โดย JoAnna Wendel เผยแพร่เมื่อ 17 กรกฎาคม 2021 บาคาร่า ที่เล็กที่สุดมีน้ําหนักน้อยกว่าอิเล็กตรอนWhat is the smallest particle in the universe?
อนุภาคที่เล็กที่สุดในจักรวาลคืออะไร? (เครดิตภาพ: Shutterstock)
จักรวาลเป็นสถานที่ขนาดใหญ่ แต่มันทําจากชิ้นเล็ก ๆ ตารางธาตุประกอบด้วยองค์ประกอบต่างๆเช่นออกซิเจนคาร์บอนและบล็อกอาคารอื่น ๆ ที่ประกอบกันเป็นดาวแมวหรือถ้วยกาแฟ แต่ ตั้งแต่ เปลี่ยน
ศตวรรษ ที่ 20 นัก วิทยาศาสตร์ ได้ คิด และ หา อนุภาค พื้นฐาน ที่ เล็ก กว่า และ เล็ก กว่า — ดี เนียม
ที่ ใหญ่ กว่า อะตอม ที่ เติม เอกภพ. แล้วอนุภาคพื้นฐานใดที่เล็กที่สุด? และในทางกลับกันอันไหนใหญ่ที่สุด?ดอนลินคอล์นนักวิทยาศาสตร์อาวุโสที่ห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติเฟอร์มี (Fermilab) ใกล้ชิคาโกเป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ที่พยายามตอบคําถามนี้ ที่ Fermilab นักวิทยาศาสตร์ใช้เครื่องเร่งอนุภาคเพื่อทุบอนุภาคแต่ละอนุภาคเข้าด้วยกันและดูเศษซากหรืออนุภาคพื้นฐานใหม่ที่เป็นไปได้ซึ่งออกมา ลินคอล์นกล่าวว่ามีสองวิธีในการวัดขนาดของอนุภาค: การตรวจสอบมวลของพวกเขาและการวัดขนาดทางกายภาพของพวกเขาเช่นการคํานวณเส้นผ่าศูนย์กลางของลูก
ที่เกี่ยวข้อง: คุณชั่งน้ําหนักอะตอมอย่างไร?
ในแง่ของมวลคําถามเหล่านี้ค่อนข้างง่ายที่จะตอบ อนุภาคที่ไม่มีมวลต่ําที่สุดที่เรารู้จักคือนิวตริโนลินคอล์นกล่าวว่า อย่างไรก็ตาม เขาชี้ให้เห็นว่า เราไม่มีการวัดมวลของนิวตริโนที่แน่นอน เพราะเครื่องมือที่ใช้ในการคํานวณมวลของอนุภาคพื้นฐาน
”นิวตริโนเป็นอนุภาค ชนิดของผีของโลกย่อย” ลินคอล์นกล่าว นิวตริโนมีปฏิสัมพันธ์อย่างอ่อนมากกับสสารและเป็นอนุภาคที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดเป็นอันดับสองรองจากโฟตอน (ซึ่งมีพฤติกรรมเหมือนคลื่นมากกว่าอนุภาคจริง) ในความเป็นจริงมีนิวตริโนหลายล้านล้านตัวที่ผ่านคุณในวินาทีนี้ นิวตริโนมีน้ําหนักเกือบไม่มีอะไรและเดินทางใกล้กับความเร็วของแสง
นิวเคลียสอะตอมประกอบด้วยนิวตรอนโปรตอนและอิเล็กตรอน โปรตอนและนิวตรอนเอง
มีขนาดประมาณหนึ่งในสิบของนิวเคลียสโดยรวมลินคอล์นกล่าวว่า อิเล็กตรอนมีมวลเกือบเป็นศูนย์ แต่จริง ๆ แล้วมันมีน้ําหนักมากกว่านิวตริโน 500,000 เท่า (อีกครั้งซึ่งการวัดที่แน่นอนเป็นไปไม่ได้ที่จะทํา ณ จุดนี้)What’s the smallest particle in the universe?ขนาดของอนุภาคสามารถวัดได้โดยการตรวจสอบมวลหรือขนาดทางกายภาพของพวกเขา (เครดิตภาพ: Shutterstock)นักฟิสิกส์ใช้อิเล็กตรอนโวลต์ (eV) เพื่อวัดมวลของอนุภาคย่อยลินคอล์นกล่าวว่า ในทางเทคนิคแล้วหน่วยคือ eV / c ^ 2 ซึ่ง c คือความเร็วของแสง อิเล็กตรอนหนึ่งโวลต์เทียบเท่ากับจูลส์ประมาณ 1.6×10 ^ -19 เพื่อให้สิ่งต่าง ๆ ง่ายขึ้นนักฟิสิกส์ใช้ชุดของหน่วยโดยที่ความเร็วของแสงเป็น 1 ในการหามวลของอนุภาคย่อย, แล้ว, คุณจะใช้สมการที่มีชื่อเสียงของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ E=mc^2 เพื่อให้ได้มวล (m) เป็นกิโลกรัม
อิเล็กตรอนมีน้ําหนัก 511,000 โวลต์อิเล็กตรอนซึ่งเทียบเท่ากับ 9.11 x 10 ^ -31 กิโลกรัมตามลินคอล์น สําหรับการเปรียบเทียบโปรตอนทั่วไปในนิวเคลียสของอะตอมทั่วไปมีน้ําหนัก 938 ล้านโวลต์อิเล็กตรอนหรือ 1.67 × 10 ^ -27 กิโลกรัมเขากล่าวว่าในทางกลับกันอนุภาคพื้นฐานที่ใหญ่ที่สุด (ในแง่ของมวล) ที่เรารู้จักคืออนุภาคที่เรียกว่าควาร์กด้านบนวัดอิเล็กตรอน 172.5 พันล้านโวลต์ตามลินคอล์น ควาร์กเป็นอนุภาคพื้นฐานอีกชนิดหนึ่งที่เท่าที่เรารู้ไม่สามารถแบ่งออกเป็นส่วนอื่น ๆ ได้ นักวิทยาศาสตร์พบควาร์กหกประเภท: ขึ้นลงแปลกมีเสน่ห์ด้านล่างและด้านบน ควาร์กขึ้นและลงประกอบกันเป็นโปรตอนและนิวตรอนและมีน้ําหนัก 3 ล้านและ 5 ล้านโวลต์อิเล็กตรอนตามลําดับ ในการเปรียบเทียบควาร์กด้านบนมีน้ําหนักมากกว่าควาร์กขึ้น 57,500 เท่า
คําถามเกี่ยวกับขนาดทางกายภาพนั้นยากที่จะตอบ เรารู้ขนาดทางกายภาพของอนุภาคบางตัว แต่ไม่ใช่อนุภาคที่เล็กที่สุด อนุภาค “เล็ก ๆ ” บางอย่างที่ผู้คนได้ยินในชีวิตประจําวันเช่นอนุภาคไวรัสนั้นค่อนข้างใหญ่ลินคอล์นเสนอความรู้สึกของขนาดนี้: อนุภาคไวรัสทั่วไปมีความยาวประมาณ 250 ถึง 400 นาโนเมตร (นาโนเมตรเป็นพันล้านเมตรหรือ 10 ^ -9 เมตร) และนิวเคลียสอะตอมทั่วไปวัดประมาณ 10 ^ -14 เมตร ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ขนาดทางกายภาพที่เล็กที่สุดสามารถวัดได้ด้วยเครื่องเร่งอนุภาคมีขนาดเล็กกว่าโปรตอน 2,000 เท่าหรือ 5 x 10 ^ -20 เมตร จนถึงตอนนี้นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุได้ว่าควาร์กมีขนาดเล็กกว่านั้น แต่ไม่ใช่เท่าไหร่
ตีพิมพ์ครั้งแรกในวิทยาศาสตร์สด บาคาร่า
