Taispeánann struchtúr an phrótóin, arna mhúnlú in éineacht leis na réimsí a ghabhann leis, cé go bhfuil sé déanta as cairéil agus gliúnna atá cosúil le pointe, tá méid teoranta, teoranta aige a eascraíonn as idirghníomhú na bhfórsaí chandamach atá istigh ann. Creidmheas íomhá: Saotharlann Náisiúnta Brookhaven.

Fiafraigh de Ethan: Má dhéantar Ábhar as Cáithníní Pointe, Cén Fáth go bhfuil Méid Ag Gach Rud?

Tá gach rud déanta as cairéil, leptóin, fótóin, agus gliúnna, ach tagann gach rud le méid teoranta, neamh-nialasach.

“Tá rud éigin faoi shuí inár n-aonar sa dorchadas a mheabhraíonn duit cé chomh mór agus atá an domhan i ndáiríre, agus cé chomh fada óna chéile atáimid uile. Tá cuma ar na réaltaí go bhfuil siad chomh gar, d’fhéadfá síneadh amach agus teagmháil a dhéanamh leo. Ach ní féidir leat. Uaireanta bíonn rudaí i bhfad níos dlúithe ná mar atá siad. " -Kami Garcia

Is é an smaoineamh mór atá ag teoiric adamhach ná, ar an leibhéal bunúsach is lú, nach féidir an t-ábhar a chuimsíonn gach rud a roinnt a thuilleadh. Bheadh ​​na bloic thógála deiridh sin ἄ-τομος go litriúil, nó neamh-ghearrtha. De réir mar a chuaigh muid síos go scálaí níos lú de réir a chéile, fuaireamar amach go bhfuil móilíní déanta as adamh, atá déanta as prótóin, neodróin agus leictreoin, agus gur féidir prótóin agus neodróin a roinnt ina gcarc agus ina gliúnna. Ach cé gur dealraitheach go bhfuil cairéil, gliúnna, leictreoin agus go leor eile cosúil le pointe, tá méid fíor, teoranta ag an ábhar go léir a dhéantar astu. Cén fáth é sin? Sin an rud ba mhaith le Brian Cobb a fháil amach:

Deir go leor foinsí gur cáithníní pointe iad cairéil ... mar sin shílfeá go mbeadh rudaí comhdhéanta díobh - sa chás seo, neodróin - ina bpointí freisin. An bhfuil mo loighic lochtach? Nó an mbeidís faoi cheangal dá chéile sa chaoi is go gcuirfidís méid uilleach ar an neodrón a bheadh ​​mar thoradh air?

A ligean ar thuras a dhéanamh síos go dtí na scálaí is lú, agus a fháil amach cad atá ar siúl i ndáiríre.

Ó scálaí macrascópacha síos go scálaí fo-adamhacha, níl ach ról beag ag méideanna na gcáithníní bunúsacha i méideanna na struchtúr ilchodach a chinneadh. Creidmheas íomhá: foireann Magdalena Kowalska / CERN / ISOLDE.

Má thugaimid léargas ar ábhar, iompraíonn rudaí cosúil leis an gcaoi a mbeimid ag súil gur chóir dóibh, sa domhan macrascópach, síos go dtí thart ar mhéid na móilíní: scálaí nanaiméadar (10–9 méadar). Ar scálaí níos lú ná sin, tosaíonn na rialacha chandamach a rialaíonn cáithníní aonair ag éirí tábhachtach. Tagann adaimh aonair, le leictreoin ag rothlú núicléas, thart ar mhéid Angstrom: 10–10 méadar. Tá an núicléas adamhach féin, atá comhdhéanta de phrótóin agus neodróin, 100,000 uair níos lú ná na hadaimh ina bhfaightear iad: scála 10–15 méadar. Laistigh de gach prótón nó neodrón aonair, tá cairéil agus gliúnna ina gcónaí. Cé go bhfuil méideanna ag baint le móilíní, adamh agus núicléis, tá na cáithníní bunúsacha as a ndéantar iad - cairéil, gliúnna agus leictreoin - cosúil le pointe i ndáiríre.

Tá muirear datha ar na cairéil, na seandachtaí agus na gliúnna sa mhúnla caighdeánach, i dteannta leis na hairíonna eile go léir cosúil le mais agus muirear leictreach. Tá na cáithníní seo go léir, chomh fada agus is féidir linn a rá, cosúil le pointe i ndáiríre. Creidmheas íomhá: E. Siegel / Beyond The Galaxy.

Is é an bealach a chinneann muid an bhfuil rud éigin cosúil le pointe nó nach bhfuil ann ach imbhualadh gach is féidir linn leis ag an bhfuinneamh is airde is féidir, agus fianaise a lorg go bhfuil struchtúr ilchodach istigh ann. Sa domhan chandamach, ní amháin go bhfuil méid fisiceach ag cáithníní, tá tonnfhad acu a bhaineann leo, arna chinneadh ag a bhfuinneamh. Ciallaíonn fuinneamh níos airde tonnfhad níos lú, rud a chiallaíonn gur féidir linn struchtúir níos lú agus níos casta a iniúchadh. Tá fuinneamh X-ghathanna ard go leor chun struchtúr na n-adamh a iniúchadh, le híomhánna ó díraonadh X-gha agus criostalaithe ag caitheamh solais ar an gcuma atá ar mhóilíní agus ar an gcaoi a bhféachann bannaí aonair.

Léarscáil dlúis leictreon de struchtúr próitéine, arna chinneadh trí theicníc na criostalaithe X-gha. Creidmheas íomhá: Imperial College London.

Ag fuinneamh níos airde fós, is féidir linn réiteach níos fearr a fháil. Ní amháin go bhféadfadh luasairí cáithníní núicléis adamhacha a phléascadh óna chéile, ach nocht scaipthe domhain neamhshiméadrach struchtúr inmheánach an phrótóin agus an neodróin: na cairéil agus na gliúnna atá suite laistigh de. Is féidir, ag pointe éigin síos an bóthar, go bhfaighfimid amach go bhfuil cuid de na cáithníní atá bunúsach faoi láthair déanta as aonáin níos lú iad féin. Ag an bpointe seo, áfach, a bhuíochas leis an bhfuinneamh a shroicheann an LHC, tá a fhios againn mura bhfuil cairéil, gliúnna nó leictreoin bunúsach, caithfidh a struchtúir a bheith níos lú ná 10-18 go 10–19 méadar. Chomh fada agus is eol dúinn, is pointí iad i ndáiríre.

Plasma quark-gluon na Cruinne luatha. Cé gur minic a léirímid cáithníní cosúil le cairéil, gliúnna, agus leictreoin mar sféir tríthoiseacha, léiríonn na tomhais is fearr a rinneamar riamh go bhfuil siad do-aitheanta ó cháithníní pointe. Creidmheas íomhá: Saotharlann Náisiúnta Brookhaven.

Mar sin, conas, mar sin, a dhéantar na rudaí a dhéantar astu pointí móra? Is é an t-idirghníomhú idir (suas le) trí rud:

  1. Fórsaí,
  2. Airíonna cáithníní,
  3. agus Fuinneamh.

Ní amháin go bhfuil muirear leictreach ag na cairéil atá ar eolas againn, ach tá muirear datha orthu freisin (cosúil leis na gliúnna). Cé gur féidir leis an lucht leictreach a bheith dearfach nó diúltach, agus cé gur cosúil le muirir a aisghabhann agus a mheallann codarsnachtaí, tá an fórsa a éiríonn as na muirir datha - an fórsa láidir núicléach - tarraingteach i gcónaí. Agus oibríonn sé, creid é nó ná creid, cosúil le earrach.

Struchtúr inmheánach prótóin, le cairéil, gliúnna, agus casadh quark léirithe. Feidhmíonn an fórsa núicléach mar thobar, le fórsa neamhbhríoch nuair a bhíonn fórsaí sínte ach móra, tarraingteacha acu agus iad sínte go faid mhóra. Creidmheas íomhá: Saotharlann Náisiúnta Brookhaven.

Nuair a bhíonn dhá réad luchtaithe le dath gar dá chéile, titeann an fórsa eatarthu go nialas, cosúil le earrach cornaí nach bhfuil sínte ar chor ar bith. Nuair a bhíonn cairéil cóngarach dá chéile, glacann an fórsa leictreach seilbh air, rud a mbíonn frithdhílse frithpháirteach mar thoradh air go minic. Ach nuair a bhíonn na rudaí luchtaithe le dath i bhfad óna chéile, éiríonn an fórsa láidir níos láidre. Cosúil le earrach sínte, oibríonn sé chun na cairéil a tharraingt ar ais le chéile. Bunaithe ar mhéid na muirear datha agus neart an fhórsa láidir, mar aon le muirir leictreacha gach ceann de na cairéil, sin an chaoi a sroicheann muid méid an phrótóin agus an neodróin: áit a mbíonn na fórsaí láidre agus leictreamaighnéadacha cothromaithe go garbh.

Cuireann na trí chairéal faoisimh de phrótón lena casadh, ach déanann na gliúnna, na cairéil mhara agus na seandachtaí, agus an móiminteam uilleach fithiseach freisin. Is é an t-eibleacht leictreastatach agus an fórsa láidir tarraingteach núicléach, i dteannta a chéile, a thugann méid don phrótón. Creidmheas íomhá: APS / Alan Stonebraker.

Ar scálaí atá beagán níos mó, coimeádann an fórsa láidir prótóin agus neodróin le chéile i núicléas adamhach, ag sárú an eibleachta leictreastatach idir na prótóin aonair. Is éifeacht iarmharach é an fórsa núicléach seo den fhórsa láidir núicléach, nach n-oibríonn ach thar achair an-ghearr. Toisc go bhfuil prótóin agus neodróin aonair iad féin neodrach ó thaobh dathanna de, déantar an malartú a idirghabháil le cáithníní fíorúla, éagobhsaí ar a dtugtar pions, a mhíníonn cén fáth go n-éiríonn núicléis níos faide ná méid áirithe éagobhsaí; tá sé ró-dheacair pions a mhalartú thar achair níos mó. Is i gcás réaltaí neodrón amháin a choisceann fuinneamh ceangailteach imtharraingthe claonadh an núicléas é féin a atheagrú i gcumraíocht níos cobhsaí.

D’fhéadfadh eintitis gan dath a bheith i bprótóin agus neodróin aonair, ach tá fórsa láidir iarmharach eatarthu fós. Creidmheas íomhá: Manishearth, úsáideoir Wikimedia Commons.

Agus ar scála an adaimh féin, is í an eochair nach stát náid-fhuinnimh an chumraíocht fuinnimh is ísle d'aon leictreon atá ceangailte le núicléas, ach gur ceann réasúnta ardfhuinnimh é i ndáiríre i gcomparáid le mais scíthe an leictreon. Ciallaíonn an chumraíocht chandamach seo go gcaithfidh an leictreon féin zipáil timpeall ar luasanna an-ard laistigh den adamh; cé go ngearrtar a mhalairt ar an núicléas agus ar an leictreon, ní bhuailfidh an leictreon an núicléas agus fanfaidh sé ag a lár. Ina áit sin, tá an leictreon i gcumraíocht cosúil le scamall, ag sní agus ag guairneáil timpeall an núicléas (agus ag dul tríd) ag fad atá beagnach milliún uair chomh mór le méid an núicléas féin.

Na leibhéil fuinnimh agus tonnfhaid leictreon a fhreagraíonn do stáit éagsúla laistigh d’adamh hidrigine, cé go bhfuil na cumraíochtaí an-chosúil le gach adamh. Déantar na leibhéil fuinnimh a chainníochtú in iolraithe de tairiseach Planck, ach déantar méideanna na bhfithise agus na n-adamh a chinneadh ag fuinneamh na talún agus mais an leictreon. Creidmheas íomhá: PoorLeno de Wikimedia Commons.

Tá roinnt caveat spraoi ann a ligeann dúinn iniúchadh a dhéanamh ar an gcaoi a n-athraíonn na méideanna seo i ndálaí foircneacha. I pláinéid an-ollmhóra, tosaíonn na hadaimh féin ag comhbhrú mar gheall ar fhórsaí imtharraingthe móra, rud a chiallaíonn gur féidir leat níos mó díobh a phacáil i spás beag. Tá Iúpatar, mar shampla, trí oiread mais Satarn, ach níl sé ach thart ar 20% níos mó. Má chuireann tú muon in ionad leictreon in adamh hidrigine, cáithnín éagobhsaí cosúil le leictreon a bhfuil an lucht céanna aige ach 206 oiread na maise, ní bheidh an adamh hidrigine muónach ach 1 / 206ú méid gnáth-hidrigine. Agus tá adamh Úráiniam níos mó i ndáiríre ná mar a bheadh ​​na prótóin-agus-neodróin aonair dá ndéanfá iad a phacáil le chéile, mar gheall ar nádúr fadraoin eibleacht leictreastatach na bprótón, i gcomparáid le nádúr gearr-raoin an láidir fórsa.

Taispeánann pláinéid an Ghrianchórais, a thaispeántar de réir scála a méideanna fisiciúla, Satarn atá beagnach chomh mór leis an Iúpatar. Mar sin féin, tá Iúpatar 3 huaire chomh ollmhór, rud a léiríonn go bhfuil a adamh comhbhrúite go mór mar gheall ar bhrú imtharraingthe. Creidmheas íomhá: NASA.

Trí fhórsaí difriúla a bheith agat ar láidreachtaí difriúla, is féidir leat prótón, neodrón, nó hadón eile de mhéid críochta a thógáil as cairéil atá cosúil le pointe. Trí phrótóin agus neodróin a chur le chéile, is féidir leat núicléis de mhéideanna níos mó a thógáil ná a thabharfadh a gcomhpháirteanna aonair, ceangailte le chéile. Agus leictreoin a cheangal leis an núicléas, is féidir leat struchtúr i bhfad níos mó a thógáil, ar fad toisc go bhfuil fuinneamh pointe nialas leictreon atá ceangailte le adamh i bhfad níos mó ná nialas. D’fhonn Cruinne a líonadh le struchtúir a ghlacann le méid teoranta spáis agus a bhfuil méid neamh-nialasach acu, ní theastaíonn aon rud níos mó ná bloic thógála nialasacha, cosúil le pointe, uait. Is leor fórsaí, fuinneamh, agus na hairíonna chandamach is gné dhílis de na cáithníní iad féin chun an obair a dhéanamh.

Cuir isteach do chuid ceisteanna Iarr ar Ethan chuig startwithabang ag gmail dot com!

Tá Starts With A Bang ar Forbes anois, agus athfhoilsithe ar Meán a bhuíochas lenár lucht tacaíochta Patreon. Tá dhá leabhar ag Ethan, Beyond The Galaxy, agus Treknology: The Science of Star Trek ó Tricorders go Warp Drive.