Читаем Млечный Путь № 3 2021 полностью

Тогда возникает вопрос: какова взаимосвязь между нашим восприятием времени и временем, о котором говорят физики? Каллендер написал ряд книг, в которых пытается исследовать связь между разными временами, и пока нет единого мнения по поводу окончательного ответа. Что касается окончательного течения времени, Каллендер предпочитает картину, "где ничего не течет, но течет ваша история".

А что он думает относительно возможности остановки времени?

"Если мы подумаем о нашем субъективном ощущении времени, то мы можем остановить его части с помощью хроностаза, - сказал Каллендер. - Но это, наверное, самое большее, что мы можем сделать".

***

Какая самая маленькая частица во Вселенной?

(А как насчет самой большой?)

Джоанна Вендель

Рис.

Вселенная огромна, но состоит из маленьких частиц. Таблица Менделеева включает такие элементы, как кислород, углерод и другие строительные блоки, из которых состоят звезды, кошки или чашки кофе. Но с начала ХХ века ученые находили все меньшие и меньшие фундаментальные частицы - те, которые мельче атомов, заполняющие Вселенную.

Итак, какая из элементарных частиц самая маленькая? И, наоборот, какая самая большая? Дон Линкольн, старший научный сотрудник Национальной лаборатории Ферми, - один из ученых, пытающихся ответить на этот вопрос. В Фермилабе ученые используют ускоритель частиц, чтобы разбивать отдельные частицы и смотреть на выходящие обломки - или возможные новые фундаментальные частицы. Линкольн сказал, что есть два способа измерить размер частиц: исследовать их массу и измерить их физический размер, например, вычислить диаметр шара.

С точки зрения массы, на эти вопросы относительно просто ответить. Самая мелкая из известных нам частиц ненулевой массы - это нейтрино. Однако Линкольн указал, что у нас нет точного измерения массы нейтрино, потому что инструменты, используемые для вычисления массы элементарных частиц, недостаточно чувствительны.

"Нейтрино - это своего рода призрак субатомного мира", - сказал Линкольн. Нейтрино очень слабо взаимодействует с веществом и является второй по численности частицей после фотонов (которые ведут себя больше как волны, чем настоящие частицы). Фактически, в эту самую секунду через вас проходят триллионы нейтрино.

Нейтрино почти ничего не весят и движутся со скоростью, близкой к скорости света. Ядро атома состоит из нейтронов, протонов и электронов. По словам Линкольна, сами протоны и нейтроны составляют примерно одну десятую размера ядра в целом. Электрон имеет массу, близкую к нулю, но на самом деле он весит в 500 000 раз больше, чем нейтрино (опять же, точное измерение невозможно провести на данный момент). По словам Линкольна, физики используют электрон-вольты (эВ) для измерения массы субатомных частиц. Технически единица измерения - эВ/c^2, где c - скорость света. Один электрон-вольт эквивалентен примерно 1,6x10^-19 джоулей.

Чтобы упростить задачу, физики используют набор единиц, в которых скорость света равна 1. Чтобы вычислить массу субатомной частицы, вы должны использовать известное уравнение Альберта Эйнштейна E = mc^2, чтобы получить массу (m). в килограммах. Согласно Линкольну, масса электрона 511 000 электрон-вольт, что эквивалентно 9,11x10^-31 килограмм. Для сравнения, типичный протон в ядре типичного атома весит 938 миллионов электрон-вольт, или 1,67×10^-27 кг.

И наоборот, самая крупная (с точки зрения массы) фундаментальная частица, о которой мы знаем, - это частица, называемая топ-кварком, по словам Линкольна. Ее масса 172,5 миллиарда электрон-вольт.

Кварки - еще одна фундаментальная частица, которую, насколько нам известно, невозможно разбить на несколько частей. Ученые обнаружили шесть типов кварков. Верхние и нижние кварки составляют протоны и нейтроны, и они весят 3 миллиона и 5 миллионов электрон-вольт соответственно. Для сравнения, топ-кварк весит в 57 500 раз больше, чем ап-кварк.

На вопрос о физических размерах ответить сложнее. Мы знаем физический размер некоторых частиц, но не самых маленьких. Некоторые "крошечные" частицы, о которых люди слышат в повседневной жизни, например, вирусные частицы, на самом деле довольно большие. Линкольн предложил такой масштаб: типичная частица вируса имеет длину от 250 до 400 нанометров (нанометр составляет миллиардную долю метра, или 10^-9 м), а типичное атомное ядро имеет размер примерно 10^-14 м (0,00000000000001 м). Это означает, что ядро атома для вируса так же мало, как вирус для нас. В настоящее время самый маленький физический размер, который ученые могут измерить с помощью ускорителя частиц, в 2000 раз меньше, чем протон, или 5x 10^-20 м. Пока что ученым удалось определить, что кварки меньше этого размера, но насколько - неизвестно.

***

Новый тип оптических иллюзий

Недавно обнаруженная иллюзия, получившая название "мерцающая вспышка звездообразования": простой узор из концентрических "венков" на простом белом фоне.

рис