Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
245) Gravitony
30. 07. 2003
Dotaz: Jsem spíše laik mající mnoho otázek. Někde jsem slyšel, že existují částice
zvané gravitony. Co je jejich úkolem? Bylo mi řečeno, že je to druh částic
přenášejících gravitační sílu. Je to pravda? Jestli ano, lze použít
antigravitonů k porušení gravitace? (Lukáš Lička)
Odpověď: Tak jako existují elektromagnetické vlny, existují také vlny gravitační
(jde o vlnky "křivosti prostoročasu", které se od zdroje šíří stejně
rychle jako světlo).
Kvantováním elektromagnetických vln dostali fyzikové fotony, částice,
které se projevují tehdy, když elektromagnetické pole interaguje s
hmotou. Podobně byly odvozeny i hypotetické gravitony, které si lze
představit jako kvanta gravitace. Problém je v tom, že gravitační
interakce je velmi slabá, takže gravitony jako takové zatím ještě nikdo
experimentálně neověřil. Navíc byly gravitony zatím předpovězeny jen ve
zjednodušené verzi Einsteinovy teorie gravitace.
Proto pojem gravitonu je prozatím používán jen vágně. Předpokládá se, že
by se měly projevovat jen na počátku vesmíru, uvnitř černých děr, nebo
na velmi malých rozměrech.
(antigravitony jsou totožné s gravitony, podobně jako antifotony jsou
totožné s fotony)
Dotaz: Jestliže se gravitony pohybují max. rychlostí tj. rychlostí světla, jak je
například možné, že černá díra vyzařuje gravitaci mimo. (Kronus Z.)
Odpověď: Černá díra "vyzařuje gravitaci" - tedy vydává gravitační záření - také
maximálně jen rychlostí světla. Tím je ovšem míněno šíření "vlnek
křivosti", které putují směrem od díry, pokud do ní např. nesymetricky
spadne obyčejná hvězda. Během pádu VNĚ díry se porušuje geometrie
prostoročasu a tyto poruchy se vyzařují v podobě gravitačních vln.
(Gravitony jsou hypotetická kvanta gravitačních vln, podobně jako fotony
jsou kvanta elektromagnetických vln.)
ZVITŘKU díry nepronikne vně žádná informace, vyjma ovšem změn
gravitačního pole. Černá díra může "unvitř" například měnit svůj tvar,
což se PROJEVÍ změnou geometrie okolo ní.
Jde totiž o to, že černá díra představuje GRAVITAČNÍ objekt, který
souvisí se svým okolím. Horizont černé díry sice nelze směrem ven
překročit, to ovšem neznamená, že se díra navenek nijak neprojevuje:
právě naopak, je to ta "nejsilnější" gravitační past, která ve vesmíru
existuje. Nikdy se nemůžeme dozvědět, co se děje UVNITŘ díry, můžeme
ovšem měřit její projevy navenek.
Dotaz: Zajímalo by mě, na jakém principu pracuje taková skleněná koule, ve které je
nějaký zařič). Po dotknutí na sklo se objeví ze zářiče paprsek elektrické
energie fialové barvy. (Martin)
Odpověď: To asi spíš míníte kouli se zředěným plynem (snad to jde i s He nebo Ar při
atmosférickém tlaku), v jejímž středu je elektroda napájena
vysokofrekvenčním napětím (např. z Teslova transformátoru). Když na kouli
nesaháte, teče náboj ze střední elektrody na povrch koule prostřednictvím
výbojů v plynu náhodně, když ruku přiblížíte, nabídnete mu lepší vodič a
výboje jdou směrem k ruce. Kdybyste si ji chtěl například koupit, pak zde
máte jeden z inzerátů http://www.generationstore.com/noname2.html , tady
zase návody na hraní si
http://van.hep.uiuc.edu/van/demos/Plasma%20Ball/Plasma%20Ball.htm.
Na webu se najdou i návody, klíčové slovo je "plasma ball" ...
Dotaz: Zajímalo by mě z čeho je složen proton? Popřípadě z čeho jsou další
elementární částice? V podstatě mi jde o to co je to za hmotu a jak vlastně
vypadá? (Miloš Pařízek)
Odpověď: Stručně lze říci, že proton je složen z kvarků.
V současnosti známe šest kvarků, které se liší nábojem, hmotností
a dalšími vlastnostmi.
náboj
Kvarky
2/3
Up
Charm
Top
-1/3
Down
Strange
Botton
(náboje jsou uváděny v násobcích absolutní hodnoty náboje elektronu)
Existuje celá spousta částic (tzv. baryony, řecky
βαρυοσ - těžký), které se skládají
ze tří kvarků: proton je složený z kvarků uud, neutron z ddu
apod. (zkuste si sečíst náboje těchto kombinací, sedí s náboji protonu a neutronu!)
Vedle toho existují částice zvané mezony (řecky
μεσοτρον - střední, podle toho, že
mají hmotnost mezi hmotností protonu a elektronu),
které lze vysvětlit jako kombinace kvarku a antikvarku,
například pion π+ jako u anti-d.
Částice složené z kvarků obecně nazýváme hadrony (řecky
'αδροσ - silný, neboť jsou citlivé
na silnou interakci), známe jich dnes stovky a
liší se obsahem kvarků a tím, jak se uvnitř kvarky "hemží".
Jak jsme zjistili, z čeho se proton skládá? To lze provést například v
experimentech, kdy ostřelujeme proton elektrony. Proton se choval jako
objekt složený z více částic, od kterých se elektron odrážel.
Vedle částic složených z kvarků jěště známe další, kam patří i známý elektron,
a souhrně je označujeme jako leptony (řecky
λεπτοσ znamená lehký). Jde o elektron a
jemu podobné částice mion a tauon (jakési těžší varianty elektronu) a
neutrina, velmi lehké částice bez náboje.
náboj
Leptony
0
νe
νμ
ντ
-1
elektron e
mion μ
tauon τ
Za elementární částice dnes považujeme právě kvarky a leptony, které se v
experimentech zatím jeví jako bez další vnitřní struktury.
Další elementární částice jsou ty, které zprostředkovávají interakce mezi
částicemi, jde o foton, bosony W, Z a gluony.
Pro další informace se podívejte do sekce Atomy, jádra, částice v naší
Odpovědně, případně si zde vyhledejte pojem "kvarky".
Dalším užitečným zdrojem je populární
text o standadním modelu mikrosvěta od J. Hořejšího.
Pěkná je též knížka Pan Tompkins stále v říši divů od George Gamowa,
jejíž nové vydání doplněné Russelem Stannardem se zabývé též částicovou fyzikou.
Dotaz: V učebnici fyziky pro gymnázia - Fyzika mikrosvěta tvrdí, že všechna silová
působení ve vesmíru lze popsat pomocí 4 elementárních interakcí - elektromagnetické,
gravitační, silné a slabé. Když postavíme kuličku na stůl, tak aby byla v
klidu a potom do ní cvrnkneme, působíme na ní silou. Jak lze tuto sílu popsat
pomocí daných 4 interakcí? (Uvedenou situaci beru pouze jako modelový
příklad, při popisu mnohých podobných problémů nevidím souvislost mezi
výslednou silou a základními silovými interakcemi. (Jirka Hamous)
Odpověď: Slabá a silná interakce se uplatňují rozumně jen v mikrosvětě: schematicky
řečeno, drží pohromadě některé "elementární částice", např. neutron.
Vedlejším projevem silné interakce (držící pohromadě neutrony a protony)
drží pohromadě atomové jádro. S nimi se tedy obvykle přímo nesetkáváme.
(Mluvíme raději o obecnější interakci = vzájemném působení, než o silách,
protože "síla" už znamená popis vektorovou veličinou, a tím i v rámci
klasické teorie.)
S gravitací se známe docela důvěrně, a víme, za co může a za co ne.
Vše ostatní (tření, tuhost, pružnost, chemická vazba atd.) padá na vrub
elektromagnetické interakci - té, která drží pohromadě atomy (z jádra a
elektronů), molekuly (z atomů) a tělesa (z molekul). Tu je však nutno
použít v celkovém rámci nikoli klasické mechaniky, ale kvantové (podle
klasické teorie by neexistovaly nabité útvary, stabilně se držící jen svými
elektromagnetickými, případně gravitačními silami). Tedy:
Můj prst drží pohromadě (stabilní velikost daná rovnováhou
elektromagnetických sil držících pohromadě mou kůži a moje svaly).
Cvrnknu-li, měním "chemickou energii" (tj. vnitřní energii danou chemickými
vazbami - sdílení elektronů, tedy opět elmag. interakce) v mechanickou
(pohyb špičky prstu). Při srážce se kulička prakticky nezdeformuje, ale můj
prst ano - stlačí se, poté se ze stlačení "dopruží" do původního tvaru a
urychlí tím kuličku. Jak stlačení, tak restituci zajišťují tytéž elmag.
síly, které drží pohromadě mé svaly a kůži.
