ระบุโดยปตท.

ประวัติความเป็นมาของแพลตตินัม

โลกยุคโบราณรู้จักโลหะแพลตตินัมอยู่แล้ว ในระหว่างการขุดค้นทางโบราณคดีในอียิปต์ ในซากปรักหักพังของธีบส์โบราณ พบกรณีทางศิลปะซึ่งผู้เชี่ยวชาญมาจากศตวรรษที่ 7 พ.ศ จ. ของที่ระลึกจากโลกยุคโบราณนี้บรรจุเม็ดแพลตตินัมที่อุดมด้วยอิริเดียม

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 1 n. จ. กระสอบทรายสีทองในสเปนและโปรตุเกสเริ่มแสดงความสนใจอย่างมากในการใช้ประโยชน์ “ตะกั่วขาว” หรือ “ทองคำขาว” ดังที่สมัยนั้นเรียกว่าแพลตตินัม ตามคำให้การของนักเขียนชาวโรมัน Pliny the Elder (ผู้เขียนหนังสือ 37 เล่ม "ประวัติศาสตร์ธรรมชาติ") พบว่า "ตะกั่วขาว" ถูกขุดจากแหล่งทองคำของ Valissia (สเปนตะวันตกเฉียงเหนือ) และ Lusitania (โปรตุเกส) พลินีบอกว่าในระหว่างการซัก จะมีการรวบรวม “ตะกั่วขาว” ไว้ด้วยกันกับทองคำที่ด้านล่างของตะกร้าแล้วละลายแยกกัน

นานก่อนที่จะถูกยึดครองอเมริกาใต้โดยผู้พิชิตชาวสเปนและโปรตุเกส แพลตตินัมถูกขุดโดยชาวพื้นเมืองที่ได้รับการเพาะเลี้ยง - ชาวอินคาซึ่งไม่เพียง แต่เป็นเจ้าของความลับในการกลั่นและหลอมโลหะมีค่านี้เท่านั้น แต่ยังรู้วิธีสร้างวัตถุต่าง ๆ และ เครื่องประดับจากมัน

ยุคแห่งการล่มสลายของจักรวรรดิโรมันเกิดจากการที่ผู้ค้าอัญมณีและผู้ค้าเครื่องประดับแพลตตินัมหายไปจากชีวิตประจำวัน หลายศตวรรษผ่านไปและเฉพาะในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 18 เท่านั้น นักวิทยาศาสตร์เริ่มสนใจแพลตตินัมและคุณสมบัติทางเคมีกายภาพ

ในปี ค.ศ. 1735 นักคณิตศาสตร์ชาวสเปน Antonio de Ulloa ขณะอยู่ในเส้นศูนย์สูตรของโคลอมเบีย ได้ดึงความสนใจไปที่การมีอยู่บ่อยครั้งพร้อมกับทองคำของโลหะที่ไม่รู้จัก ซึ่งมีความแวววาวซึ่งค่อนข้างชวนให้นึกถึงความแวววาวของเงิน แต่ในคุณสมบัติอื่น ๆ ทั้งหมดนั้นมากกว่า เหมือนทอง โลหะประหลาดนี้สนใจ Ulloa และเขาได้นำตัวอย่างแพลทินัมโคลอมเบียไปยังสเปน

ในศตวรรษที่ 18 เมื่อแพลตตินัมยังไม่มีการใช้ในอุตสาหกรรม มันถูกผสมกับผลิตภัณฑ์ทองคำ ทองคำ และเงิน รัฐบาลสเปนได้เรียนรู้เกี่ยวกับ "ความเสียหาย" ของโลหะมีค่านี้ ด้วยความกลัวความเป็นไปได้ที่จะมีการปลอมแปลงเหรียญทองจำนวนมาก จึงตัดสินใจทำลายทองคำขาวทั้งหมดที่ขุดร่วมกับทองคำในสมบัติอาณานิคมของราชอาณาจักร ในปี ค.ศ. 1735 มีการออกพระราชกฤษฎีกาสั่งให้ทำลายทองคำขาวทั้งหมดที่ขุดได้ในโคลัมเบีย พระราชกฤษฎีกานี้มีผลใช้บังคับมาหลายทศวรรษแล้ว เจ้าหน้าที่พิเศษต่อหน้าพยานได้โยนเงินสดสำรองของแพลตตินัมลงแม่น้ำเป็นระยะ

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 กษัตริย์สเปนเองก็เริ่ม "สปอย" เหรียญทองด้วยการผสมทองคำขาวลงไป

การใช้แพลทินัมทางเทคนิค

ในปี ค.ศ. 1752 ผู้อำนวยการโรงกษาปณ์สวีเดน Schaeffer ได้ประกาศการค้นพบองค์ประกอบทางเคมีใหม่ - แพลตตินัม ดาวเทียมของแพลตตินัม ได้แก่ แพลเลเดียม อิริเดียม โรเดียม รูทีเนียม และออสเมียม ถูกค้นพบในเวลาต่อมาในศตวรรษที่ 19 องค์ประกอบทางเคมีทั้งหกที่ระบุไว้ซึ่งอยู่ในกลุ่มที่แปดของตารางธาตุของ Mendeleev ก่อตัวเป็นกลุ่มที่เรียกว่าโลหะแพลทินัม โลหะเหล่านี้ทั้งหมดมีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีคล้ายคลึงกันหลายประการ และส่วนใหญ่มักพบอยู่ด้วยกันในธรรมชาติ

ในช่วงรุ่งเช้าของการนำแพลตตินัมมาสู่เทคโนโลยี นักวิทยาศาสตร์จัดการกับมันด้วยความอยากรู้เป็นส่วนใหญ่ แต่ในขณะที่พวกเขาศึกษาคุณสมบัติของแพลตตินัมในเชิงลึก ก็เริ่มพบการนำไปใช้อย่างกว้างขวางอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมเคมี ปรากฎว่าแพลตตินัมละลายได้เฉพาะในกรดกัดทองเท่านั้น ไม่ละลายในกรดและคงที่เมื่อถูกความร้อน

หลังจากการปรากฏตัวของตัวอย่างแรกของเครื่องแก้วเคมีที่ทำจากแพลตตินัม ก็เริ่มนำไปใช้ในการผลิตเครื่องกลั่นกรดซัลฟิวริก ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา การเจริญเติบโตของการแปรรูปแพลตตินัมเริ่มเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากเริ่มใช้ในการผลิตอุปกรณ์เคมี เครื่องมือและอุปกรณ์ต่างๆ ในห้องปฏิบัติการที่ทนกรดและทนความร้อน (ถ้วยใส่ตัวอย่าง ขวด ​​หม้อต้ม แหนบ ฯลฯ .)

ไพโรเมทรีใช้ความต้านทานพิเศษของแพลตตินัมและโลหะผสมต่ออุณหภูมิสูง

คุณสมบัติอันมีค่าและบางครั้งไม่สามารถทดแทนได้ของแพลตตินัมและแพลเลเดียมถูกนำมาใช้ในกระบวนการเร่งปฏิกิริยามานานแล้ว แพลตตินัมจำนวนมากถูกใช้ไปในการผลิตหน้าสัมผัสสำหรับพืชกรดซัลฟิวริกซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเกิดออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์ แพลตตินัมในรูปแบบของกริดทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเกิดออกซิเดชันของแอมโมเนียในอุปกรณ์ของระบบต่างๆ การสังเคราะห์สารอินทรีย์จำนวนมากยังต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินัมอีกด้วย ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียมใช้ในการผลิตแอมโมเนียสังเคราะห์และในการผลิตยาอินทรีย์บางชนิด ออสเมียมยังใช้ในการผลิตแอมโมเนียสังเคราะห์ตามข้อมูลของ Haber-Rosennell

ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า โลหะแพลทินัมมักใช้ในรูปของโลหะผสม นี่ไม่ใช่รายการชิ้นส่วนอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดที่ใช้โลหะผสมแพลตตินัม: เข็มสำหรับการเผาไหม้, เครื่องมือสำหรับการวัดทางไฟฟ้า, อิเล็กโทรด (แคโทดและป้องกันแคโทดสำหรับหลอดเอ็กซ์เรย์), สายไฟและเทปสำหรับความต้านทานของเตาไฟฟ้า, แมกนีโต หน้าสัมผัส (รถยนต์ เครื่องยนต์สันดาปภายใน) จุดสัมผัส (โทรเลข โทรศัพท์) เคล็ดลับสายล่อฟ้า ฯลฯ

ในเคมีไฟฟ้า แพลตตินัมถูกใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กโทรไลต์ต่างๆ ยาและทันตกรรมเป็นหนึ่งในผู้บริโภคแพลทินัมที่เก่าแก่ที่สุด นอกจากนี้เรายังสังเกตการใช้แพลตตินัมในการผ่าตัดในรูปแบบของปลายสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้ในการกัดกร่อน กระบอกฉีดยาสำหรับการฉีดและการแช่ ฯลฯ

ศิลปะจิวเวลรี่ครองตำแหน่งผู้นำในฐานะผู้บริโภคแพลตตินัมในรูปของโลหะผสม การตั้งค่าอัญมณีแพลตตินัมให้ความแวววาวและน้ำบริสุทธิ์ได้ดีกว่าการตั้งค่าที่ทำจากโลหะมีค่าอื่นๆ

ในที่สุด แพลตตินัมและดาวเทียมก็จำเป็นสำหรับการถ่ายภาพ การผลิตยา (เกลือโรเดียมและรูทีเนียม) และสำหรับการเตรียมสีพอร์ซเลน (โรเดียม อิริเดียม - สีดำ แพลเลเดียม - สีเงิน) ในรูปของเกลือ

แพลตตินัมยังใช้ในการใช้งานทางทหาร เช่น สำหรับการผลิตหน้าสัมผัสที่ใช้ทำให้เกิดการระเบิดเมื่อทุ่นระเบิดระเบิด เป็นต้น

การประยุกต์ใช้แพลทินัม

การขุดแพลทินัม

สถานที่แรกในการผลิตแพลตตินัมของโลกเป็นของภูมิภาคออนแทรีโอในแคนาดา ที่นี่ในปี 1856 มีการค้นพบแหล่งแร่ทองแดง-นิกเกิล Sudbury จำนวนมาก ซึ่งประกอบด้วยแพลตตินัม ทองคำและเงิน

ก่อนสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง แพลตตินัมของแคนาดาไม่ดึงดูดความสนใจและความสนใจในทางปฏิบัติเกิดขึ้นเฉพาะในปี 1919 เมื่อเป็นผลมาจากสงครามกลางเมืองในเทือกเขาอูราล การผลิตแพลตตินัมของรัสเซียลดลงอย่างรวดเร็วและตลาดโลกเริ่มที่จะ รู้สึกขาดแคลนโลหะอันมีค่านี้อย่างมาก ตั้งแต่ปี 1919 กากตะกอนจากการผลิตทองแดง-นิกเกิลใน Sudbury ได้รับการประมวลผลอย่างละเอียดเพื่อแยกโลหะกลุ่มแพลตตินัม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากต้นทุนในการทำเหมืองแพลตตินัมและดาวเทียมที่เกี่ยวข้องนั้นต่ำมาก

รัสเซียเป็นอันดับสองของโลกในด้านการขุดทองคำขาว มีการขุดแพลตตินัมในปริมาณมากในโคลอมเบีย ประเทศที่ผลิตแพลทินัมอื่นๆ ได้แก่ เอธิโอเปียและคองโก แพลตตินัมที่สกัดโดยตรงจากดินใต้ผิวดิน เช่นเดียวกับแพลตตินัมที่ได้จากแร่นั้นต้องผ่านกระบวนการแปรรูปหรือการกลั่นแบบพิเศษ การกลั่นประกอบด้วยกระบวนการปกติที่ใช้ในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ขนาดเล็ก - การละลายการระเหยการกรองการตกตะกอน ฯลฯ จากการดำเนินการเหล่านี้ทำให้ได้รับแพลตตินัมบริสุทธิ์และดาวเทียมที่แยกจากกัน

การขุดแพลทินัม

เงินฝากแพลตตินัมในรัสเซีย

จังหวัดที่มีแพลตตินัมหลักของเทือกเขาอูราลคือเขตทางตะวันตกของหินอัคนีที่ฝังลึกซึ่งสามารถติดตามได้อย่างต่อเนื่องเป็นระยะทาง 300 กม. ในภูมิภาคเทือกเขาอูราลตอนกลาง เงินฝากแพลตตินัมในบริเวณนี้ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับหินอัคนี ระหว่างการผุกร่อนและการทำลายของหินเหล่านี้ และเมื่อผลิตภัณฑ์การผุกร่อนถูกพัดพาไปตามแม่น้ำ จะเกิดตัววางแพลตตินัมบริสุทธิ์ ซึ่งเป็นลักษณะพิเศษของเทือกเขาอูราล และได้เป็นแหล่งแพลตตินัมจำนวนมากที่ขุดได้จนถึงขณะนี้

ในพื้นที่โซนตะวันออกของหินอัคนีลึกมีแหล่งสะสมแพลตตินัมที่มีค่าน้อยกว่าจำนวนหนึ่ง ที่นี่พบแพลตตินัมร่วมกับทองคำและอิริเดียมออสไมด์ เนื่องจากการทำลายและการกัดเซาะของหินเหล่านี้ จึงมีการสร้างตัววางทองคำขาวแพลตตินัมและทองคำออสมิสต์อิริเดียมแพลตตินัมซึ่งมีคุณค่าน้อยกว่าจากมุมมองของการสกัดแพลตตินัมซึ่งเป็นเพียงส่วนผสมของทองคำที่นี่

อูราลแพลตตินัมก่อนสงครามปี 2457-2461 เกิดขึ้นเป็นที่หนึ่งในตลาดโลก ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 (จากปี 1828 ถึง 1839) ในรัสเซียเหรียญถูกสร้างขึ้นจากแพลตตินัมอูราล อย่างไรก็ตาม การสร้างเหรียญดังกล่าวหยุดลงเนื่องจากความไม่แน่นอนของอัตราแลกเปลี่ยนแพลตตินัมและการนำเข้าเหรียญปลอมเข้าสู่รัสเซีย

แม้ว่าในรัสเซียการกลั่นแพลตตินัมจะเริ่มขึ้นทันทีหลังจากการค้นพบแหล่งสะสมแพลตตินัมในเทือกเขาอูราล ก่อนการปฏิวัติ ปริมาณแพลตตินัมที่แปรรูปในประเทศของเรามีเพียง 10-13% ของโลหะที่ขุดได้ แพลตตินัมดิบและผลิตภัณฑ์กึ่งการกลั่นส่วนใหญ่ถูกส่งออกไปต่างประเทศ

ในมอสโก มีโรงกลั่นแห่งหนึ่งมานานกว่า 100 ปี โดยมีส่วนร่วมในกระบวนการแปรรูปเชิงกลของแพลตตินัมและโลหะผสมที่ผ่านการกลั่นแล้ว นอกจากนี้ยังผลิตการตี การรีด การดึงลวด เครื่องแก้วเคมี กริดอิเล็กโทรด หน้าสัมผัส ไพโรมิเตอร์ อุปกรณ์ทำความร้อนไฟฟ้า และผลิตภัณฑ์อื่นๆ

โรงกลั่นน้ำมันกรุงมอสโก

แพลตตินัม, แพลตตินัม, พอยต์ (78)

แพลตตินัม (แพลตตินัมภาษาอังกฤษ, แพลตตินัมฝรั่งเศส, แพลตตินัมเยอรมัน) อาจเป็นที่รู้จักในสมัยโบราณ คำอธิบายแรกของแพลตตินัมว่าเป็นโลหะที่ทนไฟสูงซึ่งสามารถหลอมได้ด้วยความช่วยเหลือของ "ศิลปะสเปน" เท่านั้น ถูกสร้างขึ้นโดยแพทย์ชาวอิตาลี Scalinger ในปี 1557 เห็นได้ชัดว่าในตอนนั้นเองที่โลหะนั้นได้รับชื่อ "แพลตตินัม" ” มันสะท้อนให้เห็นถึงทัศนคติที่ดูหมิ่นต่อโลหะ เป็นสิ่งที่มีประโยชน์เพียงเล็กน้อยและไม่คล้อยตามการประมวลผล คำว่า "แพลตตินัม" มาจากชื่อภาษาสเปนสำหรับแผ่นเงิน (Plata) และเป็นรูปแบบจิ๋วของคำนี้ซึ่งในภาษารัสเซียฟังดูเหมือนเงินเงิน (อ้างอิงจาก Mendeleev - เงิน) เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าคำว่าแพลตตินัมพยัญชนะกับ "พลาตา" ของรัสเซีย (การจ่าย การจ่ายเงิน ฯลฯ) และมีความหมายใกล้เคียงกัน ในศตวรรษที่ 17 แพลตตินัมถูกเรียกว่า Platina del Pinto เพราะขุดจากทรายสีทองของแม่น้ำปินโตในอเมริกาใต้ มีชื่ออื่นประเภทนี้ - Platina del Tinto จากแม่น้ำ Rio del Tinto ในแคว้นอันดาลูเซีย แพลตตินัมได้รับการอธิบายอย่างละเอียดมากขึ้นในปี 1748 โดย de Walloa นักคณิตศาสตร์ นักเดินเรือ และพ่อค้าชาวสเปน เริ่มตั้งแต่ครึ่งหลังของศตวรรษที่ 18 นักเคมีวิเคราะห์และนักเทคโนโลยีหลายคนรวมถึงนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิทยาศาสตร์เซนต์ปีเตอร์สเบิร์กเริ่มสนใจแพลตตินัมคุณสมบัติของมันวิธีการประมวลผลและการใช้งาน งานที่สำคัญที่สุดในพื้นที่นี้ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 คือการสร้างวิธีการผลิตแพลตตินัมที่อ่อนได้ (Sobolevsky, Wollaston ฯลฯ ) การค้นพบสารประกอบบางชนิด (Musin-Pushkin ฯลฯ ) และแพลตตินัม โลหะกลุ่ม

- ชุดอนันต์ของวัตถุและระบบทั้งหมดที่มีอยู่ร่วมกันในโลก คุณสมบัติทั้งหมดและความเชื่อมโยง ความสัมพันธ์และรูปแบบของการเคลื่อนไหว มันไม่เพียงรวมถึงวัตถุและร่างกายของธรรมชาติที่สังเกตได้โดยตรงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงทุกสิ่งที่ไม่ได้มอบให้กับมนุษย์ในความรู้สึกของเขาด้วย

คุณสมบัติที่สำคัญของสสารคือการเคลื่อนไหว การเคลื่อนที่ของสสารแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ที่เกิดขึ้นกับวัตถุวัตถุอันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน ในธรรมชาติ มีการสังเกตการเคลื่อนที่ประเภทต่างๆ ของสสาร: เชิงกล การสั่นและคลื่น การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอมและโมเลกุล กระบวนการสมดุลและอนินทรีย์ การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี ปฏิกิริยาเคมีและนิวเคลียร์ การพัฒนาของสิ่งมีชีวิตและชีวมณฑล

ในขั้นตอนปัจจุบันของการพัฒนาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ นักวิจัยได้แยกแยะสสารประเภทต่อไปนี้: สสาร สนามกายภาพ และสุญญากาศทางกายภาพ

สารหมายถึงสสารประเภทหลักที่มีมวลนิ่ง วัตถุวัตถุประกอบด้วย: อนุภาคมูลฐาน อะตอม โมเลกุล และวัตถุวัตถุจำนวนมากที่เกิดขึ้นจากพวกมัน คุณสมบัติของสารขึ้นอยู่กับสภาวะภายนอกและความเข้มของอันตรกิริยาของอะตอมและโมเลกุลซึ่งกำหนดสถานะต่างๆ ของการรวมตัวของสาร

สนามทางกายภาพเป็นสสารประเภทพิเศษที่รับประกันปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพของวัตถุวัสดุและระบบของพวกมัน นักวิจัยรวมถึงสนามกายภาพ: สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงโน้มถ่วง, สนามแรงนิวเคลียร์, สนามคลื่นที่สอดคล้องกับอนุภาคต่างๆ แหล่งที่มาของสนามกายภาพคืออนุภาค

สูญญากาศทางกายภาพเป็นสถานะพลังงานต่ำสุดของสนามควอนตัม คำนี้ถูกนำมาใช้ในทฤษฎีสนามควอนตัมเพื่ออธิบายกระบวนการบางอย่าง จำนวนเฉลี่ยของอนุภาค - ควอนต้าภาคสนาม - ในสุญญากาศคือศูนย์ แต่อนุภาคในสถานะกลางที่มีอยู่ในช่วงเวลาสั้น ๆ สามารถเกิดได้ในนั้น

เมื่ออธิบายระบบวัสดุ พวกเขาใช้ corpular (จาก lat. คลังข้อมูล– อนุภาค) และความต่อเนื่อง (จาก lat. ความต่อเนื่อง– ต่อเนื่อง) ทฤษฎี ต่อเนื่องทฤษฎีพิจารณาถึงกระบวนการต่อเนื่องซ้ำๆ การแกว่งที่เกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียงกับตำแหน่งเฉลี่ยที่แน่นอน เมื่อการสั่นสะเทือนแพร่กระจายในตัวกลาง คลื่นจะเกิดขึ้น ทฤษฎีการสั่นเป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ที่ศึกษารูปแบบเหล่านี้ ดังนั้นทฤษฎีต่อเนื่องจึงอธิบายกระบวนการของคลื่น นอกเหนือจากคำอธิบายคลื่น (ความต่อเนื่อง) แล้ว แนวคิดเรื่องอนุภาค - คลังข้อมูลยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย จากมุมมอง ความต่อเนื่องแนวคิดเรื่องทั้งหมดถือเป็นรูปแบบของสนามซึ่งมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอในอวกาศและหลังจากการรบกวนของสนามแบบสุ่มคลื่นก็ปรากฏขึ้นนั่นคืออนุภาคที่มีคุณสมบัติต่างกัน ปฏิกิริยาระหว่างการก่อตัวเหล่านี้นำไปสู่การปรากฏตัวของอะตอม โมเลกุล และมาโครบอดีที่ก่อตัวเป็นมาโครคอสม์ ตามเกณฑ์นี้ มีการแบ่งระดับของสสารต่อไปนี้: microworld, macroworld และ megaworld

พิภพเล็กเป็นพื้นที่ของวัตถุขนาดเล็กมากที่ไม่สามารถสังเกตได้โดยตรง ซึ่งคำนวณในช่วงตั้งแต่ 10 -8 ถึง 10 -16 ซม. และอายุการใช้งานอยู่ระหว่างอนันต์ถึง 10 -24 วินาที นี่คือโลกตั้งแต่อะตอมไปจนถึงอนุภาคมูลฐาน ทั้งหมดนี้มีทั้งคุณสมบัติเป็นคลื่นและทางร่างกาย

มาโครเวิลด์– โลกของวัตถุทางวัตถุมีขนาดที่สมส่วนกับบุคคล ในระดับนี้ ปริมาณเชิงพื้นที่จะวัดจากมิลลิเมตรถึงกิโลเมตร และเวลาจากวินาทีถึงปี โลกมาโครเป็นตัวแทนจากโมเลกุลขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นสสารที่อยู่ในสถานะต่างๆ ของการรวมตัวกัน สิ่งมีชีวิต มนุษย์ และผลิตภัณฑ์จากกิจกรรมของพวกมัน

เมกะเวิลด์– ทรงกลมที่มีขนาดและความเร็วของจักรวาลขนาดมหึมา ระยะทางซึ่งวัดเป็นหน่วยทางดาราศาสตร์ (1 AU = 8.3 นาทีแสง) ปีแสง (1 ปีแสง = 10 ล้านล้านกิโลเมตร) และพาร์เซก (1 ชิ้น = 30 ล้านล้านกิโลเมตร) และอายุของวัตถุในอวกาศคือล้านและพันล้านปี ระดับนี้รวมถึงวัตถุวัตถุที่ใหญ่ที่สุด ได้แก่ ดาวเคราะห์และระบบของมัน ดาวฤกษ์ กาแล็กซีและกระจุกของพวกมันที่ก่อตัวเป็นดาราจักรเมตากาแล็กซี

การจำแนกประเภทของอนุภาคมูลฐาน

อนุภาคมูลฐานเป็นองค์ประกอบโครงสร้างหลักของไมโครเวิลด์ อนุภาคมูลฐานก็ได้ คอมโพสิต(โปรตอน นิวตรอน) และ ไม่ใช่คอมโพสิต(อิเล็กตรอน นิวตริโน โฟตอน) จนถึงปัจจุบัน มีการค้นพบอนุภาคและปฏิปักษ์มากกว่า 400 ชนิด อนุภาคมูลฐานบางชนิดมีคุณสมบัติที่ผิดปกติ ดังนั้นจึงเชื่อกันมานานแล้วว่าอนุภาคนิวตริโนไม่มีมวลนิ่ง ในยุค 30 ศตวรรษที่ XX เมื่อศึกษาการสลายตัวของเบต้า พบว่าการกระจายพลังงานของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากนิวเคลียสกัมมันตภาพรังสีเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ตามมาจากสิ่งนี้ว่ากฎการอนุรักษ์พลังงานไม่เป็นที่พอใจหรือนอกเหนือจากอิเล็กตรอนแล้ว อนุภาคที่ตรวจจับได้ยากซึ่งคล้ายกับโฟตอนที่มีมวลนิ่งเป็นศูนย์ก็ถูกปล่อยออกมาเพื่อพาพลังงานส่วนหนึ่งออกไป นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่ามันคือนิวตริโน อย่างไรก็ตาม มีความเป็นไปได้ที่จะตรวจพบนิวตริโนด้วยการทดลองเฉพาะในปี 1956 ในการติดตั้งใต้ดินขนาดใหญ่เท่านั้น ความยากในการตรวจจับอนุภาคเหล่านี้อยู่ที่ความจริงที่ว่าการจับอนุภาคนิวตริโนเกิดขึ้นน้อยมากเนื่องจากมีความสามารถในการทะลุทะลวงสูง ในระหว่างการทดลอง พบว่ามวลที่เหลือของนิวตริโนไม่เท่ากับศูนย์ แม้ว่าจะไม่แตกต่างจากศูนย์มากนักก็ตาม ปฏิปักษ์ยังมีคุณสมบัติที่น่าสนใจอีกด้วย พวกมันมีลักษณะหลายอย่างเหมือนกันกับอนุภาค (มวล การหมุน อายุการใช้งาน ฯลฯ) แต่มีความแตกต่างกันในเรื่องสัญญาณของประจุไฟฟ้าหรือลักษณะอื่น ๆ

ในปี พ.ศ. 2471 พี. ดิแรก ทำนายการมีอยู่ของปฏิภาคของอิเล็กตรอน ซึ่งก็คือโพซิตรอน ซึ่งถูกค้นพบโดยซี. แอนเดอร์สันในอีกสี่ปีต่อมาโดยเป็นส่วนหนึ่งของรังสีคอสมิก อิเล็กตรอนและโพซิตรอนไม่ใช่อนุภาคคู่คู่เดียวเท่านั้น อนุภาคมูลฐานทั้งหมด ยกเว้นอนุภาคที่เป็นกลาง มีปฏิปักษ์ในตัวเอง เมื่ออนุภาคและปฏิอนุภาคชนกัน มันจะทำลายล้าง (จาก lat. การทำลายล้าง- การเปลี่ยนแปลงเป็นความว่างเปล่า) - การเปลี่ยนแปลงของอนุภาคมูลฐานและปฏิอนุภาคไปเป็นอนุภาคอื่น จำนวนและประเภทของอนุภาคที่กำหนดโดยกฎหมายอนุรักษ์ ตัวอย่างเช่น ผลจากการทำลายล้างคู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอน โฟตอนจึงถือกำเนิดขึ้น จำนวนอนุภาคมูลฐานที่ตรวจพบจะเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ในเวลาเดียวกัน การค้นหายังคงดำเนินต่อไปสำหรับอนุภาคพื้นฐานที่อาจเป็นส่วนสำคัญในการสร้างอนุภาคที่รู้จัก สมมติฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ของอนุภาคประเภทนี้เรียกว่าควาร์กถูกหยิบยกขึ้นมาในปี พ.ศ. 2507 โดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน เอ็ม. เกล-แมน (รางวัลโนเบล พ.ศ. 2512)

อนุภาคมูลฐานมีลักษณะเฉพาะหลายประการ ลักษณะเด่นอย่างหนึ่งของควาร์กคือพวกมันมีประจุไฟฟ้าเป็นเศษส่วน ควาร์กสามารถเชื่อมต่อถึงกันได้เป็นคู่และแฝดสาม การรวมกันของสามควาร์กรูปแบบ แบริออน(โปรตอนและนิวตรอน) ควาร์กไม่ได้ถูกพบในสถานะอิสระ อย่างไรก็ตาม แบบจำลองควาร์กทำให้สามารถระบุจำนวนควอนตัมของอนุภาคมูลฐานหลายชนิดได้

อนุภาคมูลฐานถูกจำแนกตามเกณฑ์ต่อไปนี้: มวลอนุภาค ประจุไฟฟ้า ประเภทของปฏิกิริยาทางกายภาพที่อนุภาคมูลฐานมีส่วนร่วม อายุการใช้งานของอนุภาค การหมุน ฯลฯ

ขึ้นอยู่กับมวลที่เหลือของอนุภาค (มวลนิ่งของมันซึ่งถูกกำหนดโดยสัมพันธ์กับมวลที่เหลือของอิเล็กตรอนซึ่งถือว่าเบาที่สุดในบรรดาอนุภาคทั้งหมดที่มีมวล) สิ่งต่อไปนี้มีความโดดเด่น:

ภาพถ่าย- อนุภาคที่ไม่มีมวลนิ่งและเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง)

เลปโทส– แสง) – อนุภาคแสง (อิเล็กตรอนและนิวตริโน)

เมโส– ตัวกลาง) – อนุภาคตัวกลางที่มีมวลตั้งแต่หนึ่งถึงพันอิเล็กตรอน (ไพ-มีซอน, คา-เมซอน ฯลฯ)

แบรี่ส์– หนัก) – อนุภาคหนักที่มีมวลมากกว่าพันเท่าของมวลอิเล็กตรอน (โปรตอน นิวตรอน ฯลฯ)

ขึ้นอยู่กับประจุไฟฟ้ามีดังนี้:

มีอนุภาคที่มีประจุเป็นเศษส่วน - ควาร์กโดยคำนึงถึงประเภทของปฏิสัมพันธ์พื้นฐานที่อนุภาคมีส่วนร่วม ได้แก่:

ความกังวลใจ– ใหญ่, แข็งแรง), มีส่วนร่วมในการโต้ตอบทางแม่เหล็กไฟฟ้า, แรงและอ่อนแอ;

– ผู้ให้บริการปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง โบซอนเวกเตอร์ระดับกลางเป็นพาหะของอันตรกิริยาที่อ่อนแอ)

ขึ้นอยู่กับอายุการใช้งาน อนุภาคจะถูกแบ่งออกเป็นเสถียร กึ่งเสถียร และไม่เสถียร อนุภาคมูลฐานส่วนใหญ่ไม่เสถียร อายุการใช้งานคือ 10 -10 -10 -24 วินาที อนุภาคเสถียรไม่สลายตัวเป็นเวลานาน พวกมันสามารถดำรงอยู่ได้ตั้งแต่อนันต์จนถึง 10 -10 วินาที อนุภาคที่เสถียร ได้แก่ โฟตอน นิวตริโน โปรตอน และอิเล็กตรอน อนุภาค Quasistable จะสลายตัวอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าและปฏิกิริยาที่อ่อนแอ หรือเรียกอีกอย่างว่าการสั่นพ้อง อายุการใช้งานคือ 10 -24 -10 -26 วิ

คนส่วนใหญ่สามารถตั้งชื่อสถานะคลาสสิกของสสารสามสถานะได้อย่างง่ายดาย ได้แก่ ของเหลว ของแข็ง และก๊าซ ผู้ที่สนใจเรื่องฟิสิกส์แม้แต่น้อยก็จะเพิ่มพลาสมาในรายการนี้ แต่ในความเป็นจริงแล้ว ในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ได้ขยายรายการสถานะที่เป็นไปได้ของสสารออกไปอย่างมีนัยสำคัญ วันนี้มีอย่างน้อยสิบคน

1. ร่างกายอสัณฐาน

ของแข็งอสัณฐานเป็นส่วนย่อยที่ผิดปกติของสถานะของแข็งที่ทราบของสสาร ในวัตถุของแข็งปกติ โมเลกุลมีการจัดระเบียบสูงและไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ สิ่งนี้ทำให้ของแข็งมีความหนืดสูงซึ่งเป็นตัวชี้วัดความต้านทาน ในทางกลับกัน ในของเหลว โครงสร้างโมเลกุลไม่เป็นระเบียบ ซึ่งทำให้โมเลกุลเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ และของเหลวจะมีรูปทรงของภาชนะที่เทลงไป

ของแข็งอสัณฐานอยู่กึ่งกลางระหว่างสถานะทั้งสองของสสาร ในระหว่างกระบวนการที่เรียกว่า vitrification ของเหลวจะเย็นลงและความหนืดจะเพิ่มขึ้นจนถึงจุดที่ไม่ไหลเหมือนของเหลวอีกต่อไป แต่โมเลกุลของมันยังคงไม่เป็นระเบียบและไม่ก่อให้เกิดโครงสร้างผลึกเหมือนของแข็งปกติ ตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดของของแข็งอสัณฐานคือแก้ว

2. ของไหลวิกฤตยิ่งยวด

การเปลี่ยนเฟสส่วนใหญ่จากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งเกิดขึ้นที่อุณหภูมิและความดันที่แน่นอน เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะเปลี่ยนของเหลวให้เป็นก๊าซในที่สุด อย่างไรก็ตาม เมื่อความดันเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ ของเหลวจะกลายเป็นวิกฤตยิ่งยวดซึ่งมีคุณสมบัติของทั้งก๊าซและของเหลวแทน ตัวอย่างเช่น ของไหลวิกฤตยิ่งยวดสามารถผ่านของแข็งเช่นก๊าซ แต่ก็สามารถทำหน้าที่เป็นตัวทำละลายเหมือนของเหลวได้เช่นกัน สิ่งที่น่าสนใจคือของไหลวิกฤตยิ่งยวดสามารถมีคุณสมบัติส่วนใหญ่ของก๊าซหรือของเหลวได้ ขึ้นอยู่กับการรวมกันของความดันและอุณหภูมิ

3. สสารเสื่อมโทรม

ของแข็งอสัณฐานมีอยู่แม้บนโลก แต่สสารเสื่อมจะมีอยู่ในดาวฤกษ์บางประเภทเท่านั้น สสารดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อรูปร่างและความเสถียรไม่ได้ถูกกำหนดโดยอุณหภูมิเหมือนบนโลก แต่โดยหลักการควอนตัมที่ซับซ้อน เช่น หลักการกีดกันของเพาลี ด้วยเหตุนี้ รูปร่างของสารที่เสื่อมสภาพจึงยังคงอยู่ แม้ว่าอุณหภูมิของสารจะลดลงเหลือศูนย์สัมบูรณ์ก็ตาม

เป็นที่ทราบกันดีว่าสสารเสื่อมมีสองประเภทหลัก: สสารเสื่อมของอิเล็กตรอนและสสารเสื่อมนิวตรอน สสารที่ทำให้อิเล็กตรอนเสื่อมสภาพมีอยู่ในดาวแคระขาวเป็นส่วนใหญ่ โดยมีมวลของดาวฤกษ์น้อยกว่ามวลดวงอาทิตย์ของเรา 1.44 เท่า หากดาวฤกษ์มีมวลมากกว่าขีดจำกัดนี้ (เรียกว่าขีดจำกัดจันทรเศขา) มันก็จะยุบตัวเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ และในหลุมดำ สสารก็จะถูกเปลี่ยนให้อยู่ในรูปแบบที่สลายนิวตรอน นิวตรอนอิสระ (ไม่ถูกผูกมัดในนิวเคลียสของอะตอม) โดยทั่วไปจะมีครึ่งชีวิต 10.3 นาที และในแกนกลางของดาวนิวตรอน นิวตรอนมีอยู่นอกนิวเคลียส ก่อตัวเป็นสสารที่เสื่อมสภาพของนิวตรอน

4. สารซุปเปอร์ฟลูอิด

จากดวงดาวอันไกลโพ้น เรากลับมายังโลกเพื่อหารือเกี่ยวกับภาวะไหลยิ่งยวด ซุปเปอร์ฟลูอิดเป็นสถานะของสสารที่มีอยู่เมื่อไอโซโทปบางชนิดของฮีเลียม รูบิเดียม และลิเธียมถูกทำให้เย็นจนใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ ที่พบมากที่สุดคือฮีเลียมเหลวยิ่งยวด เมื่อฮีเลียมถูกทำให้เย็นลงถึงจุดที่เรียกว่าแลมบ์ดา - 2.17 องศาเคลวิน ส่วนหนึ่งของของเหลวจะกลายเป็นของเหลวยิ่งยวด ในกรณีนี้ อะตอมของฮีเลียมจะมีปฏิกิริยาต่อกันเพื่อให้อะตอมยังคงเป็นของเหลวจนถึงศูนย์สัมบูรณ์

นอกจากนี้สารในสถานะนี้ยังมีคุณสมบัติที่แปลกมากอีกด้วย ของเหลวซุปเปอร์ฟลูอิดที่วางอยู่ในหลอดทดลองเริ่มคืบคลานขึ้นไปด้านข้างของหลอดทดลอง ดูเหมือนจะฝืนกฎแรงโน้มถ่วงและแรงตึงผิว ในเวลาเดียวกัน การรักษาฮีเลียมเหลวเป็นเรื่องยากอย่างไม่น่าเชื่อ เพราะมันซึมผ่านรูพรุนที่เล็กที่สุด ตัวอย่างเช่น จากกระติกน้ำร้อนมาตรฐาน มันจะ "หายไปอย่างลึกลับ" ในเวลาไม่กี่นาที

5. คอนเดนเสทโบส-ไอน์สไตน์

คอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์น่าจะเป็นรูปแบบหนึ่งของสสารที่ยังไม่มีใครสำรวจและเข้าใจยากที่สุด ก่อนอื่นคุณต้องเข้าใจว่าโบซอนและเฟอร์มิออนคืออะไร เฟอร์มิออนเป็นอนุภาคที่มีการหมุนรอบตัวเองเพียงครึ่งจำนวนเต็ม เช่น ควาร์กและเลปตัน อนุภาคเหล่านี้เป็นไปตามหลักการของเพาลี ซึ่งทำให้เกิดสสารที่เสื่อมสภาพทางอิเล็กทรอนิกส์ขึ้น

โบซอนเป็นอนุภาคที่มีค่าการหมุนเป็นจำนวนเต็ม และโบซอนหลายตัวสามารถรับสถานะควอนตัมเดียวกันได้ โบซอนรวมถึงอนุภาคใดๆ ที่มีประจุพลังงาน (เช่น โฟตอน) ในช่วงทศวรรษที่ 1920 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ซึ่งต่อยอดผลงานของนักฟิสิกส์ชาวอินเดีย โบส ได้เสนอการมีอยู่ของสสารรูปแบบใหม่โดยอาศัยโบซอนที่ถูกทำให้เย็นลงจนมีอุณหภูมิใกล้เคียงกับศูนย์สัมบูรณ์ (น้อยกว่าหนึ่งในล้านของระดับเหนือศูนย์สัมบูรณ์)

คอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์มีความคล้ายคลึงกับของเหลวยิ่งยวดมาก แต่มีคุณสมบัติเฉพาะของตัวเอง สิ่งที่น่าตกใจที่สุดคือ BEC สามารถชะลอความเร็วแสงจากความเร็วปกติที่ 300,000 เมตรต่อวินาทีได้ ในปี 1998 เลน ฮาว นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดสามารถชะลอแสงให้เหลือเพียง 60 กิโลเมตรต่อชั่วโมงโดยการยิงลำแสงเลเซอร์ผ่านตัวอย่าง BEC รูปทรงซิการ์ ในการทดลองต่อมา ทีมงานของฮาวสามารถหยุดแสงในบีอีซีได้อย่างสมบูรณ์

6. โลหะของ Jahn-Teller

นักวิจัยสามารถสร้างสารดังกล่าวได้สำเร็จในปี 2558 เท่านั้น หากการทดลองของพวกเขาได้รับการยืนยันจากห้องปฏิบัติการอื่น โลกอาจเปลี่ยนแปลงได้ เนื่องจากโลหะของ Jahn-Teller มีคุณสมบัติเป็นทั้งฉนวนและตัวนำยิ่งยวดในเวลาเดียวกัน ในโลหะซึ่งตั้งชื่อตามเอฟเฟกต์ Jahn-Teller ความดันสามารถเปลี่ยนรูปทรงเรขาคณิตของโมเลกุลให้เป็นรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ใหม่ได้ พูดง่ายๆ ก็คือ สารที่ได้สามารถเปลี่ยนสถานะเป็นตัวนำ ฉนวน โลหะ และวัสดุแม่เหล็กได้อย่างง่ายดาย คุณสมบัติของวัสดุดังกล่าวจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างอะตอมในโครงตาข่ายคริสตัล ระยะทางเปลี่ยนไปโดยใช้แรงกด แต่ไม่ใช่กลไกธรรมดา แต่เป็นเคมี

7. สสารโฟตอน

เชื่อกันว่าโฟตอนเป็นอนุภาคไม่มีมวลซึ่งไม่มีปฏิกิริยาต่อกันมานานหลายทศวรรษ อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิจัยได้ค้นพบวิธีใหม่ๆ ในการให้มวลแสง และยังได้สร้าง "โมเลกุลแสง" ที่กระเด้งออกจากกันและสร้างพันธะระหว่างกัน นี่เป็นก้าวแรกในการสร้างไลท์เซเบอร์ของ Star Wars

8. ภาวะความเป็นเนื้อเดียวกันไม่เป็นระเบียบ

เมื่อพยายามเปลี่ยนสสารให้เป็นสถานะใหม่ของสสาร นักวิทยาศาสตร์จะพิจารณาโครงสร้างของสสารตลอดจนคุณสมบัติของสสาร ในปี พ.ศ. 2546 ซัลวาทอเร ทอร์ควาโต และแฟรงก์ สติลลิงเจอร์ แห่งมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน เสนอสภาวะใหม่ของสสารที่เรียกว่า ภาวะเนื้อเดียวกันไม่เป็นระเบียบ สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือพวกเขาค้นพบสถานะใหม่ของสสารหลังจากศึกษาตาไก่อย่างละเอียด

ปรากฎว่าเซลล์ในเรตินาของตาไก่นั้นตั้งอยู่อย่างวุ่นวาย แต่ในขณะเดียวกันก็เท่ากัน สารในสถานะดังกล่าวจะแสดงคุณสมบัติของของเหลวและคริสตัลไปพร้อมๆ กัน ดูเหมือนว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้เฉพาะในสถานะของพลาสมา แต่ธรรมชาติกลับกลายเป็นว่าฉลาดแกมโกงมากขึ้น สันนิษฐานว่าการค้นพบดังกล่าวสามารถช่วยในการพัฒนาอุปกรณ์ที่เป็นนวัตกรรมพื้นฐานในการส่งผ่านแสงได้

9. ของเหลวสายสุทธิ

สถานะของสสารในสุญญากาศอวกาศเป็นอย่างไร? คนส่วนใหญ่ไม่ได้คิดอะไรมากกับคำถามนี้ แต่ในทศวรรษที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ของ MIT Xiao Gang-Wen Jiabao และ Michael Levine จาก Harvard ได้เสนอสถานะใหม่ของสสารสมมุติฐานที่อาจเป็นกุญแจสำคัญในการค้นพบอนุภาคมูลฐานที่มีขนาดเล็กกว่า อิเล็กตรอน

ย้อนกลับไปในช่วงกลางทศวรรษที่ 90 นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งได้ประกาศความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของสิ่งที่เรียกว่า "อนุภาคกึ่ง" เนื่องจากในระหว่างการทดลองอิเล็กตรอนจะผ่านระหว่างเซมิคอนดักเตอร์สองตัว สิ่งนี้ทำให้เกิดความปั่นป่วนค่อนข้างมาก เนื่องจากอนุภาคควาซิพพาร์ติเคิลทำหน้าที่ราวกับว่าพวกมันมีประจุเป็นเศษส่วน ซึ่งถือว่าเป็นไปไม่ได้ในวิชาฟิสิกส์ จากข้อมูลเหล่านี้ ทีมงานแนะนำว่าอิเล็กตรอนไม่ใช่อนุภาคพื้นฐานของจักรวาล และมีอนุภาคพื้นฐานอีกมากมายที่มนุษย์ยังไม่ได้ค้นพบ ผลงานของพวกเขาได้รับรางวัลโนเบล แต่ต่อมาถูกค้นพบว่าผลลัพธ์มีสาเหตุมาจากข้อผิดพลาดในการทดลอง

แนวคิดเรื่อง "อนุภาคเสมือน" ถูกข้องแวะ แต่นักวิจัยบางคนก็ไม่ได้ละทิ้งมันไปโดยสิ้นเชิง เหวิน เจียเป่าและเลวินยังคงทำงานเกี่ยวกับ "อนุภาคกึ่ง" ต่อไป และเสนอการมีอยู่ของสถานะใหม่ของสสารที่เรียกว่าของเหลวตาข่ายสุทธิ ซึ่งคุณสมบัติหลักคือการพัวพันกับควอนตัม ในรายงานของพวกเขา Wen Jiabao และ Levin ระบุว่าอวกาศเต็มไปด้วยเครือข่ายสตริงของอนุภาคย่อยอะตอมที่พันกัน

10. พลาสมาควาร์ก-กลูออน

ในตอนแรก จักรวาลอยู่ในสถานะของสสารที่แตกต่างไปจากที่เป็นอยู่ในปัจจุบันอย่างสิ้นเชิง เชื่อกันว่าไม่มีควาร์กอิสระในธรรมชาติ แต่ทันทีหลังจากบิ๊กแบง ควาร์กอิสระและกลูออนก็ดำรงอยู่เป็นเวลาหนึ่งมิลลิวินาที ในช่วงเวลานี้ อุณหภูมิของจักรวาลสูงมากจนควาร์กและกลูออนมีปฏิสัมพันธ์กัน

ในช่วงเวลานี้ จักรวาลประกอบด้วยพลาสมาควาร์ก-กลูออนร้อนทั้งหมด พลาสมาควาร์ก-กลูออนเป็นสถานะของสสารซึ่งควาร์กและกลูออนที่มีสีปล่อยออกมาก่อตัวเป็นตัวกลางต่อเนื่อง (โครโมพลาสซึม) และยังสามารถแพร่กระจายในนั้นในลักษณะอนุภาคกึ่งอิสระ สิ่งที่เรียกว่า "การนำสี" เกิดขึ้น ซึ่งคล้ายกับค่าการนำไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในพลาสมาอิเล็กตรอนไอออนทั่วไป

หนึ่งในการค้นพบล่าสุดคือเหล็กกล้าในกลุ่มดาวหงส์

วัตถุประสงค์ของการศึกษาวิทยาศาสตร์กายภาพ ได้แก่ สสาร คุณสมบัติ และรูปแบบโครงสร้างที่ประกอบเป็นโลกรอบตัวเรา ตามแนวคิดของฟิสิกส์ยุคใหม่ สสารมีสองประเภท: สสารและสนาม- สสารคือสสารชนิดหนึ่งที่ประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานที่มีมวล อนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่มีคุณสมบัติทั้งหมดคือโมเลกุลประกอบด้วยอะตอม ตัวอย่างเช่น โมเลกุลของน้ำประกอบด้วยไฮโดรเจน 2 อะตอมและออกซิเจน 1 อะตอม อะตอมทำมาจากอะไร? ทุกอะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนที่มีประจุลบซึ่งเคลื่อนที่ไปรอบๆ นิวเคลียส (รูปที่ 21.1)

ขนาดอิเล็กตรอนสูงถึง

ในทางกลับกัน นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน

คุณสามารถถามคำถามต่อไปนี้ โปรตอนและนิวตรอนทำมาจากอะไร? คำตอบนั้นรู้แล้ว - จากควาร์ก แล้วอิเล็กตรอนล่ะ? วิธีการศึกษาโครงสร้างของอนุภาคสมัยใหม่ไม่อนุญาตให้ตอบคำถามนี้

เอ็ม. ฟาราเดย์แนะนำสาขาที่เป็นความจริงทางกายภาพ (กล่าวคือ สสารประเภทหนึ่ง) เป็นครั้งแรก เขาแนะนำว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างร่างกายเกิดขึ้นผ่านสสารชนิดพิเศษซึ่งเรียกว่าสนาม

สนามกายภาพใดๆ ทำให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคของสสารบางประเภท พบได้ในธรรมชาติ ปฏิสัมพันธ์หลักสี่ประเภท: แม่เหล็กไฟฟ้า, แรงโน้มถ่วง, แรงและอ่อน

ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าถูกสังเกตระหว่างอนุภาคที่มีประจุ ในกรณีนี้ แรงดึงดูดและแรงผลักเป็นไปได้

ปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วงซึ่งเป็นการสำแดงหลักซึ่งเป็นกฎแห่งความโน้มถ่วงสากลนั้นแสดงออกมาในการดึงดูดของร่างกาย

พลังที่แข็งแกร่งคืออันตรกิริยาระหว่างแฮดรอน รัศมีการออกฤทธิ์อยู่ในลำดับ m นั่นคือตามลำดับขนาดของนิวเคลียสของอะตอม

สุดท้ายนี้ ปฏิสัมพันธ์สุดท้ายคือปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ ซึ่งอนุภาคที่เข้าใจยากอย่างนิวตริโนทำปฏิกิริยากับสสาร ในการบินผ่านอวกาศ ชนกับโลก มันจะเจาะทะลุมันเข้าไป ตัวอย่างของกระบวนการที่ปฏิกิริยาที่อ่อนแอแสดงออกมาคือการสลายตัวของบีตาของนิวตรอน

ทุกสาขามีมวลเท่ากับศูนย์ คุณลักษณะของสนามคือการซึมผ่านของสนามและสารอื่นๆ สนามเป็นไปตามหลักการของการซ้อนทับ ทุ่งนาประเภทเดียวกันเมื่อซ้อนทับกันสามารถเสริมกำลังหรือทำให้กันและกันอ่อนแอลงได้ ซึ่งเป็นไปไม่ได้เลย

อนุภาคคลาสสิก (จุดวัสดุ) และสนามฟิสิกส์ต่อเนื่องเป็นองค์ประกอบที่ใช้ประกอบภาพทางกายภาพของโลกในทฤษฎีคลาสสิก อย่างไรก็ตาม ภาพสองภาพของโครงสร้างของสสารกลับกลายเป็นว่ามีอายุสั้น: สสารและสนามถูกรวมเข้าเป็นแนวคิดเดียวของสนามควอนตัม ตอนนี้ทุกอนุภาคกลายเป็นควอนตัมของสนาม ซึ่งเป็นสถานะพิเศษของสนาม ในทฤษฎีสนามควอนตัมไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างสุญญากาศและอนุภาค ความแตกต่างระหว่างสองสถานะคือความเป็นจริงทางกายภาพที่เหมือนกัน ทฤษฎีสนามควอนตัมแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเหตุใดอวกาศจึงเป็นไปไม่ได้หากไม่มีสสาร “ความว่างเปล่า” เป็นเพียงสถานะพิเศษของสสาร และอวกาศเป็นรูปแบบหนึ่งของการดำรงอยู่ของสสาร

ดังนั้นการแบ่งสสารออกเป็นสนามและสสารเนื่องจากสสารสองประเภทนั้นมีเงื่อนไขและสมเหตุสมผลภายใต้กรอบของฟิสิกส์คลาสสิก