How big is Sellest lühemad pikkused pole kinnitatud.?
100 atomeetrit!
See kirje on märgis, mitte objekt. See näitab, kus mõõdetud suurused sellel saidil lõpevad: kõik, mis on sellest väiksemana kujutatud, on kas osake, mille suurust pole mõõdetud, või pikkus, mis tuleneb teooriast, mitte mõõtmisest. Märgis asub 100 attomeetri ehk 10−16 meetri kohal, mis on umbes seitsmeteistkümnendik prootoni laiusest. See arv on ligikaudne ega ole ise mõõtmistulemus.
Suurus
Attomeeter on 10−18 meetrit ehk miljardik meetri miljardikust, seega on 100 attomeetrit 10−16 meetrit. Tähistus 10−16 tähendab ühte jagatud arvuga, milles ühe järel on 16 nulli. Märgisest vahetult kõrgemal on sellel saidil väikseimad objektid, mille suurust on mõõdetud: neutron ja prooton. Prootoni läbimõõt on umbes 1,7 femtomeetrit (1,7 × 10−15 meetrit).
Märgise arv on ligikaudne piir mõõdetud suuruste ja allpool asuvate mõõtmata suuruste vahel. See ei tähenda, et lühemad vahemaad oleksid kättesaamatud. Katsetes on kvarkide suurust otsitud vahemaadelt, mis on lühemad kui sajandik märgise pikkusest, ja seda pole leitud.
Suuruste võrdlused
- Prooton, mille läbimõõt on umbes 1,7 femtomeetrit, on umbes 17 korda laiem kui märgise 100 attomeetrit.
- Märgise pikkus on rohkem kui 100 korda suurem kui suurim läbimõõt, mille katsed kvargile lubavad: umbes 8,6 × 10−19 meetrit.
- Umbes miljon 100 attomeetri pikkust lõiku, otsakuti ritta pandud, ulatuksid vesiniku aatomi laiuseni, mis on umbes 0,1 nanomeetrit (kümnendik meetri miljardikust).
- Kui 100 attomeetrit oleks suurendatud 1 millimeetri suuruseks, oleks prooton umbes 17 millimeetri läbimõõduga ja inimese juuksekarv umbes 1 miljoni kilomeetri laiune ehk umbes 2,6 korda suurem kui Maa ja Kuu vaheline kaugus.
Kuidas lühikesi vahemaid uuritakse
Füüsikud uurivad lühikesi vahemaid, tulistades sihtmärgi pihta kiireid osakesi ja jälgides, kuidas need hajuvad. Liikuv osake, näiteks elektron, käitub ka lainena ning mida rohkem energiat tal on, seda lühem on tema lainepikkus ehk vahemaa laine ühest harjast järgmiseni. Lühem lainepikkus võib paljastada peenemaid detaile.
1960. aastate lõpus tulistasid Ameerika Ühendriikide SLAC-i ja MIT-i füüsikud prootonite pihta elektrone, mille energia oli kuni umbes 20 GeV (miljard elektronvolti). Sellise energia juures on elektroni lainepikkus umbes 6 × 10−17 meetrit, mis on veidi lühem kui märgise arv ja palju väiksem kui prooton. Elektronid paljastasid prootonite sees väikesed kõvad terad, mida praegu tuntakse kvarkidena.
Hilisemad katsed vaatasid palju lähemalt. Kiirendis HERA lasti ZEUS-katses elektronid prootonitega kokku põrkuda, kuid ei leitud mingit märki, et kvarkidel oleks suurus. 2016. aastal teatas ZEUS-katse, et kvargi raadius peab olema väiksem kui 4,3 × 10−19 meetrit.
Mis asub märgisest allpool
Märgisest allpool on sellel saidil kuus kvargiliiki, alates u-kvargist kuni t-kvargini, ning neutriino ja kõrge energiaga neutriino. Ühegi nende suurust pole katsega mõõdetud, seega ei ole nende arvud mõõtmistulemused. Sellel saidil on ka nõrga vastastikmõju mõjuraadius, mida on teooria põhjal hinnatud.
Kõige all on pikkused, mis tulenevad ainult teooriast. Plancki pikkus, 1,6 × 10−35 meetrit, on arvutatud kolmest füüsikalisest konstandist, mitte mõõdetud millegi suurusena. Superstringid, mille mõõtkava on umbes 10−35 meetrit, kuuluvad superstringiteooriasse, mis on pakutud kõiksuse teooria. Sellised teooriad on loodusjõudude ühendamise katsetest kõige spekulatiivsemad ja kõige vähem kontrollitud.
Allikad
- 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.