Madde sonsuza kadar var mı olacak?
"Malzemeler asla ölmeyecek", bu ifadeyi duymuş olmanız gerektiğine inanıyorum ama aslında dünyadaki her şey ölümsüz ... İlkbahar ve sonbahar, doğum, yaşlılık, hastalık ve ölüm, her şey sürekli değişiyor, madde nasıl ölümsüz olabilir? Felsefi bir bakış açısından mı?
Maddeden yapılan nedir?
Antik Yunan materyalist filozof Rukiber, her şeyin atomlardan oluştuğuna inanıyordu ve atom teorisini öneren ilk filozof oldu. Leu Giber'in atomizm meselesine tabi olarak, öğrencisi Democritus da atomizmi destekledi, ancak o zamanki koşullar nedeniyle hiçbir kanıtları yoktu, sadece bir sezgi!
- Modern malzeme bileşimini anlama süreci
Modern atomların babası, on dokuzuncu yüzyılın başlarında atom teorisini öneren Dalton'dur. Dalton, atomların maddesel dünyanın ayrılmaz bir parçası olduğuna, kimyasal reaksiyonlarda değişmeyeceğine ve her zaman kararlı bir durumda kaldıklarına inanıyor. Dalton'un atom teorisi kimyasal reaksiyonlarla desteklenir ve maddenin bileşimini sistematik olarak açıklar.Bu, insanın maddi dünyayı anlamasında bir sıçramadır.
John Dalton
1897'de Thomson, bir katot ışını deneyinde elektronların varlığını keşfetti, bu nedenle bir kuru üzüm parçasının atomik bir modelini önerdi. Ancak Rutherford, 1908'de öğrencilere alfa parçacığı saçılma deneyleri yapma talimatı verirken çekirdeği keşfetti, bu Thomsonın kuru üzümlü pudinginin atomik modelini açıkça savunulamaz hale getirdi ve Rutherfordun atom modeli herkes tarafından kabul edilmeye başlandı, ancak Açıkçası, öğrencisi Bohr'un çabaları burada eksik olamaz.
Alfa parçacığı saçılma deneyi
Rutherfordun atom modelindeki çekirdek pozitif yüklü olduğundan ve elektronlar hareket halindeyken enerji kaybettiğinden ve yıkım için çekirdeğe düştüğü için Bohr, Bohr atom modelini oluşturmak için kuantum kavramını tanıttı. Tabii ki Rutherford da boşta değildi. 1920'de alfa parçacıklarının nitrojen atomlarını bombaladığını ve protonları keşfettiğini keşfetti ve öğrencisi Chadwick nötronları keşfetti.
Makroskopik maddenin bileşimi aslında neredeyse elektronlar, protonlar ve nötronlar seviyesindedir.
Madde asla değişmez mi?
Modern periyodik tablo Mendeleev tarafından keşfedildi.Elbette, Mendeleev'den önce, birçok bilim insanı düzenli elementlerin bir tablosunu derlemeye çalıştı, ancak hiç kimse Mendeleev'in keskin içgörüsü ve vizyonuna sahip değildi. Elbette birçok kişi periyodik tabloyu okuyabilir, ancak elementler nasıl numaralandırılır? Aralarındaki farkı hangi madde belirler?
Mendeleev'in 1869 periyodik tablosu. Bu tablonun satır ve sütunlarının modern periyodik tablonun tam tersi olduğuna dikkat edin: dönem dikey ve aile yataydır.
Proton sayısı elementin sayısını, nötron sayısı izotopu belirler.
Yukarıda, protonları ve nötronları anlama sürecini tanıttık. Özünün keşfi oldukça ilginç. 1917'de Rutherford, nitrojen çekirdeğine alfa parçacıklarıyla çarptı ve sonuç bir hidrojen çekirdeği oldu, bu yüzden Rutherford, hidrojen çekirdeğinin en malzeme olduğunu tahmin etti. Temel kompozisyon. Hidrojen çekirdeğinde sadece bir proton vardır ve nötron sayısı farklıdır, bu nedenle hidrojenin üç izotopu vardır.
Üç hidrojen izotopu
Elementler arasındaki fark, esas olarak proton sayısındaki farktır ve farklı elementler, proton sayısının birikmesidir. Fark o zaman anlaşılmış olsa da, en ileri bilim adamları bile bu elementlerin nasıl ortaya çıktığını hala bilmiyorlar. Arasındaki ilişki nedir!
Proton zincir reaksiyonu
1920'de Eddington, yıldızların hidrojen füzyonundan helyuma enerji elde etmesini önerdi. 1939'da Hans Bette, hidrojen füzyonunun helyuma olası farklı reaksiyon süreçlerini analiz etti. 1954'te Fred Hoyle Yeterli koşullar altında, hidrojenden demir sentezine bir süreç önerilmektedir. Aşağıdaki elementlerin sentez sürecidir:
Protium Döteryum Helyum-4 Berilyum-8 Karbon-12 Oksijen-16 Neon-20 Magnezyum-24 Silikon-28 Sülfür-32 Argon-36 Kalsiyum-40 Titanyum-44 Krom- 48 demir 52 nikel 56
Sonraki ağır elementler nötron yakalama, proton yakalama ve foto dönüşümden doğdu. Kırmızı devler, süpernovalar ve nötron yıldızı birleşmeleri bu süreçlere dahil oluyor. Bunların hepsi demirden daha ağır elementler üretmenin yolları.
Nötron yakalama ve bozunma süreci
Yani elementin oluşum sürecini anlıyoruz, o zaman element değişmeyecek mi?
Madde sonsuza kadar var mı olacak?
Aslında burada ayrılması ve anlaşılması gereken iki soru var: Madde ebedi ve değişmez mi? Maddeyi oluşturan en kritik protonlar ve nötronlar değişmeden kaldı mı?
Madde değişecek!
Yukarıda bir yıldızın çekirdeğindeki maddenin hidrojenden helyuma, helyumdan berilyuma ve oradan da karbon ve oksijene sürekli değiştiğinden bahsetmiştik. Ancak, yıldızların yanı sıra, Dünya'daki nükleer santrallerimizdeki malzemeler de değişiyor.Örneğin uranyum-235 fisyonu kripton-92 ve baryum-141'e dönüşerek diğer elementlere bozunmaya devam edecek ve uranyum-235 fisyonuna yol açacak. Bu bir nötron ... Bir nötron elde eden uranyum-235 çekirdeği kararsızdır ve kripton-92 ve baryum-141'e bölünmüştür ve bu iki izotop, bozunması yoluyla daha kararlı neodim ve neodimyuma dönüşmeye devam edecektir. itriyum.
U-235 fisyon süreci
Bölünme ve bozunma, ağır elementlerin hafif elementler haline gelmesinin bir yoludur.Bu sürece enerji salınımı eşlik eder.Bunun nedeni, protonları ve nötronları bir araya getiren güçlü kuvvetin sonsuza kadar üst üste bindirilememesi ve güçlü kuvvetin ağır çekirdeklerde muhafaza edilememesidir. İstikrardan kaynaklanıyor.
Protonlar bozunacak mı?
Maddi füzyonun nihai unsuru demirdir ve ağır elementlerin parçalanması ve bozunmasının nihai unsuru da demirdir. Bu nedenle demir, maddede en kararlı elementtir. Tabii ki çekirdeğini ifade eder. Ortak demir element, 26 protondan oluşan demir-56'dır ve 30 nötrondan oluşan yapı oldukça stabildir. Bu nedenle, yıldız füzyonunun demire olan enerjisi ne kadar yüksek olursa olsun, demir yeniden kaynaşamaz, bu nedenle dış kabuğun çökmesi bir süpernova patlamasını tetikleyecektir.
Yıldızın içindeki demir çekirdek
Yani demir element gerçekten değişmeyecek mi? Yukarıda nötron ve proton yakalama ve fototransformasyon için birkaç yöntem olduğundan bahsetmiştik, o zaman onu oluşturan protonlar ve nötronlar değişmeyecek mi?
Standart parçacık modelinde, proton baryonlarının sayısı kabaca korunmuştur, bu nedenle protonlar diğer parçacıklara bozulma biçiminde bozulmayacaktır, çünkü protonlar zaten en düşük enerjiye sahip baryonlardır, nötronlar bozunacak ve serbest nötronların yarı ömrü yaklaşık 15 dakika, ancak demir çekirdeğinde nötronlar da kararlıdır.
Protonların antimaddeden çok maddeye dayalı olarak bozunacağına dair bir teori var, ancak onu destekleyecek bir kanıt yok.Ancak, spekülasyonla hesaplansa bile, protonların ömrü 10 ^ 31 yıla kadar çıkıyor. Son zamanlarda, Japonyanın Super-Kamioka dedektörü sudaki Cherenkov radyasyonunu tespit etme deneyinde, proton tamamen bozulursa yarı ömür en az 10 ^ 34 yıldır.
Protonun bozunma şekli tahmin edilir: pozitronlar ve nötr piyonlar bozunmadan sonra üretilir ve nötr piyonlar tekrar bozunarak iki birim gama ışını (again) üretir:
p e + ve 0
0 2
Mesele nereden geldi?
Sorun kökenine ulaştı.Modern bilim, evrendeki tüm maddelerin 13.82 milyar yıl önce Büyük Patlama'dan geldiğine inanıyor.Tabii ki, bu genel göreliliğin ve evrenin genişlemesinin ve sayısız bilim adamının türetilen orijinal madde bolluğunun ve mikrodalga fon radyasyon istasyonlarının onayını içeriyor. Şimdilik buna inanıyoruz, çünkü şimdilik gözlem için bundan daha uygun bir teori bulamadık. Büyük Patlama'da maddi yaratma süreci:
13.82 milyar yıl önce bir noktada, sıcak ve yoğun tekillik patladı.Bu madde kütlesi genişledikçe, evrendeki dört temel kuvvet: yerçekimi, güçlü kuvvet ve zayıf kuvvet ondan ayrıldı ve ardından enflasyon başladı. Bu son derece hızlı genişleme her şeyi düzeltti, modern zamanlarda bile mikrodalga arkaplanının izotropisinden hala gözlemlenebilir.
Enflasyon sona erdikten sonra, evren kuark-gluon plazması ile dolar.Sıcaklığın devam eden düşüşü, kuarkların ve gluonların proton ve nötron oluşturmasına izin vermek için yeterlidir.Bunlar, gelecekte çekirdeği oluşturacak önemli parçacıklardır, ancak orijinal nükleer füzyonu sürdürmek için yeterli olana kadar beklemeleri gerekir. Orijinal maddenin bolluğu bu zamanda belirlendi. Bu süre yaklaşık on dakika sürdü. Basitçe söylemek gerekirse, bu süre erken evrendeki maddenin oranını belirledi. Bu sırada hidrojen, helyum ve az miktarda lityum doğdu.
Evrenin doğuşundan 380.000 yıla kadar, evrenin sıcaklığı, çekirdeklerin elektronları yakalamasına izin verecek şekilde yavaş yavaş azaldı ve kaotik bir evren temizlenmeye başladı, fotonlar ayrıştırıldı ve evrende Büyük Patlama'dan gelen ilk ışık ışını doğdu. Aslında ışığı, yani mikrodalga arkaplan radyasyonunu hala görebiliriz.
Şimdiye kadar söylediğimiz her şey gözlemlenebiliyor Aslında, evrende hala görünmez karanlık madde ve karanlık enerji var ama şimdi bile bilim camiası hala ne olduğunu bilmiyor ve her şey hala spekülasyon yapıyor. Ortada ve doğumları için hala siyah bir göz var.
Kütle ve enerji korunmuyor mu? Evrenin maddesi veya enerjisi nereden geliyor?
Belki kimse bu soruyu cevaplayamaz. Şimdiye kadar her şey spekülasyondur, ancak kuantum mekaniğinin geliştirilmesinden sonra tüm sorunun spekülatif bir cevabı var. Bir bakalım:
Kuantum teorisindeki belirsizlik teorisi bize, T zamanı ve Q enerjisinin bir çift eşlenik büyüklük olduğunu söyler.T zamanı çok kesin olduğunda, boşlukta büyük enerji patlayacak, bu yüzden sonraki şey çok ilginç! 1960'larda bir teori hâkim olmaya başladı.Kütleçekiminin bir tür negatif enerji olduğuna inanılıyordu.Bu nedenle, bu çok kısa sürede üretilen enerji kütleyi doğurdu.İkisi, genel korumayı sürdürmek için birbirini dengeledi.O zaman madde gerçekten orada. Yoktan doğdu.
Bu teorinin yazarı MIT'den Alan Guss, kuantum etkilerinin aniden bir uzay ve zaman parçası ürettiğine ve hızlı genişlemenin evreni oluşturduğuna inanıyor ve onun şişirme teorisi, kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun neden bu kadar homojen olduğunu açıklıyor. Manyetik tek kutup neden bulunamıyor Kısacası, enflasyon teorisi evrenin doğuşunun bir parçası haline geldi.
Enerji doğar ve madde ondan gelir. Gök cisimleri geliştikçe evreni değiştirecek ve çok yavaşlayacak, ama sonunda evrenin değişmesini bekleyecek zamanı var!
