Фундаментальная основа Вселенной: физики рассказали, соприкасаются ли атомы друг с другом

Из атомов, которые являются фундаментальным строительным блоком материи состоит все в известной нам во Вселенной. Все, что мы видим вокруг, состоит из атомов и конечно же люди. Но соприкасаются ли атомы когда-либо друг с другом? Как и в случае с большинством тем в атомной физике, ответ сложнее, чем можно представить, пишет Live Science.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Для начала нужно определить, что физики подразумевают под соприкосновением атомов друг с другом. По словам физика Кристофер Бэрда из Техасского университета A&M, США, под соприкосновением двух объектов обычно подразумевается то, четко определенная внешняя поверхность одного объекта находится в том же месте, что и четко определенная внешняя поверхность другого объекта. Но в атомном масштабе такой тип соприкосновения не имеет смысла, ведь у атомов нет четко определенных внешних поверхностей.

Состав атома

Атом не является ни твердым объектом, ни наименьшей частицей. Атом сам состоит из частиц, которые взаимодействуют между собой. Атом состоит из ядра, которое окружает облако из электронов, которые вращаются вокруг ядра. Ядро атома состоит из таких элементарных частиц, как протоны нейтроны. Они в свою очередь состоят из еще более мелких частиц: кварков и глюонов.

В атомах разных химических элементов находится разное количество протонов, нейтронов и электронов. Например, в атоме водорода нет нейтронов, но есть один протон и один электрон. А атом урана состоит из 92 протонов, 92 электронов. Количество нейтронов, максимум 146, в атоме урана завсит от того, какой это изотоп данного химического элемента.

Как прикасаются атомы друг к другу?

По словам Бэрда, облако из электронов в атоме усложняет определение точной границы, где происходит соприкосновение атомов. Поэтому соприкосновением атомов стоит считать точку, которая запускает физический или химический эффект, такой как создание химических связей. Такая точка возникает, когда происходит сильное пресечение облаков из электронов в разных атомах. Если точнее, то для возникновения физических или химических эффектов нужно пересечение орбиталей электронов одного атома с орбиталями электронов другого.

Подобное "соприкосновение" атомов происходит в результате влияния разных сил, в том числе электромагнетизма, гравитации и квантовой механики.

Прикосновение атомов в укорителе частиц

Физик Чжицюань Сан из Массачусетского технологического института, США, говорит, что существует и другая форма соприкосновения атомов друг с другом. Она возникает, когда элементарные частицы сталкиваются друг с другом на очень высокой скорости в ускорителе частиц, например, в Большом адронном коллайдере.

Сан объясняет, что, когда атомы сталкиваются друг с другом с достаточно высокой энергией, так что их облака из электронов пересекаются, ядра атомов подвергаются упругим или неупругим столкновениям.

Во время упругого столкновения ядро атома ​​просто меняет направление и снова находит свои электроны и становится тем же атомом, которым оно было. Во время неупругого столкновения ядро распадается на протоны и нейтроны, и они могут образовывать другие ядра.

По словам Бэрда, даже если атомы не соприкасаются друг с другом так, как мы это можем себе представить на примере обычных предметов, все же соприкосновение атомов являются основой мира, состоящего из материи.

Без соприкосновения атомов наша реальность была бы другой

Если бы атомы тех или иных привычных нам предметов не соприкасались с помощью химических связей, то эти предметы не смогли бы удерживать свою форму. Все материальные эффекты возникают из-за какой-либо формы соприкосновения атомов, включая химические реакции, вибрации, звуковые волны, тепло и так далее, говорит Бэрд.

Как уже писал Фокус, на близкой к нам, похожей на Землю планете обнаружили то, чего раньше никогда не видели. Предполагалось, что одна из планет в системе TRAPPIST-1 не может иметь атмосферу, но новые данные опровергают это.

Также Фокус писал о том, что физики заявили о том, что им удалось подтвердить существование давно предсказанной необычной формы материи. Квантовая спиновая жидкость представляет собой одно из магнитных состояний материй.