Superfuqi. Kërkon një teori të unifikuar të natyrës. Struktura e bërthamës atomike. Grimcat nënatomike. Elementet. Izotopet Bota e grimcave nënatomike

Paradokset e botës subatomike

Le të përmbledhim disa rezultate, duke identifikuar qartë të gjitha paradokset e botës nënatomike të njohura për ne.

1. Në nivelin e atomit, bërthamës dhe grimcës elementare, materia ka një aspekt të dyfishtë, i cili në një situatë paraqitet si grimca, e në një tjetër si valë. Për më tepër, grimca ka një vendndodhje pak a shumë të caktuar, dhe vala përhapet në të gjitha drejtimet në hapësirë.

2. Natyra e dyfishtë e materies përcakton "efektin kuantik", i cili konsiston në faktin se një grimcë e vendosur në një vëllim të kufizuar hapësire fillon të lëvizë intensivisht dhe sa më i madh të jetë kufizimi, aq më e lartë është shpejtësia. Rezultati i një "efekti kuantik" tipik është ngurtësia e materies, identiteti i atomeve të një elementi kimik dhe qëndrueshmëria e tyre e lartë mekanike.

Meqenëse kufizimet në vëllimin e një atomi, dhe aq më tepër të bërthamës, janë shumë domethënëse, shpejtësitë e lëvizjes së grimcave janë jashtëzakonisht të larta. Për të studiuar botën nënatomike duhet të përdorim fizikën relativiste.

3. Atomi nuk është aspak si një sistem i vogël planetar. Nuk janë grimcat - elektronet - ato që rrotullohen rreth bërthamës, por valët probabiliste dhe një elektron mund të lëvizë nga orbita në orbitë, duke thithur ose lëshuar energji në formën e një fotoni.

4. Në nivelin nënatomik nuk ka objekte të forta materiale të fizikës klasike, por modelet e probabilitetit të valës, të cilat pasqyrojnë probabilitetin e ekzistencës së marrëdhënieve.

5. Grimcat elementare nuk janë aspak elementare, por jashtëzakonisht komplekse.

6. Të gjitha grimcat elementare të njohura kanë antigrimcat e tyre. Çiftet e grimcave dhe antigrimcave lindin në prani të një sasie të mjaftueshme energjie dhe shndërrohen në energji të pastër përmes procesit të kundërt të asgjësimit.

7. Gjatë përplasjeve, grimcat janë të afta të shndërrohen në njëra-tjetrën: për shembull, kur një proton dhe një neutron përplasen, lind një pi-mezon, etj.

8. Asnjë eksperiment nuk mund të çojë njëkohësisht në një matje të saktë të variablave dinamikë: për shembull, pasiguria e pozicionit të një ngjarjeje në kohë rezulton të jetë e lidhur me pasigurinë e sasisë së energjisë në të njëjtën mënyrë si pasiguria e pozicioni hapësinor i një grimce është i lidhur me pasigurinë e momentit të saj.

9. Masa është një formë energjie; Meqenëse energjia është një sasi dinamike e lidhur me një proces, grimca perceptohet si një proces dinamik duke përdorur energji, e cila manifestohet në formën e masës së grimcës.

10. Grimcat nënatomike janë edhe të ndashme edhe të pandashme. Gjatë përplasjes, energjia e dy grimcave rishpërndahet dhe formohen të njëjtat grimca. Dhe nëse energjia është mjaft e lartë, atëherë përveç të njëjtave si ato origjinale, mund të formohen grimca të reja shtesë.

11. Forcat e tërheqjes dhe zmbrapsjes së ndërsjellë ndërmjet grimcave mund të shndërrohen në të njëjtat grimca.

12. Bota e grimcave nuk mund të zbërthehet në përbërësit më të vegjël të pavarur nga njëri-tjetri; grimca nuk mund të izolohet.

13. Brenda një atomi, materia nuk ekziston në vende të veçanta, por përkundrazi "mund të ekzistojë"; Dukuritë atomike nuk ndodhin në vende të caktuara dhe në mënyra të caktuara me siguri, por përkundrazi "mund të ndodhin".

14. Rezultati i eksperimentit ndikohet nga sistemi i përgatitjes dhe matjes, hallka përfundimtare e të cilit është vëzhguesi. Vetitë e një objekti kanë rëndësi vetëm në kontekstin e ndërveprimit të objektit me vëzhguesin, sepse vëzhguesi vendos se si do të kryejë matjet dhe, në varësi të vendimit të tij, merr një karakteristikë të vetive të objektit të vëzhguar.

15. Lidhjet jo lokale veprojnë në botën nënatomike.

Duket se ka mjaft kompleksitet dhe konfuzion në botën nënatomike që qëndron në themel të makrokozmosit. Por jo! Kjo nuk është e gjitha.

Realiteti që u zbulua si rezultat i studimit të botës nënatomike zbuloi unitetin e koncepteve që deri më tani dukeshin të kundërta dhe madje të papajtueshme. Jo vetëm që grimcat janë njëkohësisht të ndashme dhe të pandashme, materia është njëkohësisht e ndërprerë dhe e vazhdueshme, energjia shndërrohet në grimca dhe anasjelltas, etj., fizika relativiste madje unifikoi konceptet e hapësirës dhe kohës. Është ky unitet themelor që ekziston në një dimension më të lartë (hapësirë-kohë katërdimensionale) që është baza për unifikimin e të gjitha koncepteve të kundërta.

Prezantimi i konceptit të valëve probabiliste, i cili në një farë mase zgjidhi paradoksin e valëve të grimcave, duke e zhvendosur atë në një kontekst krejtësisht të ri, çoi në shfaqjen e një çifti të ri kundërshtimesh shumë më globale: ekzistencës dhe mosekzistencës(1). Realiteti atomik qëndron përtej këtij kundërshtimi.

Ndoshta kjo kundërshtim është më e vështira për t'u perceptuar nga vetëdija jonë. Në fizikë, është e mundur të ndërtohen modele specifike që tregojnë kalimin nga gjendja e grimcave në gjendjen e valëve dhe prapa. Por asnjë model nuk mund të shpjegojë kalimin nga ekzistenca në mosekzistencë. Asnjë proces fizik nuk mund të përdoret për të shpjeguar kalimin nga një gjendje e quajtur grimcë virtuale në një gjendje pushimi në një vakum, ku këto objekte zhduken.

Nuk mund të themi se një grimcë atomike ekziston në një pikë ose në një tjetër dhe nuk mund të themi se nuk ekziston atje. Duke qenë një skemë probabiliste, një grimcë mund të ekzistojë (njëkohësisht!) në pika të ndryshme dhe të përfaqësojë një lloj realiteti fizik të çuditshëm, diçka midis ekzistencës dhe mosekzistencës. Prandaj, ne nuk mund ta përshkruajmë gjendjen e një grimce në terma të koncepteve fikse të kundërta (e zezë - e bardhë, plus - minus, e ftohtë - e ngrohtë, etj.). Grimca nuk ndodhet në një pikë të caktuar dhe nuk mungon aty. Nuk lëviz dhe nuk pushon. Ndryshon vetëm modeli i mundshëm, pra prirja e grimcës për të qenë në pika të caktuara.

Robert Oppenheimer e shprehu më saktë këtë paradoks kur tha: "Nëse pyesim, për shembull, nëse vendndodhja e një elektroni është konstante, duhet të themi "jo", nëse pyesim nëse vendndodhja e një elektroni ndryshon me kalimin e kohës, ne duhet të themi "jo", nëse pyesim, nëse elektroni është i palëvizshëm, duhet të themi "jo", nëse pyesim nëse është duke lëvizur, duhet të themi "jo". Nuk mund ta kisha thënë më mirë!

Nuk është rastësi që W. Heisenberg pranoi: “Mbaj mend shumë argumente me Zotin deri në orët e vona të natës, që përfundonin me njohjen e pafuqisë sonë; Kur, pas një debati, shkova për një shëtitje në një park aty pranë, i bëra vetes të njëjtën pyetje vazhdimisht: "A mund të ketë aq absurditet në natyrë sa shohim në rezultatet e eksperimenteve atomike?"

Çifte të tilla konceptesh të kundërta si forca dhe materia, grimca dhe vala, lëvizja dhe prehja, ekzistenca dhe mosekzistenca, të kombinuara në një unitet të njëkohshëm, përfaqësojnë sot pozicionin më të vështirë të teorisë kuantike për t'u kuptuar. Është e vështirë të parashikohet se me cilat paradokse të tjera që i kthejnë të gjitha idetë tona përmbys do të përballet shkenca?

Botë e tërbuar . Por kjo nuk është e gjitha. Aftësia e grimcave për t'iu përgjigjur ngjeshjes duke rritur shpejtësinë e tyre të lëvizjes flet për lëvizshmërinë themelore të materies, e cila bëhet e dukshme ndërsa gërmojmë më thellë në botën nënatomike. Në këtë botë, shumica e grimcave janë të lidhura me zinxhirë me struktura molekulare, atomike dhe bërthamore, dhe të gjitha ato nuk janë në qetësi, por janë në një gjendje lëvizjeje kaotike; ato janë të lëvizshme nga natyra. Teoria kuantike tregon se materia është vazhdimisht në lëvizje, duke mos qëndruar kurrë në qetësi për asnjë moment.

Për shembull, duke marrë një copë hekuri në duar, ne nuk e dëgjojmë dhe nuk e ndjejmë këtë lëvizje, hekuri, na duket i palëvizshëm dhe pasiv. Por nëse e shikojmë këtë copë hekuri "të vdekur" nën një mikroskop shumë të fortë, i cili do të na lejojë të shohim gjithçka që po ndodh në atom, do të shohim diçka krejtësisht të ndryshme. Le të kujtojmë modelin e atomit të hekurit, në të cilin njëzet e gjashtë elektrone rrotullohen rreth një bërthame të përbërë nga njëzet e gjashtë protone dhe tridhjetë neutrone. Vorbulla e shpejtë e njëzet e gjashtë elektroneve rreth bërthamës është si një tufë kaotike dhe gjithnjë në ndryshim insektesh. Është e mahnitshme se si këto elektrone që rrotullohen në mënyrë të egër nuk përplasen me njëri-tjetrin. Duket sikur ka një mekanizëm të integruar brenda secilit, duke siguruar me vigjilencë që ato të mos përplasen.

Dhe nëse shikojmë në bërthamë, do të shohim protone dhe neutrone që kërcejnë në një ritëm të furishëm lambada, me kërcimtarë që alternojnë dhe çifte që ndryshojnë partnerë. Me një fjalë, në metalin "i vdekur", në kuptimin e drejtpërdrejtë dhe figurativ, ekziston një lëvizje kaq e larmishme e protoneve, neutroneve dhe elektroneve që është thjesht e pamundur të imagjinohet.

Kjo botë me shumë shtresa, e tërbuar përbëhet nga atome dhe grimca nënatomike që lëvizin në orbita të ndryshme me shpejtësi të egër, duke “vallëzuar” kërcimin e mrekullueshëm të jetës me muzikën që ka kompozuar dikush. Por të gjitha objektet materiale që shohim rreth nesh përbëhen nga atome të lidhura me njëri-tjetrin me lidhje intramolekulare të llojeve të ndryshme dhe kështu formojnë molekula. Vetëm elektronet në një molekulë lëvizin jo rreth çdo bërthame atomike, por rreth një grupi atomesh. Dhe këto molekula janë gjithashtu në lëvizje të vazhdueshme kaotike vibruese, natyra e së cilës varet nga kushtet termike rreth atomeve.

Me pak fjalë, në botën subatomike dhe atomike, ritmi, lëvizja dhe ndryshimi i vazhdueshëm mbretërojnë suprem. Por të gjitha ndryshimet nuk janë të rastësishme apo arbitrare. Ato ndjekin modele shumë të qarta dhe të dallueshme: të gjitha grimcat e një lloji ose një tjetër janë absolutisht identike në masë, ngarkesë elektrike dhe tregues të tjerë karakteristikë; të gjitha grimcat e ngarkuara kanë një ngarkesë elektrike që është ose e barabartë me ngarkesën e elektronit, ose në shenjë të kundërt, ose dy herë më e madhe; dhe karakteristikat e tjera të grimcave nuk mund të marrin ndonjë vlerë arbitrare, por vetëm një numër i kufizuar i tyre, gjë që u lejon shkencëtarëve të ndajnë grimcat në disa grupe, të cilat mund të quhen edhe "familje" (24).

Në mënyrë të pashmangshme lindin pyetje: kush e kompozoi muzikën për kërcimin e mahnitshëm të grimcave nënatomike, kush vendosi programin e informacionit dhe i mësoi çiftet të kërcejnë, në cilin moment filloi kjo valle? Me fjalë të tjera: si formohet materia, kush e krijoi atë, kur ndodhi? Këto janë pyetjet për të cilat shkenca kërkon përgjigje.

Fatkeqësisht, botëkuptimi ynë karakterizohet nga kufizime dhe përafërsi. Kuptimi ynë i kufizuar i natyrës çon në zhvillimin e "ligjeve të natyrës" të kufizuara që na lejojnë të përshkruajmë një numër të madh fenomenesh, por ligjet më të rëndësishme të universit që ndikojnë në botëkuptimin njerëzor mbeten ende të panjohura për ne.

"Qëndrimi i shumicës së fizikantëve i ngjan qëndrimit të një skizofreni", thotë teoricieni i fizikës kuantike Fritz Rohrlich nga Universiteti i Sirakuzës. – Nga njëra anë, ata pranojnë interpretimin standard të teorisë kuantike. Nga ana tjetër, ata këmbëngulin në realitetin e sistemeve kuantike, edhe nëse ato janë thelbësisht të pavëzhgueshme”.

Është vërtet një pozicion i çuditshëm për t'u marrë, i cili mund të shprehet si: "Nuk do të mendoj për të, edhe nëse e di që është e vërtetë". Ky pozicion i pengon shumë fizikantë të marrin në konsideratë pasojat logjike të zbulimeve më të mahnitshme të fizikës kuantike. Siç thekson David Mermin nga Universiteti Cornell, fizikanët ndahen në tre kategori: e para, një pakicë e vogël që janë të përhumbur nga pasoja logjike të vetëkuptueshme; i dyti është një grup që e shmang problemin me ndihmën e shumë konsideratave dhe argumenteve, kryesisht të paqëndrueshme; dhe së fundi, kategoria e tretë - ata që nuk kanë konsiderata, por nuk kujdesen për të. "Ky pozicion është, natyrisht, më i rehatshëm," vëren Mermin (1).

Sidoqoftë, shkencëtarët janë të vetëdijshëm se të gjitha teoritë e tyre që përshkruajnë fenomenet natyrore, duke përfshirë përshkrimin e "ligjeve", janë produkt i vetëdijes njerëzore, pasoja të strukturës konceptuale të pamjes sonë të botës dhe jo vetitë e vetë realitetit. Të gjitha modelet dhe teoritë shkencore janë vetëm përafrime me gjendjen e vërtetë të punëve. Asnjë prej tyre nuk mund të pretendojë se është e vërteta përfundimtare. Mospërfundimi i teorive manifestohet kryesisht në përdorimin e të ashtuquajturave "konstante themelore", domethënë sasive, vlerat e të cilave nuk rrjedhin nga teoritë përkatëse, por përcaktohen në mënyrë empirike. Teoria kuantike nuk mund të shpjegojë pse një elektron ka një masë të tillë dhe një ngarkesë të tillë elektrike, dhe teoria e relativitetit nuk mund të shpjegojë saktësisht këtë vlerë të shpejtësisë së dritës.

Sigurisht, shkenca nuk do të jetë kurrë në gjendje të krijojë një teori ideale që do të shpjegojë gjithçka, por ajo duhet të përpiqet vazhdimisht për këtë, edhe nëse është një qëllim i paarritshëm. Sepse sa më i lartë të vendoset shiriti mbi të cilin kërcyesi duhet të kërcejë, aq më e madhe do të jetë lartësia që do të arrijë, edhe nëse nuk vendos një rekord. Dhe shkencëtarët, si një kërcyes në stërvitje, ngrenë vazhdimisht shiritin, duke zhvilluar me radhë teori të veçanta të pjesshme dhe të përafërta, secila më e saktë se ajo e mëparshme.

Sot, shkenca tashmë ka një sërë teorish dhe modelesh të veçanta që përshkruajnë me mjaft sukses disa aspekte të realitetit kuantik të valës që na shqetëson. Sipas shumë shkencëtarëve, teoritë më premtuese - pikat e mbështetjes për zhvillimin e mëtejshëm të fizikës teorike bazuar në vetëdijen janë hipoteza "bootstrap" e Jeffrey Chu, teoria e David Bohm dhe teoria e fushave të rrotullimit. Dhe puna unike eksperimentale e shkencëtarëve rusë nën udhëheqjen e Akademik V.P. Kaznacheev konfirmon kryesisht korrektësinë e qasjeve në studimin e Universit dhe Ndërgjegjes, të ngulitura në këto hipoteza dhe teori.

Nga libri Mësimi Hyperborean autori Tatishchev B Yu

2. 1. Paradokset e Rusisë moderne. Kohët kanë ndryshuar. Për të vazhduar grabitjen e Rusisë dhe popullit të saj, "demokratët" aktualë duhet të bëjnë disa përpjekje për të "stabilizuar ekonominë". Dhe "patriotët - sovranët" kanë kaluar prej kohësh të gjitha afatet e caktuara për ta

Nga libri Fenomenet e botëve të tjera autor Kulsky Alexander

Kapitulli 11. PARADOKSET QË NUK KA NDODHUR Një nga gurët më themelorë, themelorë që qëndron në themel të fizikës dhe filozofisë tradicionale është parimi i shkakësisë. Kjo do të thotë, njëanshmëri "e hekurt" në marrëdhënien e shkakut dhe pasojës. Së pari, pra,

Nga libri Bazat e fizikës shpirtërore autor Sklyarov Andrey Yurievich

Kapitulli 6. Objektet aktive dhe pasive të botës shpirtërore-jomateriale si një analog i botës materiale të gjallë dhe të pajetë. “Gjithçka është e gjallë, por në mënyrë konvencionale ne e konsiderojmë të gjallë vetëm atë që ndihet mjaftueshëm”. K. Tsiolkovsky Në makrokozmosin material, siç dihet, materia (si një

Nga libri Testamenti i Fundit i Don Zhuanit: Magjia Toltec dhe ezoterizmi i spiritualitetit autor Kapten (Omkarov) Yuri (Arthur) Leonardovich

6. PARADOKSET E SHËNDETIT NGA POZICIONI I MAGJISË DHE SHPIRTËRORIT Edhe pse shumë aspekte të magjisë së vetë-shërimit tashmë janë përmendur më lart, dhe më është dashur të përsëris veten më shumë se një herë, ka kuptim të sistemoj dhe bashkoj pikat që lidhen me duke fituar shëndet të pathyeshëm nëpërmjet

Nga libri UFO: Vizitorët nga Përjetësia autor Komissarov Vitaly Sergeevich

Paradokset e njohurive të lashta "...Në pikëpamjet tona të rrënjosura për të kaluarën, paraardhësi i neolitit paraqitej gjithmonë në imazhin e një keci me gëzof që ndiqte një vigan. Por zbulimet e papritura ranë njëra pas tjetrës..." Kush ishin tanët paraardhësit? Kjo pyetje dukej se kishte marrë përgjigje për një kohë të gjatë

Nga libri Natyra e kohës: hipoteza për origjinën dhe thelbin fizik të kohës autor Plazhi Anatoly Makarovich

3.3. Misteret dhe paradokset e kohës Dyshimet për përfshirjen apo jo të këtij seksioni në këtë vepër nuk më lanë deri në minutën e fundit. Nga njëra anë, do të doja të përpiqesha të shpjegoja disa nga misteret e kohës dhe dukuritë e parapsikologjisë, por nga ana tjetër, kjo

Nga libri Jeta pa Kufij. Ligji moral autor

3.3.1. Paradokset fizike të kohës “Në verën e vitit 1912...gazetat e Mbretërisë së Bashkuar përshkruan një histori misterioze që ndodhi në një tren ekspres që udhëtonte nga Londra në Glasgow. Incidenti u dëshmua në një nga vagonët nga dy pasagjerë të panjohur me njëri-tjetrin -

Nga libri Mësimi i jetës autor Roerich Elena Ivanovna

Nga libri Libri 3. Shtigjet. Rrugët. Takimet autor Sidorov Georgy Alekseevich

Nga libri Mësimi i jetës autor Roerich Elena Ivanovna

Nga libri Arti i Menaxhimit të Botës autor Vinogrodsky Bronislav Bronislavovich

[Simboli i Nënës së Botës që fsheh fytyrën e saj nga bota] Më lejoni t'ju kujtoj se Nëna e Botës ia fshehu fytyrën njerëzimit edhe për arsye kozmike. Sepse kur Luciferi vendosi të poshtërojë një grua për të kapur pushtetin mbi njerëzimin, kushtet kozmike favorizuan një

Nga libri Jeta pa Kufij. Ligji moral autor Zhikarentsev Vladimir Vasilievich

Menaxhimi i gjendjeve Paradokset e ndërgjegjes Sapo lind dëshira për të përmirësuar gjendjen e dikujt, do të thotë se ka ndodhur një përkeqësim. Sapo do të përmirësoni veten, do të thotë se keni zbuluar papërsosmëritë e reja

Nga libri Si ëndrrat dhe shkrimi i dorës mund të ndihmojnë në korrigjimin e gabimeve të së kaluarës nga Entis Jack

Menaxhimi i gjendjeve Paradokset e të mëdhenjve Parimet e zhvillimit të vetëdijes mund të shprehen në përkufizime të qëndrueshme: Gjendja e brendshme e qartësisë në kuptimin e përsosmërisë mund të shfaqet nga jashtë si errësira e keqkuptimit

Nga libri Kodi i pavdekësisë. E vërteta dhe mitet për jetën e përjetshme autor Prokopenko Igor Stanislavovich

Paradokset e jetës ruse Ligjet dhe logjika nuk funksionojnë në Rusi, sepse ligji kryesor në vendin tonë është zemra, qendra ku konvergojnë të gjitha të kundërtat. Zemra gjykon botën, njerëzit dhe dukuritë në bazë të unitetit të botës dhe sendeve, prandaj nuk ka ligje për të,

Nga libri i autorit

Kapitulli 14 Ëndrrat që na zgjojnë (Ose ëndrrat-paradokse) Më shpesh i dallojmë ëndrrat profetike ose parashikuese nga ngjyrosja e tyre e ndritshme dhe nga ashpërsia e ndjesive. Por edhe për shkak të PARADOKSICITETIT të komplotit apo imazhit... Le të kthehemi te Aliceja jonë, do të nxjerr jashtë kontekstit imazhe të lidhura në mënyrë paradoksale

Nga libri i autorit

Kapitulli 3. Paradokset e jetëgjatësisë Në verën e vitit 2013, shkencëtarët bënë një parashikim të bujshëm: fjalë për fjalë në 10 vjet, jetëgjatësia mesatare e njeriut mund të dyfishohet, dhe në terma afatgjatë, është e mundur të mposhtet plakja dhe më pas vdekja nga shkencëtarët gjermanë Kiel

Grimcat që përbëjnë atomet mund të mendohen në mënyra të ndryshme - për shembull, si kokrra të rrumbullakëta pluhuri. Ato janë aq të vogla sa që çdo grimcë e tillë pluhuri nuk mund të shihet veçmas. E gjithë materia që është në botën përreth përbëhet nga grimca të tilla. Cilat janë grimcat që përbëjnë atomet?

Përkufizimi

Një grimcë nënatomike është një nga ato "tulla" nga të cilat është ndërtuar e gjithë bota përreth. Grimca të tilla përfshijnë protonet dhe neutronet, të cilat janë pjesë e bërthamave atomike. Kjo kategori përfshin gjithashtu elektronet që rrotullohen rreth bërthamave. Me fjalë të tjera, grimcat nënatomike në fizikë janë protonet, neutronet dhe elektronet. Në botën e njohur për njerëzit, si rregull, grimcat e një lloji tjetër nuk gjenden - ato jetojnë jashtëzakonisht të shkurtër. Kur mosha e tyre përfundon, ato shpërbëhen në grimca të zakonshme.

Numri i atyre grimcave nënatomike që jetojnë relativisht jetëshkurtër sot arrin në qindra. Numri i tyre është aq i madh sa shkencëtarët nuk përdorin më emra të zakonshëm për t'iu referuar atyre. Ashtu si yjet, atyre shpesh u caktohen emërtime numerike dhe shkronjash.

Karakteristikat kryesore

Karakteristikat më të rëndësishme të çdo grimce nënatomike përfshijnë rrotullimin, ngarkesën elektrike dhe masën. Meqenëse pesha e një grimce shpesh lidhet me masën e saj, disa nga grimcat tradicionalisht quhen "të rënda". Ekuacioni që nxori Ajnshtajni (E = mc2) tregon se masa e një grimce nënatomike varet drejtpërdrejt nga energjia dhe shpejtësia e saj. Sa i përket ngarkesës elektrike, ajo është gjithmonë një shumëfish i njësisë themelore. Për shembull, nëse ngarkesa e një protoni është +1, atëherë ngarkesa e një elektroni është -1. Megjithatë, disa grimca nënatomike, të tilla si fotoni ose neutrinoja, nuk kanë fare ngarkesë elektrike.

Një karakteristikë tjetër e rëndësishme është jetëgjatësia e grimcave. Kohët e fundit, shkencëtarët ishin të sigurt se elektronet, fotonet, si dhe neutrinot dhe protonet janë plotësisht të qëndrueshme dhe jetëgjatësia e tyre është pothuajse e pafundme. Megjithatë, kjo nuk është plotësisht e vërtetë. Një neutron, për shembull, mbetet i qëndrueshëm vetëm derisa të "lëshohet" nga bërthama e një atomi. Pas kësaj, jeta e tij është mesatarisht 15 minuta. Të gjitha grimcat e paqëndrueshme i nënshtrohen një procesi zbërthimi kuantik, i cili nuk mund të jetë kurrë plotësisht i parashikueshëm.

Hulumtimi i grimcave

Atomi konsiderohej i pandashëm derisa u zbulua struktura e tij. Rreth një shekull më parë, Rutherford kreu eksperimentet e tij të famshme, të cilat përfshinin bombardimin e një fletë të hollë. Doli se atomet e substancës ishin praktikisht bosh. Dhe në qendër të atomit ka gjithçka që ne e quajmë bërthama e atomit - është afërsisht një mijë herë më e vogël se vetë atomi. Në atë kohë, shkencëtarët besonin se atomi përbëhej nga dy lloje grimcash - bërthama dhe elektronet.

Me kalimin e kohës, shkencëtarët filluan të pyesin veten: pse protoni, elektroni dhe pozitroni ngjiten së bashku dhe nuk shpërbëhen në drejtime të ndryshme nën ndikimin e forcave të Kulombit? Dhe gjithashtu për shkencëtarët e asaj kohe mbeti e paqartë: nëse këto grimca janë elementare, atëherë asgjë nuk mund t'u ndodhë atyre, dhe ata duhet të jetojnë përgjithmonë.

Me zhvillimin e fizikës kuantike, studiuesit zbuluan se neutroni është subjekt i kalbjes, dhe shumë shpejt. Ai zbërthehet në një proton, një elektron dhe diçka tjetër që nuk mund të kapej. Kjo e fundit ra në sy nga mungesa e energjisë. Në atë kohë, shkencëtarët supozonin se lista e grimcave elementare ishte ezauruar, por tani dihet se kjo është larg nga rasti. U zbulua një grimcë e re e quajtur neutrino. Nuk mbart ngarkesë elektrike dhe ka masë jashtëzakonisht të ulët.

Neutron

Një neutron është një grimcë nënatomike që ka një ngarkesë elektrike neutrale. Masa e tij është pothuajse 2 mijë herë më e madhe se masa e një elektroni. Meqenëse neutronet i përkasin klasës së grimcave neutrale, ato ndërveprojnë drejtpërdrejt me bërthamat e atomeve, dhe jo me predha e tyre elektronike. Neutronet gjithashtu kanë një moment magnetik, i cili i lejon shkencëtarët të studiojnë strukturën magnetike mikroskopike të materies. Rrezatimi neutron është i padëmshëm edhe për organizmat biologjikë.

Grimca nënatomike - proton

Shkencëtarët kanë zbuluar se këto "blloqe ndërtuese të materies" përbëhen nga tre kuarke. Një proton është një grimcë e ngarkuar pozitivisht. Masa e një protoni e tejkalon masën e një elektroni për 1836 herë. Një proton dhe një elektron kombinohen për të formuar elementin kimik më të thjeshtë - atomin e hidrogjenit. Deri vonë, besohej se protonet nuk mund të ndryshonin rrezen e tyre në varësi të elektroneve që orbitonin mbi to. Një proton është një grimcë e ngarkuar elektrike. Kur kombinohet me një elektron, ai shndërrohet në një neutron.

Elektroni

Elektroni u zbulua për herë të parë nga fizikani anglez J. Thomson në 1897. Kjo grimcë, siç besojnë shkencëtarët tani, është një objekt elementar ose pikë. Ky është emri i një grimce nënatomike në një atom që nuk ka strukturën e vet - nuk përbëhet nga ndonjë përbërës tjetër, më të vogël. Në bashkim me një proton dhe një neutron, një elektron formon një atom. Tani shkencëtarët nuk e kanë kuptuar ende se nga çfarë përbëhet kjo grimcë. Një elektron është një grimcë që ka një ngarkesë elektrike pafundësisht të vogël. Vetë fjala "elektron", e përkthyer nga greqishtja e lashtë, do të thotë "qelibar" - në fund të fundit, ishte qelibar që shkencëtarët helenë përdorën për të studiuar fenomenet e energjisë elektrike. Ky term u propozua nga fizikani britanik në 1894, J. Stoney.

Pse keni nevojë të studioni grimcat elementare?

Përgjigja më e thjeshtë për pyetjen se pse shkencëtarët kanë nevojë për njohuri për grimcat nënatomike është: të kenë informacion për strukturën e brendshme të atomit. Megjithatë, një deklaratë e tillë përmban vetëm një grimcë të së vërtetës. Në fakt, shkencëtarët studiojnë jo vetëm strukturën e brendshme të atomit - fusha kryesore e kërkimit të tyre është përplasja e grimcave më të vogla të materies. Kur këto grimca shumë energjike përplasen me njëra-tjetrën me shpejtësi të madhe, një botë e re lind fjalë për fjalë dhe fragmentet e materies të mbetura pas përplasjeve ndihmojnë në zbulimin e sekreteve të natyrës që kanë mbetur gjithmonë mister për shkencëtarët.

Fizika nënatomike është jashtëzakonisht e popullarizuar. Shkencëtarët shpesh marrin çmimin Nobel për kërkime në këtë fushë. Neutrinot janë tepër të njohura. Për këtë grimcë u dhanë katër çmime. Në vitin 1988, u festua zbulimi i neutrinos muon. Në vitin 1995, Fred Reiners mori çmimin për zbulimin e neutrinos. Në vitin 2002, Ray Davies dhe Masatoshi Koshiba matën sa neutrino dërgon Dielli në Tokë. Këtë vit, Takaaki Kajita dhe Arthur MacDonald ndanë çmimin për demonstrimin se si neutrinot mund të ndryshojnë nga një formë në tjetrën.

Wolfgang Pauli, i cili parashikoi neutrinën, mori gjithashtu çmimin Nobel, por për një zbulim të ndryshëm në fizikën e grimcave. Ai mund të kishte marrë një tjetër për neutrinot, por ai e publikoi zbulimin e tij në formën e një letre për një konferencë të fizikës që nuk mori pjesë.

Megjithatë, grimca nënatomike më e njohur nuk është surpriza e vetme e mikrobotës. Ka edhe një duzinë zbulimesh të ndryshme që mund të quhen mahnitëse.

10. Ekzistenca e grimcave nënatomike

Gjatë gjithë shekullit të 19-të, vetë ekzistenca e atomeve u vu në dyshim, falë suksesit të teorisë atomike në kimi, të shprehur nga mësuesi anglez i shkollës John Dalton. Para tij, atomet ishin një koncept abstrakt filozofik që përdorej në diskutimet rreth natyrës përfundimtare të materies, por konsiderohej jashtë kërkimit eksperimental. Shumë fizikanë, në përgjithësi, i konsideronin atomet si një trillim, të përshtatshëm për shpjegimin e të dhënave eksperimentale, por joreale.

Të dhënat u grumbulluan dhe ishte e nevojshme të pranohej se nëse atomet nuk ekzistojnë, atëherë duhet të ketë një lloj strukture të pandashme të ngjashme me to. Guri që konfirmoi ekzistencën e atomeve ishte përsëritja e vetive të elementeve në tabelën periodike të Mendelejevit. Në 1897, Thomson raportoi zbulimin e grimcës së parë elementare - elektronit, i cili hodhi poshtë plotësisht pandashmërinë e atomeve.

9. Bërthama atomike

Para se fizikanët të pranonin idenë se atomet ekzistonin, ata duhej të fillonin të pranonin faktin se ato përbëheshin nga pjesë të veçanta. Thompson teorizoi se elektronet negative qarkullonin si qershi në një puding të ngarkuar pozitivisht. Por kur Ernest Rutherford dhe ndihmësit e tij arritën të gjuanin grimcat alfa në një fletë të hollë ari, disa nga "gëzhojat" u kthyen prapa. Kjo e befasoi Rutherford-in, ai tha se ishte i krahasueshëm me të shtënat në letër, me predha artilerie që fluturonin prapa. Shkencëtari sugjeroi që brenda atomit ka një top të vogël, sot ne i quajmë bërthama.

8. Neutronet

Deri në vitin 1930, fizikanët dinin për ekzistencën e dy grimcave nënatomike: protonit dhe elektronit, të cilat dukej se shpjegonin gjithçka përveç njërës, pse protonet e ngarkuar pozitivisht nuk fluturojnë larg. Në vitin 1920, Rutherford sugjeroi që ato të mbaheshin së bashku nga një grimcë tjetër në bërthamë - neutroni. Në vitin 1932, James Chadwick zbuloi një grimcë neutrale. Numri i grimcave elementare po rritej vazhdimisht.

Zbulimi i neutronit erdhi si një surprizë e madhe për fizikantët. Kur Rutherford parashtroi idenë e ekzistencës së neutronit, pak njerëz e besuan atë, ndoshta vetëm Chadwick.

7. Grimcat nënatomike janë në të vërtetë valë

Kjo surprizë lidhet me një histori mjaft komike. Në vitin 1906, Tomson mori çmimin Nobel për vërtetimin eksperimental të ekzistencës së një grimce nënatomike - elektronit. Në vitin 1973, djali i tij George gjithashtu mori këtë çmim, sepse ai ishte në gjendje të demonstronte se një elektron është një valë, të paktën ndonjëherë. Ky dualitet valë-grimcë është në qendër të fizikës kuantike.

6. Zbulimi i neutrinos

Në vitin 1934, Bethe dhe Rudolf Peierls vërtetuan se neutrinot ndërveprojnë dobët me materien dhe do të ishte marrëzi të përpiqeshim të zbulonim qoftë edhe një. Do t'ju duhet një rezervuar me lëndë të ngurtë me një diametër prej 1000 vjet dritë. Por më pas u zbulua kalbja atomike dhe u shpikën reaktorët bërthamorë. Fizikanët kanë zbuluar një burim pjellor të neutrinos.

5. Grimcat elementare rezultuan të mos ishin aq elementare

Deri në vitin 1950, shumë grimca nënatomike ishin zbuluar jo vetëm që atomi i pandashëm doli të ishte i ndashëm, por numri i grimcave të tij i kaloi pesëdhjetën. Një nga fituesit e çmimit Nobel, Leon Laderman, madje bëri shaka se nëse do t'i duhej të mësonte emrat e të gjitha grimcave nënatomike, ai do të bëhej botanist. Fizikanët filluan të dyshojnë se grimcat elementare kanë detajet e tyre.

4. Kuarkët

Në vitin 1950, fizikanët mësuan për grimcat nënatomike, të cilat nuk janë pjesë e atomeve. Në vitin 1960, u shfaq ideja që grimcat elementare përbëhen nga tulla të vogla që kanë një ngarkesë të pjesshme. Murray Gell-Mann i quajti këto grimca kuarkë, një ide inovative, pasi më parë besohej se ngarkesat fraksionale ishin të pakuptimta. Disa vjet më vonë, një tjetër surprizë nga eksperimentuesit - ata arritën të konfirmojnë ekzistencën e kuarkeve.

3. Thyerja e simetrisë

Shumë kohë përpara shpërthimit të zbulimeve të grimcave nënatomike, matematikani i respektuar Hermann Weyl vuri në dukje se natyra nuk dinte asgjë për barazinë. Nuk mund të ketë dyshim se të gjitha ligjet e natyrës janë të pandryshueshme në lidhje me ndryshimin në të djathtë dhe në të majtë. Por në vitin 1956, Chen Ning Yang dhe Tsung-Dao Li propozuan idenë se rregulli i simetrisë majtas-djathtas në disa raste nuk funksiononte kur bëhej fjalë për grimcat nënatomike. Kjo ishte një ndjesi, veçanërisht kur u shfaq konfirmimi nga eksperimentuesit.

2. Stabiliteti i protonit

Jashtë bërthamës atomike, neutronet janë jashtëzakonisht të paqëndrueshme dhe kalbet brenda pak minutash në një proton, elektron dhe antineutrino. Por duket se protoni është jashtëzakonisht i qëndrueshëm dhe mund të mbetet i pandashëm përgjithmonë. Edhe pse në vitet 1970 teoricienët filluan të besonin se protonet duhet të prishen për të paktën triliona triliona vjet, pavarësisht të gjitha përpjekjeve për të zbuluar një ngjarje të tillë, shkencëtarët nuk kanë qenë në gjendje ta zbulojnë atë. Kjo shkaktoi habi të madhe. Çdo gjë prishet, por protonet jo.

1. Antimateria

Në vitin 1932 u zbulua jo vetëm neutroni, por edhe pozitroni. Ajo u llogarit nga Karl Anderson duke analizuar gjurmët e rrezeve kozmike në një dhomë reje. Midis printimeve, fizikani gjeti një që dukej si e elektronit, por ishte e përkulur në drejtimin e gabuar. Doli të ishte një pozitron, antigrimca e një elektroni, Anderson e quajti atë një elektron pozitiv. Zbulimi i grimcave të antimateries ishte një surprizë e madhe, por ajo korrespondonte plotësisht me llogaritjet teorike të Paul Dirac. Është e mahnitshme që dikush mund të konkludojë ekzistencën e diçkaje kaq të çuditshme vetëm duke luajtur me ekuacionet.

…Zoti së pari i dha materies formën e ngurtë, masive,

grimca të padepërtueshme, të lëvizshme të madhësive dhe formave të tilla

dhe me veti dhe përmasa të tilla në raport me

hapësirë që do të ishte më e përshtatshme për këtë qëllim

për të cilat i krijoi.

I. Njutoni

Në historinë e filozofisë dhe shkencës, mund të dallohen afërsisht 3 qasje për të kuptuar strukturën e natyrës në nivel mikro:

ka trupa ose atome të pandashme, bota është reduktuar në "tulla" themelore (Democritus, Newton);

materia grimcohet vazhdimisht dhe pafundësisht në copa gjithnjë e më të vogla, duke mos arritur kurrë një atom të pandashëm (Aristoteli);

në shekullin e njëzetë u ngrit një koncept që shpjegon botën në bazë të ndërlidhjes së të gjitha gjërave: një grimcë nuk është një "tullë" e materies, por një proces, lidhje ose model në të gjithë Universin (W. Heisenberg, J. Chu, F. Capra).

Grimca e parë "elementare" u zbulua në 1897 nga J.J. Thomson, duke studiuar rrezet katodike, ai vërtetoi ekzistencën elektronet . Kur ekspozohet ndaj substancave, energjia elektrike negative lirohet lehtësisht, e cila regjistrohet si ndezje drite në ekran. Grimcat e elektricitetit negativ quheshin elektrone. Një sasi minimale e energjisë elektrike e barabartë me ngarkesën e një elektroni u vu re gjatë një shkarkimi elektrik në një gaz të rrallë. Deri në vitet 70. shekulli XX problemi i strukturës së brendshme të elektronit nuk është zgjidhur, ende nuk ka asnjë aluzion për strukturën e tij të brendshme (Anderson 1968; Weiskopf 1977).

Një vit më parë, A. Becquerel zbuloi prishjen radioaktive të kripës së uraniumit - emetimin e grimcave alfa (bërthamat He), këto grimca u përdorën nga Rutherford, i cili provoi eksperimentalisht ekzistencën e bërthamës atomike. Në vitin 1919, E. Rutherford kreu reaksionin e parë artificial bërthamor: duke rrezatuar N me grimca alfa, ai mori izotopin O dhe vërtetoi se bërthama e atomit përmban N. proton 27 (konsiderohet grimca kufizuese).

Në vitin 1932, J. Chadwick zbuloi një grimcë tjetër bërthamore - një të pakarikuar neutron 28. Zbulimi i neutronit, i cili hodhi themelet për një shkencë të re - fizika e neutroneve , vetitë themelore të neutronit, aplikimi i neutroneve i kushtohen librit nga S.F. Shebalina Neutronet . Gjurmët e neutroneve u vunë re në një dhomë reje. Masa e një protoni është e barabartë me 1836.1 masat e një elektroni, masa e një neutroni është 1838.6. V. Heisenberg, dhe pavarësisht nga ai D.D. Ivanenko, I.E. Tamm, shprehni një hipotezë për strukturën e bërthamës atomike nga protonet dhe neutronet: bërthama C, për shembull, përbëhet nga 6 protone dhe 6 neutrone. Në fillim 30-ta besohet: lënda përbëhet nga atome dhe atomet përbëhen nga 3 grimca "elementare", "blloqe ndërtuese": protone, neutrone dhe elektrone (Shebalin 1969; Folta, Novy 1987; Capra 1994: 66-67).

Në të njëjtin vit, E.O. Lawrence në Kaliforni ndërtoi ciklotronin e parë (përshpejtuesin e grimcave). Përshpejtuesit e grimcave janë objekte që përplasen me grimca me energji të lartë. Kur grimcat nënatomike që lëvizin me shpejtësi të madhe përplasen, arrihet një nivel i lartë energjie dhe lind një botë ndërveprimesh, fushash dhe grimcash, pasi niveli i elementaritetit varet nga niveli i energjisë. Nëse e përshpejtoni një monedhë në shpejtësi të tilla, atëherë energjia e saj do të jetë e barabartë me prodhimin e energjisë me vlerë një mijë milionë dollarë. Një përshpejtues unazor me një perimetër tuneli deri në 27 km u ndërtua pranë Gjenevës. Sot, për të testuar disa teori, për shembull, teorinë e bashkimit të madh të të gjitha grimcave, nevojitet një përshpejtues me madhësinë e sistemit diellor (Folta, Novy 1987: 270-271; Davis 1989: 90-91).

Grimcat zbulohen gjithashtu në përshpejtuesit natyrorë, rrezet kozmike përplasen me atomet e një pajisjeje eksperimentale dhe studiohen rezultatet e ndikimit (kështu u zbuluan pozitroni, muoni dhe mezoni i parashikuar). Me ndihmën e përshpejtuesve dhe kërkimeve të rrezatimit kozmik, është zbuluar një botë e madhe dhe e larmishme e grimcave nënatomike. Në vitin 1932 u zbuluan 3 grimca, më 1947 – 14, në 1955 – 30, 1969 – më shumë se 200. Njëkohësisht me eksperimentet u kryen edhe kërkime teorike. Grimcat shpesh lëvizin me shpejtësinë e dritës,  , është e nevojshme të merret parasysh teoria e relativitetit. Krijimi i një teorie të përgjithshme të grimcave mbetet një problem i pazgjidhur në fizikë (Capra 1994: 67).

Në vitin 1967, u shfaq një hipotezë për ekzistencën takionet – grimcat shpejtësia e lëvizjes së të cilave është më e madhe se shpejtësia e dritës. U zbuluan "blloqe ndërtuese" të reja të materies, shumë grimca të paqëndrueshme, jetëshkurtra ("rezonancat" jetojnë 10-27 s.) që zbërthehen në grimca të zakonshme. Më vonë u bë e qartë se grimcat e reja: rezonancat dhe hiperonet, mezonet – gjendjet e ngacmuara të grimcave të tjera: proton dhe leptonet. Ashtu si një atom H i ngacmuar në gjendje të ndryshme, i cili shfaqet si 3 vija spektrale, nuk është një atom tjetër (Lindur 1967: 127-129).

Doli që grimcat nuk shpërbëhen, por shndërrohen në njëra-tjetrën ose në energjinë e kuanteve të fushës, shndërrohen në "tjetra të tyre", çdo grimcë mund të jetë një përbërës i ndonjë tjetër. Grimcat mund të "zhduken" në rrezatim dhe të shfaqin vetitë e valës. Pas transformimit të parë artificial, kur bërthamat Li u shndërruan në bërthama He, a atomike, fizika bërthamore (I lindur më 1967; Weiskopf 1977: 50).

Në vitin 1963, M. Gell-Mann dhe J. Zweig propozuan një hipotezë kuarket . Të gjitha hadronet janë ndërtuar nga grimca më të vogla - kuarke 3 llojesh dhe antikuarkët e tyre. Një proton dhe një neutron përbëhen nga 3 kuarke (ato quhen gjithashtu barionet - të rënda ose nukleone - grimca bërthamore). Protoni është i qëndrueshëm, i ngarkuar pozitivisht, neutroni është i paqëndrueshëm, shndërrohet në një proton. Çiftet kuark-antikuark (çdo grimcë ka një antigrimcë) formojnë mesone (të ndërmjetme në masë midis elektronit dhe protonit). Për të shpjeguar diversitetin e modeleve hadronike, fizikanët duhej të postulonin ekzistencën e kuarkeve shtesë. Tani ka 12 kuarkë: 4 varietete ose shije (sipër, poshtë, të çuditshme dhe simpatike), secila prej të cilave mund të ekzistojë në 3 ngjyra. Shumica e fizikanëve i konsiderojnë kuarket si me të vërtetë elementare, pa strukturë. Edhe pse të gjithë hadronet karakterizohen nga simetri të kuarkut, hadronet shpesh sillen sikur të ishin bërë në të vërtetë nga komponentë pikash, por misteri i kuarkeve ende ekziston (Davis 1989: 100; Hawking 1990: 69; Capra 1994: 228, 229).

Në përputhje me bootstrap hipoteza natyra nuk mund të reduktohet në "blloqe ndërtuese" të materies siç janë kuarkët, por duhet kuptuar në bazë të lidhjes. Heisenberg, i cili nuk besonte në modelin e kuarkut, u pajtua me pamjen e grimcave si modele dinamike në një rrjet të ndërlidhur ngjarjesh (Capra 1996: 43-49).

Të gjitha grimcat e njohura të Universit mund të ndahen në dy grupe: grimcat e materies “të ngurtë” dhe grimcat virtuale, bartës të ndërveprimeve , duke mos pasur masë "pushimi". Grimcat e materies gjithashtu ndahen në dy grupe: hadronet 29 , nukleonet 30 , barionet ose grimca të rënda dhe leptonet 31 .

Leptonet përfshijnë elektronin, muon , tau lepton dhe 3 lloje neutrino . Sot është zakon të konsiderohet një elektron si një objekt elementar, i ngjashëm me pikën. Elektroni është i ngarkuar negativisht, 1836 herë më i lehtë se protoni (Weiskopf 1997: 79; Davis 1989: 93-102; Hawking 1990: 63; Feynman, Weinberg 2000).

Në vitin 1931, W. Pauli parashikoi ekzistencën e një grimce neutrale neutrino , në vitin 1955, në një reaktor bërthamor, një neutrino lindi nga një proton për të formuar një elektron dhe një neutron.

Kjo është grimca më e mahnitshme: me BV, neutrinoja pothuajse nuk ndërvepron me materien, duke qenë më e lehta nga leptonët. Masa e tij është më pak se një e dhjetëmijëta e masës së një elektroni, por është ndoshta grimca më e bollshme në Univers dhe mund të shkaktojë kolapsin e saj. Neutrinot vështirë se ndërveprojnë me materien, duke depërtuar përmes saj sikur të mos ishin fare aty (një shembull i ekzistencës së formave jo-njëdimensionale). Një kuant gama udhëton 3 m në plumb dhe ndërvepron me bërthamën e një atomi plumbi, dhe një neutrino duhet të udhëtojë 4·10 13 km për të bashkëvepruar. Neutrinot marrin pjesë vetëm në ndërveprime të dobëta. Ende nuk është përcaktuar saktësisht nëse neutrinot kanë në të vërtetë një masë "pushimi". Ekzistojnë 3 lloje të neutrinos: elektron, muon dhe tau.

Në vitin 1936, në produktet e bashkëveprimit të rrezeve kozmike, ata zbuluan muon , një grimcë e paqëndrueshme që zbërthehet në një elektron dhe 2 neutrino. Në fund të viteve 70, u zbulua grimca më e rëndë, leptoni. tau lepton (Davis 1989: 93-95).

Në vitin 1928, P. Dirac parashikoi, dhe në 1932, zbuloi një elektron të ngarkuar pozitivisht ( pozitron – antigrimca e elektronit.): nga një γ-kuant lindin një elektron dhe një pozitron – një elektron i ngarkuar pozitivisht. Kur një elektron përplaset me një pozitron, prodhohen dy rreze gama, duke qenë se për të mbajtur zero në asgjësimi 32 nevojiten dy fotone, që shpërndahen në drejtime të ndryshme.

Më vonë doli: të gjitha grimcat kanë antigrimca , duke bashkëvepruar, grimcat dhe antigrimcat asgjësohen me formimin e kuanteve të energjisë. Çdo grimcë e materies ka një antigrimcë. Kur një grimcë dhe një antigrimcë përplasen, ato asgjësohen, si rezultat i së cilës lirohet energji dhe lindin grimca të tjera. Në Universin e hershëm kishte më shumë grimca sesa antigrimca, përndryshe asgjësimi do ta kishte mbushur Universin me rrezatim dhe nuk do të kishte pasur materie (Silk 1982: 123-125; Hawking 1990: 64, 71-72).

Gjendja e elektroneve në një atom përcaktohet duke përdorur një seri numrash të quajtur numrat kuantikë , dhe tregoni vendndodhjen dhe formën e orbitave:

numri (n) – ky është numri orbital, i cili përcakton sasinë e energjisë që duhet të ketë një elektron për të qenë në orbitë, rreze;

numri (ℓ) përcakton formën e saktë të valës elektronike në orbitë;

numri (m) quhet magnetike dhe përcakton ngarkesën e fushës që rrethon elektronin;

numrat , të ashtuquajturat rrotullim (rrotullimi) përcakton shpejtësinë dhe drejtimin e rrotullimit të elektronit, i cili përcaktohet nga forma e valës elektronike në kuptim të probabilitetit që grimca të ekzistojë në pika të caktuara të orbitës.

Meqenëse këto karakteristika shprehen në numra të plotë, kjo do të thotë që sasia e rrotullimit të elektronit nuk rritet gradualisht, por befas - nga një vlerë fikse në tjetrën. Grimcat karakterizohen nga prania ose mungesa e masës, ngarkesës elektrike, spinit (karakteristikë rrotulluese, grimcat e materies kanë spin +1/2, –1/2, grimcat që mbajnë ndërveprime 0, 1 dhe 2) dhe Jetëgjatësia (Erdei-Gruz 1976 Davis 1989: 38-41, 92: 62-63;

Në vitin 1925, W. Pauli shtroi pyetjen: pse elektronet në një atom zënë një pozicion të përcaktuar rreptësisht (2 në orbitën e parë, 8 në të dytën, 32 në të katërtën)? Duke analizuar spektrat, ai zbuloi një parim të thjeshtë: dy grimca identike nuk mund të jenë në të njëjtën gjendje , pra nuk mund të kenë të njëjtat koordinata, shpejtësi, numra kuantikë. Të gjitha grimcat e materies binden Parimi i përjashtimit të W. Pauli .

Ky parim thekson një organizim të qartë strukturash, jashtë të cilave grimcat do të shndërroheshin në një pelte homogjene dhe të dendur. Parimi i përjashtimit bëri të mundur shpjegimin e vetive kimike të elementeve të përcaktuara nga elektronet e predhave të jashtme të pambushura, të cilat siguruan bazën për tabelën periodike të elementeve. Parimi Pauli çoi në zbulime të reja dhe kuptim të përçueshmërisë termike dhe elektrike të metaleve dhe gjysmëpërçuesve. Duke përdorur parimin e përjashtimit, u ndërtuan predha elektronike të atomeve dhe sistemi i elementeve të Mendeleev u bë i qartë (Dubnishcheva 1997: 450-452).

Por ka grimca që nuk i binden parimit të përjashtimit të W. Pauli (nuk ka kufizim në numrin e grimcave të shkëmbyera, forca e ndërveprimit mund të jetë çdo), grimca bartëse ose grimca virtuale që nuk kanë një masë "pushimi" dhe krijojnë forca. ndërmjet grimcave të materies (Hawking 1990: 64 -65).