Categories
Stiinta YouTube

Cum s-a demonstrat existența quarcilor? [video]


Folosind fenomene de rezonanță s-a putut afla că neutronul are moment magnetic. Magnetismul nu poate apare în absența unor sarcini electrice în mișcare.

Cu toate că neutronul este neutru din punct de vedere al sarcinii electrice, faptul că are moment magnetic i-a condus pe teoreticienii fizici la ideea că există particule mai mici din care este compus neutronul, particule care au sarcină electrică fracționară.

Despre dovedirea existenței quarcilor ne povestește domnul Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

S-a descoperit că și protonul are, în interiorul său, particule care au sarcină electrică fracționară.

În timp aceste particule au fost denumite quarci și au sarcini electrice:
+ 2e/3; quarc UP, e – este sarcina electrică a electronului;
– 1e/3; quarc DOWN

Astfel, pentru că neutronul este neutru din pucnt de vedere electric, acesta este constituit din doi quarci DOWN și unul UP:
neutron = -1e/3 + (-1e/3) + 2e/3 = 0 sarcină electrică neutră

In cazul protonului avem dou quarci UP si unul DOWN:
proton = +2e/3 + 2e/3 – 1e/3 = e, pozitiv, dar egal în modul cu sarcina electronului

Află despre descoperirea quarcilor și de la renumitul Richard Feymann, matematician și om de știință. Vezi minutul 25:30:

Vezi varianta audioa acestui episod Fizica @ Tehnocultura : Subscribe in iTunes
—————-

Surse:
– despre quarci – http://en.wikipedia.org/wiki/Quark
– momentul magnetic al neutronului – http://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_magnetic_moment
– particule subatomice – http://en.wikipedia.org/wiki/Subatomic_particle

Categories
Stiinta

Particula de materie întunecată descoperită? Candidatul este un neutrino steril [despre particule subatomice]


Cei de la DNews au trecut puțin în revistă clasificarea particulelor subatomice în funcție de spin, care este diferit de sarcina electrică. Clasificarea ne ajută să înțelegem ce este un neutrino steril despre care se bănuiește că ar fi un candidat bun pentru materia întunecată.

Astfel, avem particulele clasificate după spin:
– spin întreg 0, 1, 2, – bozoni (gluon – forța nucleară tare, fotoni – electromagnetism, W-Z -forța nucleară slabă, gravitoni, bozon Higgs);
– spin 1/2:
—- fermioni – formați din quarci (UP – sarcină electrică +2/3, DOWN este – 1/3). Barionii sunt un subset ce cuprind protonii (sarcină +1 = doi UP și un DOWN) și neutronii (0 = doi DOWN + 1 UP ) formați din quarci;
—- leptoni – electroni, muoni, tau (sarcină -1) și neutrinii (sarcină 0 – electron neutrino, muon neutrino, tau neutrino);

O diagramă cu modelul standard al particulelor poate fi văzută aici:
fizica-particulelor-modelul-standard-bosoni-fermioni

Se presupune că ar exista și neutrinii sterili, neutrini care ar putea fi chiar între electron neutrino și muon neutrino ca masă.

De multe decenii se încearcă detectarea unei particule de materie întunecată despre care se știe că nu interacționează cu lumina, ci doar cu gravitația. După urmărirea semnalelor venite de la galaxia Andromeda și de la clusterul Perseus s-a descoperit că există emisii de raze X care ar putea fi sursa unei particule ce ar avea energia de 3,55 keV.

Se crede că neutrinii sterili ar putea avea energiile acestea. Neutrinii normali au energii pe la 0,3 eV iar eletronii au 0.5 MeV. Neutrinii sunt particule subatomice extrem de mici, cu mase de 500 000 de ori mai mici decât masa electronului astfel că ei pot trece prin majoritatea materialelor.

Semnalul detectat de curând, în banda razelor X, corespunde cu predicțiile legii gravitației în legătură cu materia întunecată. Se crede că descompunerea acelor neutrino generează acele raze X.

Să urmărim un scurt istoric al căutării materiei întunecate și al detecției semnalului la 3,55 keV:

Bonus: interesant de văzut dacă materia întunecată se transformă în energie întunecată.

Categories
Stiinta

De unde vine masa corpurilor? 98% din masa noastră provine de la energia din nucleoni


Așa cum am scris și pe TehGeekTive masa nu este nimic altceva decât energie comprimată într-un spațiu bine definit. 98% din masa noastră provine de la energia nucleară tare ce ține la un loc quarcii din interiorul protonilor și neutronilor.

Protonii și neutronii sunt numiți nucleoni ori particule din nucleul atomului. Electronii au masa de 1600 de ori mai mică decât protonii iar majoritatea masei din interiorul protonilor, adică 99%, este dată de energia care ține quarcii la un loc în nucleoni.

Din teoria forței nucleare tari înțelegem că aceasta este de 137 de ori mai puternică decât electromagnetismul, de 1 milion de ori mai puternică decât forța nucleară slabă și de miliarde de miliarde de miliarde de ori mai puternică decât forța gravitațională dintre particulele subatomice.

Cu alte cuvinte, câmpul Higgs, cu bosonul Higgs ca particulă purtătoare, este responsabil de numai 2% din masa obiectelor. Curios lucru să știi că ești 98% energie, nu?

Dr. Don Lincoln de la Fermilab, acceleratorul de particule american ori corespondentul LHC din SUA, ne explică de ce masa noastră stă în acea energie. Einstein a fost primul om care a găsit o corelație între energie și masă prin 1905, la 26 de ani, când a creat formula E= mc^2, a cărei formă completă este E^2= (m*c^2)^2+p^2*C^2.

Așadar, masa noastră nu vine tocmai de la câmpul Higgs, ci este energie concentrată într-un punct. Diferența dintre energie și masă nu există, astfel că masa particulelor este exprimată de către oamenii de știință adesea în măsuri specifice energiei. De exemplu, un proton are masa de 938 MeV/c^2, unde 1 eV se numește electron-volt și are energia de 1.6×10^−19 jouli. Un eV este energia pierdută sau câștigată de un electron atunci când este mutat printr-un câmp cu o diferență de potențial de 1 volt.

Ca idee, multe corespondețe în fizica particulelor se vor folosi de eV ca unitate de măsură. De exemplu, coresponța dintre eV și lungimea de undă este dată de formula:
E (eV) = 1240 ev nm / lambda (nm)

Ori temperatura nativă a unei unde electromagnetice cu o anume energie:
E (eV) = temp K / 11604 K/eV

Sau masa are o corespondență interesantă:
1 eV = 1.783×10^−36 kg

Află despre legătura dintre energie și masă de la Science Asylum:

Află ce energii au loc in interiorul nucleonilor (spoiler alert: gluonii care fac conexiunea dintre quarci; ei nu au masă, dar au energie):