Протон — не точка. Внутри него — кварки. Электроны, кварки, фотоны и ещё несколько видов частиц образуют всю материю и все силы во Вселенной. Современная наука собрала их в одну изящную структуру из 17 частиц и 3 сил — Стандартную модель.
«Элементарная» в физике означает: не имеет внутренней структуры — это уже самый мелкий кирпичик. Всё остальное (протоны, нейтроны, атомы) — сборное.
Каждую секунду через твоё тело пролетают миллиарды нейтрино от Солнца, и почти все проходят без следа. Лишь иногда одно из миллиардов поймает детектор под толщей земной коры. Поэтому нейтрино и прозвали частицами-призраками.
| Сила | Кто переносит | Действует | Относительная сила |
|---|---|---|---|
| Сильное | глюоны | ядро | 1 |
| Электромагнитное | фотоны | заряды | ~1/137 |
| Слабое | W, Z | распады | 10⁻⁶ |
| Гравитация | гравитон? | все тела | 10⁻³⁹ |
Сильное — самое мощное, оно держит ядра. Гравитация — самая слабая, но она действует на всё и на огромных расстояниях, поэтому в масштабе Вселенной именно она правит бал.
У каждой частицы есть античастица с той же массой, но противоположным зарядом. Позитрон = антиэлектрон. При встрече частицы и античастицы они аннигилируют: масса полностью превращается в энергию (E = mc²). В ПЭТ-томографии позитроны электронов внутри тела дают картинку органов.
Расколоть на части то, что «элементарно», нельзя по определению. Зато можно ударить две частицы друг об друга с огромной энергией, и из этой энергии (E = mc²!) родятся новые, пока не родившиеся частицы. Так на БАК в 2012 поймали бозон Хиггса — последний недостающий кусочек Стандартной модели.
В ускорителе важнее не «ускорить», а «сохранить» при ударе: чем быстрее сталкиваются, тем жирнее рождаются частицы. БАК — машина для создания массы из энергии. Это самый дерзкий эксперимент человечества.
Стандартная модель — одна из самых успешных теорий науки: она предсказывает результаты экспериментов с невероятной точностью. Но она не последняя — физики уже копают глубже.