırmaq olmaz. Hətta neytrinolar üçün də sıfırdan fərqlidir və onun böyük hissəsi Kainatın görünməz hissəsində yerləşir. RİA Novosti fiziklərin kütlə haqqında nə bildiyini və onunla hansı sirlərin bağlı olduğunu açıqlayıb.

Nisbətən və elementar

Paris ətrafında, Beynəlxalq Çəkilər və Ölçülər Bürosunun qərargahında düz bir kiloqram ağırlığında platin və iridium ərintisindən hazırlanmış silindr var. Bu, bütün dünya üçün standartdır. Kütləni həcm və sıxlıq ilə ifadə etmək olar və onun bədəndəki maddə miqdarının ölçüsü kimi xidmət etdiyini hesab etmək olar. Amma mikrodünyanı öyrənən fiziklər belə sadə izahatla kifayətlənmirlər.

Bu silindrin hərəkət etdiyini düşünün. Hündürlüyü dörd santimetrdən çox deyil, buna baxmayaraq, nəzərə çarpan bir səy göstərilməlidir. Məsələn, soyuducunu köçürmək daha çox səy göstərəcək. Fizika qüvvəsini tətbiq etmək zərurəti cisimlərin ətaləti ilə izah edilir və kütlə qüvvə və nəticədə sürətlənməni birləşdirən əmsal kimi qəbul edilir (F = ma).

Kütlə təkcə hərəkətin deyil, həm də cisimləri bir-birini cəlb edən cazibə qüvvəsinin ölçüsü kimi xidmət edir (F = GMm / R2). Tərəziyə çatanda ox yayınır. Çünki Yerin kütləsi çox böyükdür və cazibə qüvvəsi bizi sözün əsl mənasında səthə itələyir. Daha yüngül bir ayda bir insanın çəkisi altı dəfə azdır.

Cazibə qüvvəsi kütlədən az sirli deyil. Bəzi çox kütləvi cisimlərin hərəkət edərkən qravitasiya dalğaları buraxa biləcəyi fərziyyəsi yalnız 2015-ci ildə LIGO detektorunda eksperimental olaraq təsdiqləndi. İki il sonra bu kəşf Nobel mükafatına layiq görüldü.

Qalileonun təklif etdiyi və Eynşteyn tərəfindən dəqiqləşdirilən ekvivalentlik prinsipinə görə, qravitasiya və ətalət kütlələri bərabərdir. Buradan belə nəticə çıxır ki, kütləvi cisimlər məkan-zamanı əymək qabiliyyətinə malikdir. Ulduzlar və planetlər onların ətrafında təbii və süni peyklərin səthə düşənə qədər fırlandığı qravitasiya huniləri yaradır.

Kütlə haradan gəlir

Fiziklər əmindirlər ki, elementar hissəciklərin kütləsi olmalıdır. Sübut edilmişdir ki, elektron və kainatın tikinti blokları - kvarkların kütləsi var. Əks halda atomları və görünən bütün maddələri meydana gətirə bilməzdilər. Kütləsi olmayan bir kainat işıq sürəti ilə qaçan müxtəlif radiasiya kvantlarının xaosu olardı. Qalaktikalar, ulduzlar, planetlər olmazdı.

Bəs hissəcik kütləsini haradan alır?

"Zərrəciklər fizikasında Standart Modeli - bütün elementar hissəciklərin elektromaqnit, zəif və güclü qarşılıqlı təsirlərini təsvir edən bir nəzəriyyə yaratarkən böyük çətinliklər yarandı. Model hissəciklərin sıfırdan fərqli kütlələrinin olması səbəbindən qaçılmaz fərqləri ehtiva edirdi", - Aleksandr Studenikin deyir. Elmlər doktoru, RİA Novosti-yə Lomonosov adına Moskva Dövlət Universitetinin Fizika kafedrasının nəzəri fizika kafedrasının professoru.

Həll yolu 1960-cı illərin ortalarında avropalı alimlər tərəfindən tapılıb və bu, təbiətdə başqa bir sahənin - skalyar sahənin olduğunu deməyə əsas verir. O, bütün Kainata nüfuz edir, lakin onun təsiri yalnız mikro səviyyədə nəzərə çarpır. Hissəciklər sanki orada ilişib qalır və bununla da kütlə qazanır.

Sirli skalyar sahə Standart Modelin yaradıcılarından biri olan britaniyalı fizik Piter Hiqqsin şərəfinə adlandırılıb. Higgs sahəsində əmələ gələn nəhəng hissəcik olan bozon da onun adını daşıyır. O, 2012-ci ildə CERN-də Böyük Adron Kollayderində aparılan təcrübələrdə aşkar edilmişdir. Bir il sonra Hiqqs Fransua Enqlerlə birlikdə Nobel mükafatına layiq görüldü.

Kabus ovu

Zərrəcik-kabus - neytrino da kütləvi olaraq tanınmalı idi. Bu, uzun müddət izah edilə bilməyən Günəşdən və kosmik şüalardan gələn neytrino axınının müşahidələri ilə bağlıdır. Məlum oldu ki, zərrəcik fiziklərin dediyi kimi, hərəkət zamanı başqa vəziyyətlərə çevrilə və ya salına bilər. Kütlə olmadan bu mümkün deyil.

"Məsələn, Günəşin daxili hissəsində yaranan elektron neytrinolar, onların kütləsi müəyyən məna kəsb etmədiyi üçün ciddi mənada elementar hissəciklər hesab edilə bilməz. Lakin hərəkətdə onların hər biri bir element kimi qəbul edilə bilər. kütlələri m1, m2, m3 olan elementar hissəciklərin (neytrinolar da deyilir) superpozisiyası Kütləvi neytrinoların sürətindəki fərqə görə detektor təkcə elektron neytrinoları deyil, həm də muonik və tau neytrinoları kimi digər növ neytrinoları da aşkar edir. Bu, 1957-ci ildə Bruno Maksimoviç Pontecorvo tərəfindən proqnozlaşdırılan qarışdırma və salınımların nəticəsidir "deyə professor Studenikin izah edir.

Müəyyən edilmişdir ki, neytrino kütləsi elektron voltun onda iki hissəsindən çox ola bilməz. Amma dəqiq mənası hələ məlum deyil. Alimlər bunu Karlsrue Texnologiya İnstitutunda (Almaniya) iyunun 11-də başlayan KATRIN təcrübəsində edirlər.

"Neytrino kütləsinin miqyası və təbiəti məsələsi əsas məsələlərdən biridir. Onun həlli struktur haqqında təsəvvürlərimizin gələcək inkişafı üçün əsas olacaq", - professor yekunlaşdırır.

Görünür ki, prinsipcə, kütlə haqqında hər şey məlumdur, nüansları aydınlaşdırmaq qalır. Lakin bu belə deyil. Fiziklər bizim müşahidəmizə uyğun olan maddənin kainatdakı maddə kütləsinin yalnız beş faizini tutduğunu hesabladılar. Qalanları hipotetik qaranlıq maddə və enerjidir, heç bir şey buraxmayan və buna görə də qeydə alınmır. Kainatın bu naməlum hissələri hansı hissəciklərdən ibarətdir, onların quruluşu nədir, dünyamızla necə qarşılıqlı əlaqədə olurlar? Gələcək alimlər nəsilləri bunu anlamalı olacaqlar.