რომელია ბუნების ოთხი ფუნდამენტალური ძალა

მთარგმნელი: იოანე შენგელია

(მთარგ.შენიშ: უკვე დიდი ხანია ცნობილია, რომ ბუნებაში არსებობს ოთხი ფუნდამენტალური ძალა, რომელთა ურთიერთქმედებები და კომბინაციები "აშენებენ" მთელს სამყაროს. წინამდებარე სტატიაში პოპულარულ ენაზეა განხილული თითოეული მათგანი)

წყარო

ახლა, ზიხართ რა კომპიუტერთან და კითხულობთ ამ სტატიას, თქვენ შეიძლება იმყოფებოდეთ მრავალი ძალის გავლენის ქვეშ, რომლებიც თქვენზე მოქმედებენ. ძალა განიმარტება, როგორც ბიძგი ან ზეწოლა, რაც ცვლის ობეიქტის ადგილმდებარეობას და მოძრაობის ხასიათს, ან იწვევს ობიექტის დეფორმაციას. ნიუტონმა ძალა განმარტა, როგორც აჩქარების მიზეზი - F=ma, სადაც F არის ძალა, m არის მასა და a არის აჩქარება.

ჩვენთვის ახლობელი და კარგად ნაცნობი გრავიტაციის ძალა გვიზიდავს ქვემოთ, დედამიწის ცენტრისკენ. თქვენ ამას გრძნობთ, როგორც საკუთარ წონას. რატომ არ ვარდებით სკამში, რომელზეც ზიხართ? სხვა ძალა - ელექტრომაგნიტიზმი - იჭერს თქვენი სკამის ატომებს ერთად, და ხელს უშლის თქვენს ატომებს, რათა არ შეიჭრან თქვენი სკამის ატომებში. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება თქვენი კომპიუტერის მონიტორშიც არის, და პასუხისმგებელია იმაზე, რომ წარმოქმნას სინათლე, რისი საშუალებითაც ხედავთ ეკრანს.

ბუნების ოთხი ფუნდამენტალური ძალიდან გრავიტაცია და ელექტრომაგნიტიზმი არის ორი მათგანი, რომელთაც ყოველ დღე ვაწყდებით. რომელია ის ორი დანარჩენი ძალა? და როგორ მოქმედებენ ისინი ჩვენზე, თუ ჩვენ მათ ვერ ვხედავთ?

ზემოთხსენებული ის ორი დანარჩენი ძალა მუშაობს ატომურ დონეზე, რასაც ჩვენ არასდროს ვგრძნობთ, მიუხედავად იმისა, რომ ატომებისგან შევდგებით. ძლიერი ძალა ერთმანეთთან აკავშირებს ნუკლეინებს (მთარგ.შენიშ: აქ იგულისხმება არა ბიოლოგიური ნუკლეინები, არამედ ატომური ნუკლეინები - პროტონები და ნეიტრონები ატომის ბირთვში - შემდგომში ნუკლეინებში ვიგულისხმებთ სწორედ ატომურ ნუკლეინებს). და, უკანასკნელი - სუსტი ძალა არის პასუხისმგებელი რადიოაქტიურ დაშლაზე, განსაკუთრებით კი ბეტა დაშლაზე, რომელშიც მაგალითად ნეიტრონი გარდაიქმნება (იშლება) პროტონად და ელექტრონად, რომელიც მაღალი ენერგიით გამოიტყორცნება ატომის ბირთვიდან.

ზემოთ ჩამოთვლილი ფუნდამენტალური ძალების გარეშე ჩვენ და მთელი მატერია სამყაროში დაიშლებოდა და გაიფანტებოდა. ახლა კი გადავხედოთ თითოეულ ფუნდამენტალურ ძალას სათითაოდ, რას აკეთებს თითოეული მათგანი, როგორ აღმოაჩინეს და რა კავშირი აქვს დანარჩენებთან.

გრავიტაცია ქვემოთ გექაჩებათ?

პირველი ძალა, რაც კი დიდი ალბათობით გეცოდინებათ, არის გრავიტაცია. ბავშვმა აუცილებლად უნდა ისწავლოს მის წინააღმდეგ ადგომა და სიარული. როგორც კი წაბორძიკდებით სიარულის დროს და ბალანსს დაკარგავთ, უმალ გრძნობთ გრავიტაციას, რომელიც გექაჩებათ ქვემოთ, ზედაპირისკენ, რომელზეც დადიხართ. დამწყებები რომ არ დავაბრკოლოთ, გეტყვით, რომ გრავიტაცია იჭერს მთვარესაც, პლანეტებსაც, მზეს, ვარსკვლავებს და გალაქტიკებსაც კი ერთად სამყაროში, შესაბამის ორიბიტებზე. მას შეუძლია იმუშავოს უზარმაზარ მანძილებზეც და აქვს მანძილის უსასრულო დიაპაზონი.

ისააკ ნიუტონმა გრავიტაცია წარმოიდგინა, როგორც ზეწოლა ორ ობიექტს შორის, რომელიც პირდაპირ პროპორციულ კავშირში იყო მათ მასებთან და უკუპროპორციულ კავშირში მათ შორის მანძილის კვადრატთან. მისმა გრავიტაციის კანონმა კაცობრიობას შესაძლებლობა მისცა, რათა ასტრონავტები გაეშვა მთვარეზე და რობოტული სინჯები კიდევ უფრო შორს, მზის სისტემაში. 1687 წლიდან მე-20 საუკუნიის ადრეულ პერიოდამდე გრავიტაციის ნიუტონისეული იდეა, როგორც "ომი" ორ სხეულს შორის, დომინირებდა ფიზიკაში.

მაგრამ იყო ერთი ფენომენი, რომელსაც ნიუტონის თეორია ვერ ხსნიდა - მერკურის თავისებური ორბიტა. ეს ორბიტა თითქოსდა პრეცესირებდა მერკურის ბრუნვის დროს. ეს დაკვირვება ასტრონომებს აწუხებდა 1800 -იანების შუა პერიოდიდან მოყოლებული. 1915 წელს, ალბერტ აინშტაინმა გააცნობიერა, რომ ნიუტონის მოძრაობის კანონები და გრავიტაციის კანონები არ ვრცელდებოდა (არ იყო ჭეშმარიტი) მაღალ გრავიტაციაში ანდაც მაღალ სიჩქარეებში, როგორიცაა მაგალითად სინათლის სიჩქარე.

თავის ზოგადი ფარდობითობის თეორიაში ალბერტ აინშტაინმა გრავიტაცია წარმოიდგინა, როგორც სივრცის დამახინჯება, რომელიც გამოწვეულია მასით. წარმოიდგინეთ, რომ ბოულინგის ბურთი დადეთ რეზინის გაჭიმულ ზედაპირზე. ბურთი გამოიწვევს რეზინის ნაჭრის "ჩაზნექას" (გრავიტაციული ველის ანალოგია). თუ თქვენ ბურთის სიახლოვეში გააგორებთ მარმარილოს, ის მოხვდება ბურთის მიერ გამოწვეულ სიმრუდეში, და შეიძლება წრიული მოძრაობაც კი დაიწყოს ბურთის გარშემო, სანამ არ ჩავარდება ცენტრში - ესეიგი ბურთთან. სიჩქარე თუ საკმაოდ დიდი აქვს მარმარილოს (ესეიგი ენერგია აქვს დიდი), მაშინ შეიძლება "დაეხსნას" ბურთის მიერ გამოწვეულ დაძაბულობას და ასცდეს მას, თუმცა კი, რეზინის სიმრუდე მას მიმართულებას მაინც შეუცვლის (მოაბრუნებს გარკვეული კუთხით თავისკენ). მასიური ობიექტის გარშემო გრავიტაციული ველი, მაგალითად მზის გარშემო, სწორედ ასე მუშაობს. აინშტაინმა გამოყვანა ნიუტონის გრავიტაციის კანონი თავისი საკუთარი თეორიიდან და აჩვენა, რომ ნიუტონის იდეები წარმოადგენენ ფარდობითობის თეორიის კერძო შემთხვევას და გამოვლინებას, რომელიც მიმდინარეობს განსაკუთრებით სუსტ გრავიტაციაზე და დაბალ სიჩქარეებზე.

როდესაც საუბარია მასიურ ობიექტებზე (დედამიწა, ვარსკვლავები, გალაქტიკები), გრავიტაცია ჩანს, როგორც ყველაზე დიდი ძალა. მაგრამ, თუ საუბარია ატომური დონის გრავიტაციაზე, აქ მას აქვს პატარა ეფექტი, რადგან სუბატომური ნაწილაკების მასები საკმაოდ მცირეა. ამ დონეზე ეს ძალა ყველაზე უფრო სუსტია.

ახლა კი თვალი გადავავლოთ ელექტრომაგნიტიზმს, მორიგ ფუნდამენტალურ ძალას.

რაც შეეხება ელექტრომაგნიტიზმს...

თუ თქვენ თმას ხშირად ივარცხნით, შეამჩნევდით, რომ ხანდახან თმის ბოლოები სავარცხელისკენ მიიზიდება და თმა იბურდება. რატომ? სავარცხლის მოძრაობა ელექტრულ მუხტებს გადასცემს თმებს და ერთნაირად დამუხტული თმები კი განიზიდებიან ერთმანეთისგან. მსგავსად ამისა, თუ თქვენ ორი მაგნიტის ერთსა და იმავე პოლუსებს ერთმანეთთან მიაახლოვებთ, ისინიც განიზიდავენ ერთმანეთს. მაგრამ, თუ საპირისპირო პოლუსებს მიაახლოვებთ ერთმანეთთან, ისინი მიიზიდებიან. ეს არის ჩვენთვის ახლობელი მაგალითები ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებისა; საპირისპირო მუხტები მიიზიდებიან, ხოლო ერთნაირები კი განიზიდებიან.

მეცნიერები ელექტრომაგნიტიზმს სწავლობენ მე-18 საუკუნიდან მოყოლებული, და არის რამდენიმე აღსანიშნი მოვლენა ამ ისტორიაში:

* 1785 წელს, გამოჩენილმა ფრანგმა ფიზიკოსმა - ჩარლზ კულონმა აღწერა ელექტრულად დამუხტულ ობიექტებს შორის ძალა, როგორც პირდაპირპროპორციული მათი მუხტების რიცხვითი სიდიდისა და უკუპროპორციული მათ შორის მანძილის კვადრატისა. ეს ფორმულა ანალოგიურია გრავიტაციული ურთიერთქმედებისა, და მის მსგავსად გააჩნია უსასრულო დიაპაზონი.

* 1819 წელს, ჰასნ ქრისტიან ერსტედმა აღმოაჩინა, რომ ელექტროობა და მაგნიტიზმი ერთმანეთთან საკმაოდ დაკავშირებულნი არიან. საბოლოოდ მან განაცხადა, რომ ელექტრული დენი წარმოქმნის მაგნიტურ ძალას.

* 1839 წელს, ბრიტანეთში დაბადებულმა ფიზიკოსმა და ქიმიკოსმა - მაიკლ ფარადეიმ, მუშაობდა რა ელექტრომაგნიტიზმის ექსპერიმენტებში, აჩვენა, რომ მაგნიტიზმი შეიძლება გამოყენებულ იქმნას ელექტროობის მისაღებად.

* 1860 წელს ჯეიმს კლერკ მაქსველმა (შოტლანდიელი მათემატიკოსი და ფიზიკოსი) გამოიყვანა განტოლებები (მთარგ.შენიშ: უფროსწორედ, შეაჯამა აქამდე დაგროვილი ცოდნა და განტოლებები) რომლებიც აღწერენ თუ როგორ კავშირში არიან ელექტროობა და მაგნიტიზმი.

* და საბოლოოდ, 1892 წელს, ჰენდრიკ ლორენცმა გამოიყვანა ფორმულა - ელექტრომაგნიტურ ველში მყოფ დამუხტულ ნაწილაკზე მოქმედი ძალისა.

როდესაც მეცნიერები იკვლევდნენ ატომის შიდა სტრუქტურას, მე-20 საუკუნის დასაწყისში, მათ აღმოაჩინეს, რომ სუბატომური ნაწილაკები ერთმანეთთან ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებით იყვნენ დაკავშირებულნი. მაგალითად, დადებითად დამუხტულ პროტონს შეეძლო "დაეკავა" ელექტრონი ატომბირთვის გარშემო ორბიტაზე. მეტიც, ერთი ატომის ელექტრონები იზიდავდნენ მეზობელი ატომის პროტონებს. და ასე "ქსელურად" დაკავშირებული მთელი სისტემა ეწინააღმდეგება იმას, რომ თქვენ ჩავარდეთ სკამში (შეერიოთ მასში), რომელზეც ზიხართ (ამაზე ზემოთ გვქონდა საუბარი).

მაგრამ, როგორ მუშაობს ელექტომაგნიტიზმი დიდ მანძილებზე და როგორ მუშაობს ის ატომურ დონეზე? ფიზიკოსები ფიქრობენ, რომ ფოტონებს გადააქვთ ურთიერთქმედება დიდ მანძილებზე. მაგრამ, მათ უნდა შეიმუშავონ თეორიები, რომლებიც ელექტრომაგნიტიზმს "შეათანხმებს" მის გამოვლენასთან ატომურ დონეზე. ამან საბოლოოდ ფიზიკოსები მიიყვანა ქვანტური ელექტროდინამიკის (QED) ჩამოყალიბებამდე. QED -ეს თანახმად, ფოტონებს გადააქვთ ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება მაკროსკოპულადაც (დიდ მანძილებზე) და მიკროსკოპულადაც (ატომურ მანძილებზე); თუმცა, სუბატომური ნაწილაკები მუდმივად ცვლიან ვირტუალურ ფოტონებს ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებისას.

მაგრამ, ელექტრომაგნიტიზმს არ შეუძლია ახსნას, თუ როგორ "იჭერენ" ერთმანეთს ნუკლეინები (მთარგ.შენიშ: ნუკელინებში ვგულისხმობთ ატომის ბირთვში მყოფ სუბატომურ ნაწილაკებს), ამიტომ აქ შემოდიან ახალი ძალები - ბირთვული ძალები.

(მთარგ.შენიშ: შეამჩნევდით ალბათ, რომ ყოველი ახალი ძალა ჩნდება მას მერე, რაც უფრო ღრმად ვიხედებით მატერიაში. პირველი ძალა იყო გრავიტაცია, რაც თვალსაჩინოა დიდი სხეულებისთვის. შემდგომი ძალა - ელექტრომაგნიტიზმი - თვალსაჩინოა მატერიის უფრო პატარა ზომებისთვის - მოლეკულურ და ატომურ დონეზე. ხოლო მომდევნო ორი ძალა კი კიდევ უფრო ღრმა დონის შესასწავლად გვჭირდება - ატომის შიგნით, ბირთვულ დონეზე)

არიან კი ბირთვული ძალები ჩვენთან?

ნებისმიერი ატომის  ბირთვი შედგება დადებითად დამუხტული ნაწილაკებისგან - პროტონებისგან, და ნეიტრალური ნაწილაკებისგან - ნეიტრონებისგან. ელექტრომაგნიტიზმის თანახმად, პროტონები ერთმანეთისგან განიზიდებიან (რადგან ერთი და იგივე მუხტი აქვთ). ასეთ შემთხვევაში ატომის ბირთვი დაიშლებოდა (ესეიგი, სამყარო არ იქნებოდა ისეთი, როგორიც არის). ჩვენ ასევე ვიცით, რომ გრავიტაციული მიზიდულობა განსაკუთრებულ როლს არ თამაშობს ამ მანძილებზე, ყოველ შემთხვევაში, ელექტრომაგნიტიზმთან შედარებით. ასე რომ, უნდა არსებობდეს რაიმე ახალი ტიპის ძალა ბირთვის შიგნით, რომელიც იმაზე უფრო ძლიერია, ვიდრე გრავიტაცია და ელექტრომაგნიტიზმი. ვინაიდან, ამ ძალას ჩვენ არ ვხვდებით ყოველდღიურობაში (განსხვავებით გრავიტაციისა და ელექტრომაგნიტიზმისგან), ის უნდა მუშაობდეს ძალიან მცირე მანძილებზე, როგორიცაა ატომის შიდა ზომები.

ამ ახალ ძალას, რომელიც ერთმანეთთან "აჩერებს" ნუკლეინებს (მთარგ.შენიშ: ესეიგი, რომელიც ეწინააღმდეგება ელექტრომანგიტურ განმზიდავ ძალას პროტონებს შორის), ეწოდება ძლიერი ძალა, ან გნებავთ ძლიერი ბირთვული ძალა, ან ძლიერი ბირთვული ურთიერთქმედება. 1935 წელს, ჰიდეკი იუკავამ შეიმუშავა ძლიერი ძალის მოდელი და შემოგვთავაზა ასეთი სურათი: პროტონები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან და ნეიტრონებთან გაცვლითი ურთიერთქმედებით, და ცვლიან ნაწილაკს, რომელსაც მეზონი უწოდა, მომავალში პიონი - ძლიერი ურთიერთქმედების გადამტანი ნაწილაკი.

1950 წელს, ფიზიკოსებმა ააშენეს ნაწილაკების ამაჩქარებელი (ჟენევაში), რათა გამოეკვლიათ ატომ-ბირთვების და მასში მიმდინარე პროცესების სტრუქტურა. როდესაც ისინი ატომებს ერთმანეთს აჯახებდნენ მაღალ სიჩქარეებზე, მათ აღმოაჩინეს იუკავას თეორიულად ნაწინასწარმეტყველები პიონები. მათ ისიც კი აღმოაჩინეს, რომ პროტონები და ნეიტრონები შედგებიან კიდევ უფრო პატარა ნაწილაკებისგან - შემდგომში დაარქვეს მათ კვარკები. ასე რომ, ძლიერი ძალა ერთმანეთთან აკავშირებს კვარკებს, რაც საბოლოოდ ერთმანეთთან აკავშირებს ნუკლეინებს.

კიდევ ერთი ბირთვული ფენომენი უნდა ავხსნათ: რადიოაქტიური დაშლა. ბეტა დაშლაში ნეიტრონი იშლება პროტონად, ანტინეიტრინოდ და ელექტრონად (ბეტა ნაწილაკად). ელექტრონი და ანტინეიტრინო გამოიტყორცნებიან ბირთვიდან. ძალა, რომელიც პასუხისმგებელია ამ დაშლასა და გამოტყორცნაზე, უნდა იყოს განსხვავებული და უფრო სუსტი, ვიდრე ძლიერი ძალა. აქედან მოდის მისი სახელწოდება - სუსტი ძალა. ან გნებავთ სუსტი ბირთვული ძალა, ან სუსტი ბირთვული ურთერთქმედება.

კვარკების აღმოჩენასთან ერთად სუსტი ძალაც "გამოჩნდა სცენაზე", და გაირკვა, რომ სწორედ ის არის პასუხისმგებელი კვარკების გაცვლით ურთიერთქმედებებზე, ხოლო ურთიერთქმედების გადამტანი ნაწილაკები კი W და Z ბოზონებია, აღმოჩენილნი 1983 წელს (მთარგ.შენიშ: ანუ კვარკების გაცვლა ხდება ამ ნაწილაკების ხარჯზე. ზოგადად, ურთიერთქმედების გადამტან ნაწილაკებს ეწოდება ბოზონები, და სწორედ მათ მიაქვთ ურთიერთქმედების არსებობის "სიგნალი" ერთი ობიექტიდან მეორემდე.). საბოლოო ჯამში, სუსტი ძალა იწვევს თერმობირთვულ სინთეზს მზესა და ვარსკვლავებში, რომლის წყალობითაც წყალბადის ბირთვები ერწყმიან ერთმანეთს და წარმოქმნიან ჰელიუმის ატომს, ხოლო გარემოში გამოყოფენ სხვა ნაწილაკებს სინათლის სახით (მთარგ.შენიშ: სწორედ ეს თერმობირთვული რეაქციები ხდება ვარსკვლავის წვის წყარო).

ახლა უკვე შეგიძლიათ ჩამოთვალოთ ოთხივე ძალა - გრავიტაცია, ელექტრომაგნიტიზმი, ძლიერი და სუსტი ძალა - ახლა კი ვნახოთ როგორ ურთიერთქმედებენ ისინი ერთმანეთთან.

ფუნდამენტალური ძალების "შედარება"

ქვანტური ელექტროდინამიკის და ქვანტური ქრომოდინამიკის თანახმად (ფიზიკის დარგი, რომელიც აღწერს სუბატომურ ნაწილაკებსა და ბირთვულ ძალებს შორის ურთიერთქმედებას) ძალები სინთეზირდებიან ნაწილაკების გაცვლით. ამ ნაწილაკებს ყალიბრულ ნაწილაკებს ანდა ყალიბრულ ბოზონებს უწოდებენ, და ისინი შეიძლება იყვნენ კვარკები, პროტონები, ელექტრონები, ატომები, მაგნეტონები და სხვ. შეკითხვაა: როგორ ასინთეზირებენ ძალებს გაცვლითი ნაწილაკები (ანუ როგორ გადააქვთ ურთიერთქმედება)? წარმოიდგინეთ ორი ყინულის მოციგურავე, რომლებიც ერთმანეთისგან მოშორებით დგანან. თუ ერთი მოციგურავე მეორეს ბურთს ესვრის, ისინი ერთმანეთს მიუახლოვდებიან. ძალებიც ასეთნაირად მუშაობენ.

ფიზიკოსებმა გამოჰყვეს ყალიბრული ნაწილაკები მრავალი ძალისთვის. ძლიერი ძალა იყენებს პიონებს და გლუონებს. სუსტი ძალა იყენებს W და Z ბოზონებს. ელექტრომაგნიტიზმი იყენებს ფოტონებს. გრავიტაცია კი - გრავიტონებს (ეს უკანასკნელი არ არის ჯერ აღმოჩენილი). ზოგიერთ ყალიბრულ ნაწილაკს, რომელიც ასოცირდება ბირთვულ ძალებთან, აქვთ მასა, მაშინ როცა, სხვა ნაწილაკებს არ აქვთ (ელექტრომაგნიტური და გრავიტაციული ურთიერთქმედების გადამტანებს არ აქვთ). ვინაიდან ელექტრომაგნიტური და გრავიტაციული ძალები ვრცელდებიან ისეთ დიდ მანძილებზეც, როგორიცაა მაგალითად სინათლის წელიწადები, მათ ყალიბრულ ნაწილაკებს უნდა შეეძლოთ მოგზაურობა სინათლის სიჩქარით. ფიზიკოსებმა არ იციან გრავიტაციის ურთიერთქმედება როგორ ვრცელდება. მაგრამ, აინშტაინის სპეციალური ფარდობითობის თეორიის თანახმად, თუ ობიექტი სინათლის სიჩქარით მოძრაობს, მაშინ მას მასა არ აქვს. ესეიგი, გამოდის, რომ ფოტონებს და გრავიტონებს მასა არ უნდა ჰქონდეთ. რეალურად, ფიზიკოსებმა მტკიცედ ჩამოაყალიბეს, რომ ფოტონს მასა არ აქვს.

რომელი ძალაა ყველაზე უფრო ძლიერი? რა თქმა უნდა, ეს იქნება ძლიერი ბირთვული ძალა. თუმცა, ის აქტიურია მხოლოდ მცირე მანძილებზე, ბირთვის ზომების ფარგლებში. სუსტი ბირთვული ძალა კი არის ძლიერ ძალაზე მილიონჯერ ნაკლები და უფრო პატარა დიაპაზონიც აქვს - პროტონის დიამეტრზე ნაკლები. ელექტრომაგნიტური ძალა არის ძლიერი ბირთვული ძალის დაახლოებით 0.7 პროცენტი, მაგრამ აქვს მოქმედების გავრცელების უსასრულო დიაპაზონი, რადგან ფოტონებს გადააქვთ ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება სინათლის სიჩქარით. და ბოლოს, გრავიტაცია არის ყველაზე სუსტი ძალა 6*10²⁹ ჯერ ნაკლები, ვიდრე ძლიერი ურთიერთქმედება. თუმცა, გრავიტაციასაც გავრცელების უსასრულო დიაპაზონი აქვს.

ფიზიკოსები ამჟამად ფიქრობენ, რომ ეს ოთხი ძალა შეიძლება ერთმანეთთან დაკავშირებული იყოს და შეიძლება სამყაროს ადრეულ ხანაში (იგულისხმება დიდი აფეთქების დროს) ეს ოთხი ძალა ერთიანი ყოფილიყო. ეს იდეა არ არის უპრეცედენტო. იყო დრო, ფიზიკოსები ფიქრობდნენ, რომ ელექტროობა და მაგნიტიზმი განცალკევებულია, მაგრამ ერსტედის, ფარადეის, მაქსველის და სხვათა გამოკვლევებმა აჩვენეს, რომ ისინი ერთმანეთზე გადაბმულნი არიან. თეორიებს, რომლებიც ცდილობენ დაუკავშირონ ერთმანეთს სუბატომური ნაწილაკები და ფუნდამენტალური ძალები, ეწოდება დიდი გაერთიანების თეორიები. მათზე ახლავე მოგახსენებთ.

ფუნდამენტალური ძალების გაერთიანება

მეცნიერები არასოდეს ისვენებენ, ასე რომ, ფუნდამენტალურ ძალებთან დაკავშირებულ სამუშაოს ჯერ არ ეღირსება დასასრული. ბუნების ძალების გაგების შემდგომ მორიგი გამოწვევა არის, რომ შეიქმნას ერთიანი თეორია ოთხივე ძალის - მეტად რთული ამოცანა, რაც მეცნიერებმა დაისახეს ჯერ კიდევ მაშინ, როცა გრავიტაციის და ქვანტური მექანიკის გაერთიანება სურდათ.

ეს არის ნაწილაკების ამაჩქარებელი, რომელსაც შეუძლია გამოიწვიოს შეჯახება მაღალი ენერგიებით. 1963 წელს, ფიზიკოსებმა შელდონ გლაშომ, აბდულ სალამმა და სტივ ვაინბერგმა ივარაუდეს, რომ სუსტი ბირთვული ურთერთქმედება და ელექტრომაგნიტიზმი შეიძლება შერწყმული ყოფილიყვნენ მაღალ ენერგიებზე, და ამ ერთიან ძალას ელექტროსუსტი უწოდეს. მათ იწინასწარმეტყველეს, რომ ეს მოხდებოდა მაღალ ენერგიაზე, ასე დაახლოებით 100 გიგა ელექტრონვოლტზე (100 გევ) ან 10¹⁵ K (კელვინი) ტემპერატურაზე, რაც მცირე დროით რეალიზდებოდა სამყაროში დიდი აფეთქების შემდგომ. 1983 წელს, ფიზიკოსებმა მიაღწიეს ამ ტემპერატურას ამაჩქარებელში და დაადასტურეს მოსაზრება, რომ ელექტრომაგნიტური ძალა და სუსტი ბირთვული ძალა ურთერთკავშირშია.

თეორია ასევე ვარაუდობს, რომ ძლიერი ურთიერთქმედებაც გაერთიანდება ელექტროსუსტ ძალასთან კიდევ უფრო მაღალ ენერგიაზე, ვიდრე 10¹⁵ გევ -ია, და საბოლოოდ, ყველა ეს ძალა ერთიანდება მაღალ ენერგიაზე, როგორიცაა 10¹⁹ გევ და უფრო მეტი. ეს ენერგიები შეესაბამება ტემპერატურას, რომელიც არსებობდა დიდი აფეთქების უკიდურესად საწყის პერიოდში. ფიზიკოსები ცდილობენ, რომ ააშენონ ისეთი ამაჩქარებელი, რომელშიც მიაღწევენ ამ ტეპმერატურას. ამჟამად, ყველაზე დიდი ამაჩქარებელი, ცერნის კოლაიდერი, არის ჟენევაში, შვეიცარიაში. როდესაც იდეას განახორციელებენ ფიზიკოსები, ამაჩქარებელს შეეძლება ააჩქაროს პროტონები სინათლის სიჩქარის 99.99 პროცენტამდე და მიაღწიოს მაღალ ენერგიებზე შეჯახებას, როგორიცაა 14 ტერა ელექტრონ-ვოლტი (ანუ 14 ტევ), რაც არის იგივე, რაც 14000 გევ, ანუ 1.4*10⁴ გევ.

თუ ფიზიკოსები შეძლებენ აჩვენონ, რომ ოთხი ფუნდამენტალური ურთერთქმედება წარმოიშვა ერთი გაერთიანებული ძალისგან, როცა სამყარო ცივდებოდა დიდი აფეთქების მერე, შეცვლის კი ეს თქვენს ყოველდღიურ ცხოვრებას? ალბათ არა. თუმცა, ის გაზრდის თქვენს ცოდნას ბუნების ძალების შესახებ, ისევე, როგორც სამყაროს წარმოშობასა და მის ბედზე.

თუ მოგეწონათ, გააზიარეთ..