Particle Physics

Particelle e interazioni

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Recentemente, Ho tenuto una conferenza sulle particelle e delle interazioni ai compagni di classe di mia figlia che stavano progettando un viaggio a DESY, Germania e voleva avere un'idea di quello che tutto era circa. Come il mio primo discorso di questo tipo, Ero un po 'nervoso perché non sapevo quale livello, e lo sfondo, Dovrei piolo il discorso a. Non volevo renderlo troppo di base, che ho pensato che sarebbe una perdita di tempo. Né volevo renderlo troppo tecnico, che sarebbe anche rendere inutilizzabile in modo diverso.

Alla fine, Ho deciso di fare un po 'filosofica, e come interattivo come ho potuto. Credo che gli studenti ci è piaciuto. Comunque, a causa dei miei dubbi, I over-preparato per il discorso, e ho pensato di fare un eBook e di una serie di blog dal mio lavoro. Spero che vi piaccia tanto quanto gli studenti hanno fatto.

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. Di conseguenza, 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?

Naturalmente, 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. Per questo motivo, wherever possible, I will point you to other resources and further reading.

scale di lunghezza

In this post series, we will be dealing with things of very different sizes. Prima di procedere, pertanto, dobbiamo avere un'idea delle unità che usiamo per le lunghezze e le loro scale, che sono mostrate nella tabella seguente con figura.

Nome Size Scale
Chilometro - km 1000 m Distance between places
Meter - m 1 m Height of a human being
Centimetro - cm 1/100 m Human nail
Millimetro - mm 1/1000 m Thickness of human nail
Micrometro (micron) micron 1/1000 mm Bacteria
Nanometer - nm 1/1000 micron Molecules
Picometer - pm 1/1000 nm Subatomic scale.
Un atomo è di circa 110 pm
Femtometer - 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

diverse scienze

The title of this work is Of Structure and Interactions. Si tratta della struttura della materia, e l'interazione tra le particelle costituenti. La domanda che stiamo cercando di rispondere è: Cosa siamo noi, e tutto intorno a noi, fatto di? La risposta, sfortunatamente, dipende da chi si chiede, e il contesto in cui essi pensano.

Se chiedete un biologo, la risposta è cellule. L'unità di offerte di biologia vita con, nell'insieme, è una cella. La dimensione di una cella è pochi micron. Un batterio è di circa un micron, e possiamo vedere che utilizzando un microscopio (che è il motivo per cui lo chiamiamo un microscopio). Biologia riguarda anche se con molecole di grandi dimensioni, come il DNA e le proteine, che sono pochi nanometri, e in questo senso, molecular biology overlaps with another science, chimica.

offerte di chimica con le molecole, atomi e le obbligazioni. Si tratta fondamentalmente di interazione di elettroni esterni in un atomo con quelli di un altro. La dimensione delle cose si tratta di varia da 0,1mn (atomo) a pochi nm come in molecole. Per un chimico, questione è costituito da atomi.

La fisica ci accingiamo a guardare qui si occupa di dimensioni più piccole, molto più piccolo di atomi. È interessante notare che, tutti gli atomi hanno all'incirca le stesse dimensioni, di circa 0,1mn. nuclei atomici, d'altronde, avere dimensioni diverse, ma sono almeno 10,000 volte più piccolo di un atomo. In fisica delle particelle, stiamo davvero facendo la domanda che importa è costituito da, a livello di particelle più piccole di quelle nei nuclei atomici. E il modo in cui interagiscono tra loro.

Fisica - il più fondamentale?

Guardando le scale degli oggetti che questi soggetti diversi si occupano di, probabilmente possiamo fare l'affermazione che la fisica è più fondamentale di chimica, che è più fondamentale di biologia. Se sappiamo tutto quello che c'è da sapere su interazioni tra particelle, potremmo, in teoria, “derivare” tutta la chimica dalla fisica. In questo senso, Fisica sussume chimica, e in effetti tutti gli altri domini della conoscenza umana.

Questa nozione circa la speciale, la natura fondamentale della fisica può apparire ragionevole, ma è fuori luogo, come vedremo nel prossimo post.

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