Какова стандартная общепринятая модель вселенной на текущем этапе понимания устройства вселенной?
Насколько я знаю, элементарных частиц всего 17, из них строятся дальше атомы, молекулы, вещ-ва, силы взаимодействия между ними.
Всю эту информацию сложно искать и соединять воедино. Хотелось, чтобы объяснили: как вообще эти 17 частиц соотносятся друг с другом, за что каждая отвечает, где и в каких процесах принимает участие, какие при этом силы образует(гравитация, не гравитация, кулоновская сила (PS не знаю вообще из этого ли разряда), масса и др). Немного про спец. теорию относительности и про общую теорию относительности. Иерархия этих частиц и откуда вообще еще протоны, нейтроны(пишут что из кварков), про ядро атома (из определения, оно имеет положительный заряд и весит 99%, а зачем тогда еще протоны, нейтроны, как из одного вещ-ва получить другое, можно ли это сделать, ну например докинуть протонов, нейтронов, электронов и из воздуха, получить какой-нибудь уран (PS есть Конденсат Бозе — Эйнштейна из которого можно теоретически получить все, что угодно)).
Я понимаю, что писать придется много при ответе на этот вопрос, но можно в кратце и ссылаясь на источники, чтобы можно было по порядку идти и по полочкам все это разложить, потому что после школы и разных дисциплин в вузе, где как-то эта тема затрагивается, месиво какое-то.
Нормальный такой запрос. Объясните мне всё, только покороче и так, чтобы я понял :)
Сразу давайте договоримся: здесь исчерпывающего ответа Вы не получите. Если тема интересна, открывайте учебники. В противном случае есть риск загадить мозг плохо систематизированной информацией, сделать из нее неверные выводы и в результате примкнуть в стану альтернативщиков.
Коротко ситуация такова.
- Атомы состоят из ядра и электронных оболочек.
- Ядро состоит из протонов и нейтронов (оба типа вместе часто называют нуклоны). Число протонов в ядре определяет химические свойства атома. Изменив число протонов в ядре, получим другой химический элемент. Протоны и нейтроны слеплены в ядре сильным взаимодействием.
- Протоны и нейтроны относятся адронам. Адроны - это частицы, участвующие в сильном взаимодействии. Частицы, не участвующие в сильном взаимодействии, называются лептоны.
- Адроны состоят либо из трех кварков, тогда это барионы, либо из кварка и антикварка, тогда это мезоны. Есть и более сложные комбинации, но их пока опустим.
- Кварки - это фундаментальные частицы, не имеющие внутренней структуры. В свободном виде не встречаются, только в составе адронов.
- Все вышеописанные частицы относятся к фермионам. Фермион - это частица, подчиняющаяся статистике Ферми. Статистика Ферми-Дирака определяет вероятность нахождения фермиона на том или ином энергетическом уровне. На бытовом языке это можно описать так: фермионы не любят толпиться в одном месте. К фермионам относятся кварки, электроны (про них - ниже), нейтрино, а также составные протоны и нейтроны.
- Электронные оболочки атома заполнены электронами. Электрон относится к фермионам. Кроме того, электрон не участвует в сильном взаимодействии, а значит, относится к лептонам. Другими примерами лептонов являются нейтрино и мюон.
Итого: всё, что нас окружает - люди, растения, животные, камни, золото, звезды, и т.д. - состоит из барионов и лептонов. Отсюда термин "барионная материя" как противоположность "темной материи".
Помимо фермионов есть бозоны. Бозоны - это частицы, подчиняющиеся статистике Бозе-Эйнштейна. Грубо говоря, бозоны любят "кучковаться" вместе, в отличие от фермионов.
Фундаментальных взаимодействий четыре:
- Сильное
- Слабое
- Электромагнитное
- Гравитационное
У каждого типа взаимодействия есть частицы-переносчики. Переносчиком электромагнитного взаимодействия является фотон. Слабого - W- и Z-бозоны. Сильного - мезоны и глюоны. Причем последние в нем еще и участвуют. Переносчиком гравитационного взаимодействия является гравитон, но это не точно.
10. Фотон нам особенно интересен. Во-первых, это бозон. Т.е. фотоны могут "кучковаться". Благодаря этой их особенности мы можем наращивать интенсивность излучения. Во-вторых, фотоны на слуху, поскольку в популярной литературе их ассоциируют со скоростью света. Типа, раз фотоны безмассовые, то они могут двигаться со скоростью света, а все, что имеет массу - не может. В реальности, фотоны вполне могли бы иметь массу, это мало что поменяло бы глобально.
Важный момент! Мы говорим "частица", и в голове сразу возникает картинка некого "шарика" или "мячика". Отчасти это обусловлено тем, что в учебниках и популярной литературе атомы, и элементарные частицы именно так и изображают. Однако в реальности никаких шариков нет. Абсолютно все в этом мире проявляет волновые свойства. Любая частица распространяется как волна, и описывается соответствующим волновым уравнением (волновой функцией). По этой причине не следует понимать буквально фразы типа "нейтрон состоит из двух нижних и верхнего кварков". Это НЕ означает, что внутри шарика нейтрона лежат три шарика кварка, которые из него вылетают в ходе столкновений в ускорителях частиц.
Бозон Хиггса является, как не трудно догадаться, бозоном и отвечает за массу других бозонов. На самом деле не совсем так, но это уже за рамками ответа.
Специальная теория относительности устраняет противоречие между электродинамикой (свет должен иметь одинаковую скорость для любого наблюдателя) и принципом относительности (законы не зависят от выбранной системы отсчета). Именно эти два постулата и лежат в основе СТО. Уравнения Максвелла, записанные для одной системы отсчета, при переходе другую давали неверные результаты. Эйнштейн это противоречие устранил.
Общая теория относительности - это теория гравитации. Лежащий в ее основе принцип эквивалентности инерционной и гравитационной масс позволил представить гравитацию как искривление пространства-времени.
Общепринятая модель Вселенной на текущий момент - плоское четырехмерное пространство-время, возникшее в результате Большого взрыва и следующего сразу ним короткого периода интенсивного расширения (инфляции), который затем сменился более медленным расширением. В настоящее время Вселенная расширяется ускоренно.
Важный момент: все вышесказанное основано на конкретных экспериментальных подтверждениях или наблюдениях. Т.е. это не домыслы, а вполне себе научные факты и модели.
Что почитать дальше. Гуглите:
- Стивен Хокинг
- Стивен Вайнберг
- Нил Тайсон
- Карл Саган
- Сергей Попов
- Брайан Грин
- Карло Ровелли
- Макс Тегмарк
- лекции Фейнмана по физике
Последнее - по сути учебник.
Ну вы спросили... "расскажите вообще ВСЕ". Подозреваю, на популярном уровне вы и так про все это читали, а на нормальном для того чтобы это все понять нужно пять лет учиться теорфизике. Так что лучше разбейте этот вопрос на несколько маленьких, тогда будет возможность как-то ответь.
Еще можете почитать какого-нибудь Хоккинга, у него в книгах более-менее про все это и написано