Валерия Черепенчук - 99 секретов физики

Адронным коллайдер называется потому, что название «адроны» носят некоторые элементарные частицы. И одной из функций коллайдера является изучение адронов и составляющих их кварков. Ученые намереваются с его помощью не только углубиться в изучение элементарных частиц, но и проверить некоторые теории относительно возникновения и развития Вселенной, в частности теорию Большого взрыва.

Длина основного кольца ускорителя составляет 26 659 м

Если вкратце обрисовать суть действия коллайдера, то можно сказать так: в нем частицы разгоняются до огромных скоростей и сталкиваются, а исследователи наблюдают за их поведением. Собственно, само слово «коллайдер» дословно и означает «сталкиватель». Контроль над экспериментом поддерживают в том числе мощнейшие магниты, которые не позволяют частицам повести себя так, «как им хотелось бы». Все происходящее фиксируется высокоточной техникой.

Кстати, этот коллайдер – далеко не первый в мире, просто он самый масштабный и, конечно, дорогостоящий. Но если говорить о науке в целом, то были в ее истории и более дорогие проекты.

Одной из целей работы коллайдера называют поиск бозона Хиггса, элементарной частицы, придающей массу всем остальным и служащей без преувеличения связующим звеном Вселенной

Вам доводилось бывать в геологических музеях? Наверняка вы видели, скольких восхищенных посетителей привлекают к себе кристаллы. Прозрачный горный хрусталь, разноцветный кварц… Их друзы – сочетания острых выступов и граней – напоминают украшения Снежной королевы! Но с точки зрения физики и геологии называть эти минералы кристаллами не совсем правильно. Лучше сказать, что они имеют «кристаллическую структуру». Что же это за структура такая?

Мы достаточно подробно рассмотрели разнообразные мелкие частицы, из которых состоят твердые тела, – атомы, молекулы и прочие. И вы уже знаете, что в жидкостях, газах и большинстве твердых тел частички располагаются беспорядочно. А вот кристаллы от всех прочих веществ отличает как раз то, что их атомы представляют собой не хаотичное скопление, а правильную геометрическую структуру, симметричную и стройную. Такое расположение именуется кристаллической решеткой. Причем у разных веществ кристаллической природы может быть свой, резко отличающийся от других рисунок решетки! Именно ее наличием объясняется тот факт, что большинство кристаллических тел имеют характерную форму – ее созданию и сохранению способствует как раз кристаллическая решетка.

Кристаллическая решетка

Кристаллы

Интересно, что в зависимости от расположения совершенно одинаковых атомов могут образоваться в итоге различные минералы. Так, из атомов углерода (просто по-разному расположенных) формируются и прозрачный алмаз, и непрозрачный, матово-черный графит.

Большинство пространственных групп кристаллов – то есть способов расположения их кристаллических решеток – были описаны русским ученым Евграфом Федоровым (1853–1919)

В 1888 году австрийский ботаник Фридрих Рейнитцер (1857–1927) открыл интересные образования – жидкие кристаллы. Само это словосочетание казалось абсурдом: ведь уже было известно, что кристалл – это твердое тело, причем не просто твердое, а обладающее строгой структурой! Но Рейнитцер доказал: эти вещества на самом деле сочетают в себе упорядоченность составляющих их частиц и текучесть. Примером таких веществ являются, например, холестерики – соединения холестерина со стероидами.

Характерной чертой жидких кристаллов является их способность менять цвет под воздействием повышения или понижения температуры. Это позволяет использовать их в качестве разнообразных индикаторов: например, чувствительный жидкий кристалл сразу «даст сигнал» о неисправности какого-либо элемента в механизме, отреагировав на разницу температур.

Еще Пифагор и Аристотель, за много лет до нашей эры, говорили о том, что Земля имеет форму шара, и даже приводили доказательства. Тогда им почти никто не верил, но через много веков сей факт был доказан на практике: известный путешественник Магеллан обогнул нашу планету, совершив первое кругосветное путешествие в истории.

Только все свыклись с мыслью, что живут не на плоскости, стоящей на спине трех китов, а на шаре, как Ньютон снова внес путаницу: он заявил, что Земля – это эллипсоид, приплюснутый со стороны полюсов. Как и во многих других случаях, ученый оказался прав. В районе экватора на вращающуюся Землю действует центробежная сила, поэтому там планета немного шире.

Сегодня ученые называют землю геоидом – эта геометрическая фигура придумана специально для отражения формы нашей планеты. Геоид – это что-то вроде помятой груши (с впадинами и выпуклостями), слегка вытянутой со стороны Северного полюса и приплюснутой со стороны Южного.

Что же придает планете столь неправильную форму? Ученые доказали, что дело в неоднородности земных недр. В некоторых местах образовались выпуклости в виде горных массивов, перетянувшие на себя массу; там, где массы не хватает, имеются впадины, заполненные водой, – моря и океаны. Южный полюс покрыт льдом, он плоский и приплюснутый. На Северном находится океан, на который влияет притяжение других небесных тел, заставляя его немного выпячиваться. По сути, отклонения от шарообразной формы невелики, но они имеют большое значение для геодезии, астрономических исследований и спутниковой навигации.

Трудно идти совершенно прямо по земле, которая шарообразна. – Янина Ипохорская

Где начинается космос? Не так далеко, как можно было бы подумать. Граница между земной атмосферой и началом космического пространства находится на высоте 100 км над уровнем моря. На самом деле никакой границы там, конечно, нет, атмосфера, по мере удалении от земли, разряжается постепенно. Эта условная линия разделяет сферы влияния авиации и космонавтики. Ниже этой отметки возможны полеты на самолетах, выше – только на космических аппаратах, развивающих высокие скорости.

Космосом называют все пространство Вселенной, расположенное за границей атмосферы Земли и других небесных тел. Плотность расположения объектов в космосе довольно низкая, между планетами, звездами и галактиками пролегают невообразимо огромные пустые пространства. Самая пустая часть космоса – межгалактическое пространство. В промежутках между галактиками нет практически ничего, кроме космической пыли и очень разряженного газа.