Физика для "чайников"

И заключительный аккорд умных слов - калибровочные бозоны. Как уже я выше написал, выделяют четыре типа фундаментальных взаимодействий. И народ стал копать и в эту сторону: а какова их природа? Особенно насторожило то, что при электромагнитном взаимодействии везде летают эти непонятные фотоны; именно обмениваясь ими, вещества получают или теряют энергию! А ну как у остальных взаимодействий так же? И понеслось: сильному взаимодействию приписали обмен частичками под названием "глюон" - именно ними обмениваются протоны, нейтроны и даже самые мелкие - кварки. Слабому взаимодействию тоже нашли своих "поводырей" - специальные три бозона, два из которых обозвали буквами W (одна с плюсом, другая с минусом), третьего - Z. (Не надо спрашивать, почему такие буквы, я и сам тут уже плохо понимаю.) Именно этими бозонами обмениваются, например, нейтрино - и именно благодаря ним удалось обнаружить эту "неуловимую" частичку. Наконец, гравитационному взаимодействию тоже приписывают обмен частичками - гравитонами. Но их пока не обнаружили, хоть и очень надеются.

Ну и гвоздь программы, о котором в школе уже не спрашивают, но которым звонят в уши последние года три уже много раз: бозон Хиггса! Да, эта штука отвечает за наличие массы у вещества. Но больше о нём мало что известно. Да, его получили на той самой здоровенной штуковине, которая заставила народ бежать в магазин за фомками, отращивать бороды, портить зрение (чтобы с чистой совестью надеть очки) и надевать защитные костюмы H.E.V. - Большой адронный коллайдер. Что такое адрон - я страшно ломаным языком объяснил (хоть что-нибудь можно понять?..), а "коллайдер" значит "сталкивающий", от английского "collide" = "сталкиваться". То есть в этом кольце сталкиваются разогнанные до сумасшедших скоростей частички типа тех же протонов: при их столкновении, как брызги, разлетаются во все стороны очень много более мелких частичек, все из которых подлежат изучению. Находится этот здоровенный аттракцион где-то под границей Франции и Швейцарии. Несмотря на устрашающие размеры (длина его окружности - 27 километров), частички там разгоняются до энергий, хоть и пугающих своими приставками - тераэлектронвольты! - но при этом толком и опасности не представляющих. Во-первых, 1 ТэВ - это один триллион электронвольт (10^12 эВ). В джоулях это будет примерно 10^-7 - одна десятимиллионная доля джоуля! Да даже два комара сталкиваются с большей энергией! Миниатюрные чёрные дыры, которыми обожают пугать, если и существуют, то их время существования будет очень мало, и они тупо не успеют ничего к себе притянуть - да хоть всю Землю попытаются засосать, времени у них слишком мало! Это как если бы бабочка-подёнка (которая живёт один день) попыталась бы выпить весь океан. Здесь примерно то же самое. Кто совсем-совсем боится - включаем голову; читаем всё, что пишут про коллайдер, фильтруем инфу через свой котелок, при необходимости спрашиваем о том или ином факте более умных товарищей. Каков итог - решить самостоятельно. Я для себя решил, что ничего архистрашного в этих экспериментах нет. А кто хочет бояться - тот боится.

Ну и хочется обойтись без тупых условностей, раздел "Вкратце и поумнее" здесь напишу не в виде тупых определений, а просто структуру - что за чем следовало. Чтобы не потеряться во всей этой гуще и толком разобраться, что из чего следует. Это самое главное.

Четыре вопроса, на которые ищем ответы здесь, и ответвления:

I. Что мешает протонам отталкиваться друг от друга при помощи кулоновских сил? (ответ: сильное взаимодействие.)

II. Что держит все частички ядра связанными вместе? (Энергия связи.) Изотопы получаются, если у того или иного химического элемента становится больше или меньше нейтронов.

III. Радиоактивность: альфа-, бета- и гамма-распад, деление ядер радиоактивных веществ. Что такое радиация и как с ней бороться, чем она плоха. Ядерный синтез: как производят электроэнергию при помощи ядерной реакции и как её можно использовать в военных целях - критическая масса и атомная бомба. И термоядерный синтез - как это можно устроить мирным и военным путём.

IV. Элементарные и фундаментальные частицы, что из чего состоит и как называется, два варианта, первый - по величине спина:

1) Фермионы: имеют полуцелый спин - например, это электрон, протон, нейтрон, нейтрино. (Нейтрино не участвует в сильном и электромагнитном взаимодействиях, зато участвует в ещё одном взаимодействии - слабом.)

2) Бозоны: имеют целый спин - например, это фотон или мезон.

Второй вариант - по типу взаимодействий:

1) Адроны: участвуют во всех четырёх типах взаимодействий.

 1а) Барион: это адрон и фермион одновременно. Пример - протон, нейтрон.

 1б) Мезон: это адрон и бозон одновременно. Мезонов всего несколько штук, отдельных "личных" названий, заканчивающихся на -он, не имеют.