How big is Longoj pli mallongaj ol ĉi tio ne estas konfirmitaj.?
100 atometroj!
Ĉi tiu enskribo estas marko, ne objekto. Ĝi montras, kie en la esplorilo finiĝas la mezuritaj grandoj: ĉio, kio estas montrata pli malgranda ol ĝi, estas aŭ partiklo sen mezurita grando, aŭ longo, kiu venas el teorio, ne el mezuro. La marko situas ĉe 100 atometroj, aŭ 10−16 metroj, ĉirkaŭ deksepono de la larĝo de protono. Tiu nombro estas proksimuma kaj mem ne estas mezuro.
Grando
Atometro estas 10−18 metroj, miliardono de miliardono de metro, do 100 atometroj estas 10−16 metroj. La skribo 10−16 signifas la dividon de 1 per 1 kun 16 nuloj post ĝi. Tuj super la marko estas la plej malgrandaj objektoj en la esplorilo, kies grandoj estas mezuritaj: la neŭtrono kaj la protono. Protono havas diametron de ĉirkaŭ 1,7 femtometroj (1,7 × 10−15 metroj).
La nombro de la marko estas malglata limo inter tiuj mezuritaj grandoj kaj la nemezuritaj sube. Ĝi ne signifas, ke pli mallongaj distancoj estas neatingeblaj. Eksperimentoj serĉis ian grandon de kvarkoj je distancoj malpli ol centono de la longo de la marko, kaj trovis nenion.
Komparoj de grando
- Protono, kun diametro de ĉirkaŭ 1,7 femtometroj, estas ĉirkaŭ 17 fojojn pli larĝa ol la 100 atometroj de la marko.
- La longo de la marko estas pli ol 100 fojojn la plej granda grando, kiun eksperimentoj permesas por kvarko, nome diametro de ĉirkaŭ 8,6 × 10−19 metroj.
- Ĉirkaŭ miliono da longoj de 100 atometroj, vicigitaj laŭlonge unu post alia, atingus la larĝon de hidrogena atomo, kiu havas diametron de ĉirkaŭ 0,1 nanometroj (dekono de miliardono de metro).
- Se 100 atometroj pligrandiĝus ĝis 1 milimetro, protono havus diametron de ĉirkaŭ 17 milimetroj, kaj homa haro estus ĉirkaŭ 1 milionon da kilometroj dika, ĉirkaŭ 2,6 fojojn la distanco de la Tero al la Luno.
Kiel oni studas mallongajn distancojn
Fizikistoj studas mallongajn distancojn pafante rapidajn partiklojn al celo kaj observante, kiel ili disiĝas. Moviĝanta partiklo, ekzemple elektrono, kondutas ankaŭ kiel ondo, kaj ju pli da energio ĝi havas, des pli mallonga estas ĝia ondolongo, la distanco de unu ondopinto al la sekva. Pli mallonga ondolongo povas malkaŝi pli fajnajn detalojn.
Fine de la 1960-aj jaroj fizikistoj de SLAC kaj MIT en Usono pafis al protonoj elektronojn kun energioj ĝis ĉirkaŭ 20 GeV (miliardoj da elektronvoltoj). Ĉe tiu energio la ondolongo de elektrono estas ĉirkaŭ 6 × 10−17 metroj, iom pli mallonga ol la nombro de la marko kaj multe pli malgranda ol protono. La elektronoj malkaŝis en protonoj malgrandajn, malmolajn grajnojn, kiuj nun estas konataj kiel kvarkoj.
Pli postaj eksperimentoj rigardis multe pli detale. Ĉe la akcelilo HERA la eksperimento ZEUS kolizigis elektronojn kun protonoj kaj trovis nenian signon, ke kvarkoj havas ian grandon. En 2016 ZEUS raportis, ke la radiuso de kvarko devas esti malpli ol 4,3 × 10−19 metroj.
Kio troviĝas sub la marko
Sub la marko la esplorilo montras la ses specojn de kvarko, de la U-kvarko ĝis la T-kvarko, neŭtrinon kaj altenergian neŭtrinon. Neniu eksperimento mezuris grandon por iu el ili, do iliaj nombroj ne estas mezuroj. La esplorilo montras ankaŭ la atingon de la malforta forto, kiu estas taksata surbaze de teorio.
Ĉe la fundo estas longoj, kiuj venas nur el teorio. La Plancka longo, 1,6 × 10−35 metroj, estas kalkulita el tri fizikaj konstantoj, ne mezurita kiel la grando de io ajn. Superkordoj, kun skalo de ĉirkaŭ 10−35 metroj, apartenas al la teorio de superkordoj, proponita teorio de ĉio. Tiaj teorioj estas la plej spekulativaj kaj la malplej testitaj inter la provoj unuigi la fortojn de la naturo.
Fontoj
- Quarks. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
- GUTs: The Unification of Forces. In College Physics, 2nd edition. OpenStax, 2022.
- The Nobel Prize in Physics 1990: Press release. Royal Swedish Academy of Sciences, 1990.
- Limits on the effective quark radius from inclusive ep scattering at HERA. H. Abramowicz et al. (ZEUS Collaboration), Physics Letters B, 2016.
- Summary Tables: Baryons. Particle Data Group, 2025.
- Summary Tables: Quarks. Particle Data Group, 2025.
- The Standard Model. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
- SI prefixes. International Bureau of Weights and Measures.
- Proton rms charge radius. NIST CODATA, 2022.
- Bohr radius. NIST CODATA, 2022.
- Planck length. NIST CODATA, 2022.
- Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
- Moon Fact Sheet. NASA, 2024.