Varför är forskare oroade över atomens problem?

Innehållsförteckning:

Varför är forskare oroade över atomens problem?
Varför är forskare oroade över atomens problem?
Anonim

Ingen vet riktigt exakt vilka processer som äger rum inne i atomen. Det enda som förblir pålitligt känt är att elektroner rusar runt orbitalerna i atomens yttre skal och bildar en stor mängd tomt utrymme, i mitten av vilket är en kärna av protoner och neutroner. Genom att samlas ger protoner och neutroner atomen unika egenskaper som ytterligare bestämmer vissa egenskaper hos ett ämne, som antingen kan vara syre eller väte eller järn eller xenon. Enligt en artikel publicerad på livescience.com är det fortfarande okänt hur exakt protoner och neutroner beter sig inuti atomen. Dessutom har de utförda experimenten visat att protonerna och neutronerna i kärnan verkar vara mycket större än de verkligen är. Vad är dessa egenskaper associerade med och hur kan de tillämpas i praktiken?

Hur fungerar en atom?

Som ni kanske vet är protonerna och neutronerna som finns inuti atomen uppbyggda av små partiklar som kallas kvarker, vars interaktioner är så starka att ingen yttre kraft kan deformera dem. Gerald Miller, en kärnfysiker vid University of Washington, tror att de nukleoner som bildas när protoner och neutroner går samman har väldigt lite energi inuti sig. När fysikerna vid Europeiska organisationen för kärnforskning (CERN) 1983 märkte att elektronstrålar avvisades av järn på ett annat sätt än fria protoner, drog de slutsatsen att storleksproblemet får protoner och neutroner inuti tunga kärnor att fungera som om de hade mycket stora storlekar. Detta fenomen fick namnet EMC -effekten efter gruppen som av misstag upptäckte den.

Image
Image

Kvarker är de minsta upptäckta partiklarna i universum

Medan kvarkar, de speciella partiklarna som bildar nukleoner, interagerar med varandra i en separat proton och neutron, kan kvarker som finns i olika protoner och neutroner inte aktivt interagera med varandra. Samtidigt, på grund av det faktum att cirka 20% av nukleonerna i kärnan faktiskt är utanför deras orbitaler, är interaktionen mellan dem mycket mer energisk än vanligt. Detta fenomen uppstår eftersom kvarker kan tränga in i nukleons väggar och orsaka förstörelse av väggarna inuti enskilda protoner och neutroner.

Trots att denna teori om interaktioner låter mycket trolig tror experter att hypotesen inte helt löser atomkärnans problem, vilket föreslår att den ersätts med så kallad kvantkromodynamik eller ett regelsystem som styr kvarkernas beteende. Svårigheten att lösa detta problem ligger i den låga nivån av modern teknik, som inte tillåter de extremt komplexa kromodynamiska beräkningar som krävs för att bekräfta teorin.

Ändå kan EMS -effekten redan hjälpa till att klargöra några viktiga frågor om modern kvantfysik. Kommer introduktionen av superdatorer att lösa atomproblemet? Kanske får tiden utvisa.

Rekommenderad: