Конструктор материи

01 Что из чего состоит

Матрёшка: от яблока до кварка

Любой предмет — вложенные друг в друга куклы. Семь шагов вглубь, и детали перестают разбираться.

Яблоко≈ 10⁻¹ м

×400

Клетка≈ 2×10⁻⁴ м

×700 000

Молекула≈ 3×10⁻¹⁰ м

×3

Атом≈ 10⁻¹⁰ м

×10 000+

Ядро≈ 10⁻¹⁵–10⁻¹⁴ м

×3

Протон≈ 1,7×10⁻¹⁵ м

×1000+

Кварк< 10⁻¹⁸ м

Три сборки из кварков

Пунктир — граница, за которую кварки не выходят. Бегущие линии — глюоны. Залитый значок с чертой — античастица.

Соберите частицу сами

Нажимайте на кварки — они лягут в ячейки. У каждого кварка есть скрытый заряд сильной силы — «цвет», и в готовой частице он должен полностью гаситься. Поэтому природа выпускает только три кварка, три антикварка или пару «кварк + антикварк».

Кварки

Антикварки

Готовые рецепты

Сборка

+2/3 +2/3 −1/3 = +1 Протон Барион — частица из трёх кварков. Ядро атома водорода и главная деталь всех остальных ядер. Стабилен.

02 Какие бывают

Все 17 деталей

Полный каталог называется Стандартной моделью: 12 частиц вещества и 5 бозонов, которые переносят силы и раздают массу.

чувствует сильную силу главная сила — электромагнитная только слабая поле Хиггса шестиугольник — кварк · круг — лептон · ромб — бозон

Выберите силу — останутся гореть только те, кто её чувствует. Нажмите на частицу — всплывёт её карточка. Строки — поколения: чем ниже, тем тяжелее. Столбцы — электрический заряд.

кварки лептоны заряд +2/3 заряд −1/3 заряд −1 заряд 0 I II III

Бозоны: курьеры сил и поле Хиггса Вне каталога: гипотеза

03 Кто за что отвечает

Четыре силы и их курьеры

Детали надо притягивать, склеивать и превращать друг в друга. Этим заняты четыре силы. У каждой есть частица-курьер, которой обмениваются участники.

Шкала силы логарифмическая: от 1 до 10⁻⁴⁰, каждое деление — в 10 раз. Сравнение по порядку величины.

04 Как образуются

Рождаются, превращаются, исчезают

Частица — не шарик, а всплеск поля, как рябь на пруду. Рябь можно поднять и погасить. Поэтому частицы рождаются из энергии и снова становятся энергией.

Энергия → вещество

Фотон высокой энергии пролетает рядом с атомным ядром и исчезает. Вместо него рождаются электрон и позитрон. Всегда парой — частица и античастица, чтобы суммарный заряд остался нулём. Так работает E = mc²: энергия стала веществом.

Нужно не меньше 1,022 МэВ — массы двух электронов. Ядро принимает на себя отдачу: в пустоте фокус не пройдёт.

Частицы рождаются прямо сейчас, рядом с вами

05 Откуда взялся конструктор

Лента Большого взрыва

История Вселенной — история остывания. Чем холоднее, тем более сложные сборки могут уцелеть.

06 Работа над ошибками

Восемь живучих мифов

Нажмите на карточку — она перевернётся и покажет, как на самом деле.

07 Белые пятна

Чего мы ещё не знаем

Стандартная модель — самая точно проверенная теория в истории науки. И она же честно не объясняет 95% Вселенной.

Словарик

Если слово забылось — нажмите на него.