How big is Довжини менші, ніж ця, не підтверджуються.?
100 аттометрів!
Цей запис — це позначка, а не об’єкт. Вона показує, де на цьому сайті закінчуються виміряні розміри: усі об’єкти, менші за неї, — це або частинки без виміряного розміру, або довжини, що випливають із теорії, а не з вимірювань. Позначка стоїть на 100 аттометрах, тобто 10−16 метра, а це приблизно одна сімнадцята ширини протона. Це значення приблизне і саме не є результатом вимірювання.
Розмір
Аттометр — це 10−18 метра, мільярдна частка мільярдної частки метра, тож 100 аттометрів — це 10−16 метра. Запис 10−16 означає 1, поділену на одиницю з 16 нулями. Просто над позначкою розташовані найменші об’єкти на цьому сайті, розміри яких виміряно, — нейтрон і протон. Протон має в поперечнику приблизно 1,7 фемтометра (1,7 × 10−15 метра).
Значення позначки — це приблизна межа між виміряними розмірами та невиміряними, що лежать нижче. Це не означає, що коротші відстані недосяжні. В експериментах шукали розмір у кварків на відстанях, менших за соту частку довжини позначки, і не знайшли жодного.
Порівняння розмірів
- Протон, який має в поперечнику близько 1,7 фемтометра, приблизно у 17 разів ширший за позначку в 100 аттометрів.
- Довжина позначки більш ніж у 100 разів більша за найбільший розмір кварка, який допускають експерименти: близько 8,6 × 10−19 метра в поперечнику.
- Приблизно мільйон відрізків завдовжки 100 аттометрів, викладених у ряд встик, простягнулися б на ширину атома водню, а він має в поперечнику приблизно 0,1 нанометра (одну десяту мільярдної частки метра).
- Якби 100 аттометрів збільшили до 1 міліметра, протон мав би в поперечнику близько 17 міліметрів, а людська волосина була б завширшки приблизно 1 мільйон кілометрів, а це приблизно у 2,6 раза більше за відстань від Землі до Місяця.
Як вивчають малі відстані
Фізики вивчають малі відстані, спрямовуючи швидкі частинки в мішень і спостерігаючи, як вони розсіюються. Рухома частинка, наприклад електрон, поводиться також як хвиля, і що більше в неї енергії, то коротша її довжина хвилі — відстань від одного гребеня хвилі до наступного. Коротша довжина хвилі дає змогу розгледіти дрібніші деталі.
Наприкінці 1960-х років фізики зі SLAC і MIT у Сполучених Штатах спрямовували на протони електрони з енергіями до приблизно 20 ГеВ (мільярдів електронвольтів). За такої енергії довжина хвилі електрона становить приблизно 6 × 10−17 метра — трохи менше, ніж значення позначки, і набагато менше за розмір протона. Електрони виявили всередині протонів дрібні тверді зерна, які тепер відомі як кварки.
Пізніші експерименти досліджували набагато менші відстані. На прискорювачі HERA в експерименті ZEUS зіштовхували електрони з протонами й не знайшли жодних ознак того, що кварки мають якийсь розмір. У 2016 році колаборація ZEUS повідомила, що радіус кварка має бути меншим за 4,3 × 10−19 метра.
Що лежить нижче за позначку
Нижче за позначку на цьому сайті показано шість видів кварків — від u-кварка до t-кварка, — а також нейтрино і високоенергетичне нейтрино. Жоден експеримент не виміряв розміру жодного з них, тож наведені для них значення не є результатами вимірювань. Також цей сайт показує радіус дії слабкої взаємодії, який оцінюють на основі теорії.
Найнижче розташовані довжини, які випливають лише з теорії. Довжину Планка, 1,6 × 10−35 метра, обчислюють із трьох фізичних сталих, а не вимірюють як розмір чогось. Суперструни, чий масштаб становить близько 10−35 метра, належать до теорії суперструн — запропонованої теорії всього. Такі теорії — найбільш умоглядні й найменш перевірені з-поміж спроб об’єднати сили природи.
Джерела
- 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.