Particle Physics

Les particules et les interactions

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Récemment, J'ai donné un exposé sur les particules et les interactions à ses camarades de classe de ma fille qui prévoyaient un voyage à Desy, Allemagne et voulait avoir une idée de ce qu'il était tout au sujet. Comme mon premier entretien de ce genre, J'étais un peu nerveux parce que je ne savais pas à quel niveau, et le fond, Je devrais rattacher le discours à. Je ne voulais pas en faire trop basique, que je pensais être une perte de temps. Je ne voulais pas non pour le rendre trop technique, qui rendrait également inutile d'une manière différente.

À la fin, Je décidai de faire un peu philosophique, et aussi interactive que possible. Je pense que les étudiants ont apprécié. Dans tout les cas, à cause de mes doutes, I over-préparé pour le discours, et je pensais que je ferais un livre électronique et une série de blog sur mon travail. J'espère que vous apprécierez autant que les élèves ont.

What Can You Expect?

In this post series, you can expect a non-technical description of modern physics, which consists of the developments after the turn of the 20th century. Although you use these developments everyday, in your gadgets and gizmos, the physics you learned in high school largely ignores them. Par conséquent, when you read about certain breakthroughs in research, you don’t have a feel for why they are important. After reading these posts, you should expect to know the following:

  • What is it that you learned in high school?
  • Why did they have to change it circa 1900?
  • What is everything made up of? What holds it all together?
  • What is Quantum Mechanics? Why do people believe it such a bizarre theory?
  • What is Special and General Relativity? Why is Einstein such a godlike figure in modern physics?
  • What is this Higgs business? Why are people excited about it?
  • Why do they spend so much money on particle accelerators? What are they anyway? How do they work?
  • What are the unanswered questions in physics?
  • What about this dark matter and dark energy?
  • What is string theory? Why strings?
  • Grand Unified Theory? Quantum Gravity? What the heck?

Bien sûr, you will get only qualitative answers to these questions. But my hope is that you will get a whole new worldview, or a framework that puts things in perspective, and ignites your curiosity so that you will want to learn more. For that reason, wherever possible, I will point you to other resources and further reading.

Longueur Scales

In this post series, we will be dealing with things of very different sizes. Avant de poursuivre, donc, nous devons avoir une idée des unités que nous utilisons pour les longueurs et leurs échelles, qui sont indiqués dans le tableau et la figure ci-dessous.

Nom Size Scale
Kilomètre - km 1000 m Distance between places
Meter - m 1 m Height of a human being
Centimètre - cm 1/100 m Human nail
Millimétriques - mm 1/1000 m Thickness of human nail
Micromètre (micron) um 1/1000 mm Bacteria
Nanomètre - nm 1/1000 um Molecules
Picomètre - pm 1/1000 nm Subatomic scale.
Un atome est d'environ 110 h
Femtomètre - fm 1/1000 fm Atomic nucleus

Length Scales

Image by Guillaume Paumier, Philip Ronan, NIH, Artur Jan Fijałkowski, Jerome Walker, Michael David Jones, Tyler Heal, Mariana Ruiz, Science Primer (National Center for Biotechnology Information), Liquid_2003, Arne Norman & The Tango! Desktop Project [CC BY-SA 2.5], via Wikimedia Commons

Différentes Sciences

The title of this work is Of Structure and Interactions. Cela concerne la structure de la matière, et l'interaction entre les particules constitutives. La question que nous essayons de répondre est: Que sommes-nous, et tout autour de nous, composé de? La réponse, malheureusement, dépend de qui nous demandons, et le contexte dans lequel ils pensent.

Si vous demandez à un biologiste, la réponse est des cellules. L'unité de la vie biologie traite, dans l'ensemble, est une cellule. La taille d'une cellule est de quelques microns. Une bactérie est d'environ un micron, et nous pouvons le voir en utilisant un microscope (ce qui explique pourquoi nous l'appelons un microscope). Biologie se préoccupe également de grandes molécules, comme l'ADN et les protéines, qui sont quelques nanomètres, et à cet égard, molecular biology overlaps with another science, chimie.

Chimie traite des molécules, atomes et obligations. Il est fondamentalement sur l'interaction des électrons externes dans un atome avec ceux d'une autre. La taille des choses il oeuvre varie de 0,1 nm (atome) à quelques nm comme dans les molécules. Pour un chimiste, la matière est constituée d'atomes.

La physique nous allons examiner ici traite avec des tailles plus petites, beaucoup plus petits que les atomes. Il est intéressant de, tous les atomes ont à peu près la même taille, d'environ 0,1 nm. Les noyaux atomiques, d'autre part, ont des tailles différentes, mais sont au moins 10,000 fois plus petit qu'un atome. En physique des particules, nous sommes vraiment posons la question ce que la matière est composée de, au niveau des particules plus petites que celles des noyaux atomiques. Et comment ils interagissent les uns avec les autres.

Physique - Le plus fondamental?

En regardant les échelles des objets que ces différents sujets traitent, nous pouvons probablement faire la demande que la physique est plus fondamental que la chimie, qui est plus fondamental que la biologie. Si nous savons tout ce qu'il ya à savoir sur les interactions des particules, nous pourrions, théoriquement, “dériver” toute la chimie de la physique. En ce sens,, physique subsume chimie, et même tous les autres domaines de la connaissance humaine.

Cette notion de la spéciale, la nature fondamentale de la physique peut sembler raisonnable, mais elle est déplacée, comme nous le verrons dans le prochain post.

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