पांच अप्रत्याशित और महान खोजों के भौतिकी

जब आप को पढ़ाने के वैज्ञानिक विधि के साथ, आप का पालन करने के लिए एक सावधान प्रक्रिया के बारे में एक विचार प्राप्त एक प्राकृतिक घटना है हमारे ब्रह्मांड के. शुरू, विचारों के साथ प्रयोग, परीक्षण विचार या खंडन, यह परिणाम पर निर्भर करता है. लेकिन वास्तविक जीवन में, सब कुछ बहुत अधिक जटिल है । कभी कभी आप खर्च करते हैं एक प्रयोग और उसके परिणामों से अलग हैं, क्या आप की उम्मीद है. कभी कभी एक उपयुक्त स्पष्टीकरण की आवश्यकता है, की एक मिसाल है, जो कल्पना से परे चला जाता है तार्किक निर्णय के किसी भी व्यक्ति को उचित है । आज के भौतिक जगत में काफी अच्छी तरह से समझ है, लेकिन कहानी की कैसे हम इस जगह के लिए, आश्चर्य से भरा है । इससे पहले कि आप कर रहे हैं पांच महान खोजों में की गई अप्रत्याशित तरीके से.

जब गिरी दुर्घटनाओं से बंदूक के पीछे करने के लिए ट्रक के साथ वास्तव में एक ही गति के रूप में चलती वेग फेंकने के शून्य है. यदि यह प्रकाश है, यह हमेशा चाल प्रकाश की गति से.

प्रकाश की गति से बदल नहीं है त्वरण के दौरान प्रकाश के स्रोत

कल्पना कीजिए कि आप गेंद फेंक के रूप में दूर के रूप में संभव है. पर निर्भर करता है कि क्या खेल खेलते हैं, गेंद को त्वरित किया जा सकता करने के लिए 150 किमी/घंटा की रफ्तार का उपयोग कर हथियारों के बल. अब कल्पना कीजिए कि आप कर रहे हैं पर एक ट्रेन आगे बढ़ रहा है कि अविश्वसनीय रूप से तेजी से: 450 किमी/घंटा की रफ्तार अगर आप गेंद ड्रॉप से एक ट्रेन चलती है, एक ही दिशा में कितनी तेजी से होगा गेंद ले जाएँ? सिर्फ योग वेग: 600 किमी/घंटा की रफ्तार यही जवाब है । अब कल्पना कीजिए कि बजाय के लिए होने के लिए गेंद फेंक, आप का उत्सर्जन प्रकाश की एक किरण है । जोड़ने के लिए प्रकाश की गति की गति को प्रशिक्षित करने और एक प्रतिक्रिया मिल जाएगा कि… पूरी तरह से गलत है ।

यह केंद्रीय विचार के विशेष सापेक्षता के सिद्धांत है, लेकिन वास्तविक उद्घाटन नहीं किया था और अल्बर्ट आइंस्टीन Michelson 1880 के दशक में. और कोई बात नहीं आप का उत्पादन होगा प्रकाश की एक किरण की दिशा में पृथ्वी के आंदोलन या सीधा करने के लिए इस दिशा में. प्रकाश हमेशा के लिए चले गए के साथ एक ही गति: , प्रकाश की गति में वैक्यूम है. Michelson विकसित किया गया है अपने interferometer को मापने के लिए गति का पृथ्वी के आकाश के माध्यम से, और इसके बजाय के लिए मार्ग प्रशस्त किया सापेक्षता. अपने नोबेल पुरस्कार 1907 में बन गया सबसे प्रसिद्ध के इतिहास में शून्य परिणाम और सबसे महत्वपूर्ण विज्ञान के इतिहास में.

99.9% के द्रव्यमान का एक परमाणु में केंद्रित है एक अविश्वसनीय रूप से घने कोर

20 वीं सदी में, वैज्ञानिकों ने माना जाता है कि परमाणुओं से बना रहे हैं पाली के नकारात्मक आरोप लगाया इलेक्ट्रॉनों (भरवां केक) में संलग्न एक सकारात्मक आरोप लगाया पर्यावरण (केक), भरता है, जो पूरे अंतरिक्ष. इलेक्ट्रॉनों बंद फाड़ा जा सकता है या हटा दिया, जो बताते हैं कि घटना के स्थैतिक बिजली. साल के लिए, समग्र मॉडल के एटम में एक सकारात्मक आरोप लगाया सब्सट्रेट, थॉम्पसन स्वीकार कर लिया गया है । जबकि अर्नेस्ट रदरफोर्ड का फैसला किया है नहीं यह जांच करने के लिए.

फायरिंग उच्च ऊर्जा कणों का आरोप लगाया है (रेडियोधर्मी क्षय) एक पतली थाली सोने की पन्नी, रदरफोर्ड की उम्मीद सभी कणों के माध्यम से पारित होगा. और उनमें से कुछ के माध्यम से मिला, और कुछ वापस हो गया. के लिए रदरफोर्ड यह बिल्कुल अविश्वसनीय है: यदि आप शॉट में एक तोप का गोला एक ऊतक, और यह बाउंस हो.

रदरफोर्ड की खोज की परमाणु नाभिक, जो निहित लगभग सभी बड़े पैमाने पर परमाणु के में संलग्न है कि एक मात्रा एक रह रहे हैं, अरबों-खरबों (10^-15) आकार के परमाणु है. इस जन्म के रूप में चिह्नित की आधुनिक भौतिकी और के लिए मार्ग प्रशस्त किया क्वांटम क्रांति के 20 वें शताब्दी है.

"लापता ऊर्जा" का नेतृत्व किया गया है की खोज करने के लिए छोटे से, लगभग अदृश्य कणों

में सभी बातचीत है कि हम कभी देखा है, कणों के बीच ऊर्जा हमेशा के लिए संरक्षित है । यह परिवर्तित किया जा सकता है एक प्रकार से दूसरे करने के लिए — संभावित, काइनेटिक, बड़े पैमाने पर, शांति, रसायन, परमाणु, बिजली, आदि । — लेकिन कभी नहीं नष्ट कर दिया और गायब हो जाते हैं । के बारे में एक सौ साल पहले वैज्ञानिकों ने हैरान थे द्वारा एक ही प्रक्रिया में कुछ रेडियोधर्मी क्षय, क्षय उत्पादों के कम कुल ऊर्जा की तुलना में मूल अभिकारकों. नील्स बोह्र भी माने कि ऊर्जा हमेशा बचाया है… को छोड़कर जब नहीं है । लेकिन बोह्र गलत था और इसे लेकर पाउली.

परिवर्तन की एक न्यूट्रॉन में एक प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रिनो antielectron है एक समस्या के समाधान के लिए ऊर्जा संरक्षण में बीटा क्षय

पाउली ने तर्क दिया है कि ऊर्जा बचाया जाना चाहिए, और 1930 में वे प्रस्तावित एक नए कण: न्यूट्रिनो. इस "तटस्थ बच्चे" नहीं होना चाहिए के साथ बातचीत विद्युत चुम्बकीय, और किया जाता है एक छोटे से बड़े पैमाने पर और दूर किया जाता है गतिज ऊर्जा है । हालांकि कई उलझन में थे प्रयोगों के उत्पादों के साथ परमाणु प्रतिक्रियाओं के अंत में पता चला के रूप में न्यूट्रिनो और antineutrinos में 1950-एँ और 1960-ies में मदद मिली है, जो नेतृत्व करने के लिए भौतिकविदों के रूप में मानक मॉडल और मॉडल के लिए कमजोर की परमाणु बातचीत की है । इस का एक शानदार उदाहरण है कि कैसे सैद्धांतिक भविष्यवाणियों कर सकते हैं कभी कभी करने के लिए नेतृत्व एक नाटकीय सफलता जब उपयुक्त प्रयोगात्मक विधियों.

सभी कणों के साथ जो हम बातचीत, उच्च ऊर्जा, अस्थिर समकक्षों

यह अक्सर कहा जाता है कि विज्ञान के क्षेत्र में प्रगति के साथ पूरा नहीं करता वाक्यांश "यूरेका!" एक "बहुत अजीब", और यह आंशिक रूप से सच है । यदि आप चार्ज electroscope, जिसमें दो प्रवाहकीय धातु की चादर से जुड़ा एक और कंडक्टर दोनों चादरें एक ही होगा बिजली के प्रभारी और परिणाम एक दूसरे को पीछे हटाना. लेकिन अगर तुम डाल electroscope निर्वात में, पत्तियों नहीं होना चाहिए छुट्टी दे दी गई, लेकिन अंत में छुट्टी दे दी गई है । कैसे यह समझाने के लिए? सबसे अच्छा है कि मन में आया, अंतरिक्ष से पृथ्वी के लिए उच्च ऊर्जा कणों, ब्रह्मांडीय किरणों, और उत्पादों के साथ उनके टकराव छुट्टी दे दी गई electroscope.

1912 में, विक्टरहेस पर प्रयोगों का आयोजन किया खोज के इन उच्च ऊर्जा कणों में एक गर्म हवा के गुब्बारे और उन्हें महान बहुतायत में होता जा रहा है, पिता के ब्रह्मांडीय किरणों. के निर्माण का पता लगाने के चैंबर के साथ चुंबकीय क्षेत्र में, आप उपाय कर सकते हैं दोनों की गति का अनुपात को चार्ज करने के लिए बड़े पैमाने पर आधारित है, घटता के आंदोलनों के कणों । प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन, और यहां तक कि पहली कण का प्रतिकण की खोज की थी के साथ इस पद्धति की मदद से, लेकिन सबसे बड़ा आश्चर्य आया 1933 में, जब पॉल Kunze के साथ काम करना, ब्रह्मांडीय किरणों, पाया से एक का पता लगाने के एक कण के समान इलेक्ट्रॉन… केवल हजारों गुना भारी है.

एक Muon के साथ एक जीवन भर के लिए केवल 2.2 microseconds थे बाद में प्रयोगात्मक पुष्टि की के द्वारा की खोज कार्ल एंडरसन और उनके छात्र सेठ Neddermeyer का उपयोग कर बादल कैमरा जमीन पर है । बाद में यह पता चला है कि समग्र कणों (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) और मौलिक (क्वार्कों, इलेक्ट्रॉनों और neutrinos) — सभी कई पीढ़ियों के भारी रिश्तेदारों, के muon का पहला हिस्सा है "पीढ़ी 2" कभी की खोज की.

ब्रह्मांड के साथ शुरू हुआ विस्फोट, लेकिन खोज पूरी तरह से यादृच्छिक

1940 में जॉर्ज Gamow और उनके सहयोगियों प्रस्तावित एक कट्टरपंथी विचार है कि ब्रह्मांड है, जो फैलता है और ठंडा था और घने अतीत में. और अगर आप काफी दूर तक जाना है, अतीत में ब्रह्मांड पर्याप्त गर्म करने के लिए योण बनाना में सभी बात है यह, और यहां तक कि आगे — विभाजन एक परमाणु नाभिक. इस विचार को ज्ञात हो गया के रूप में बिग बैंग, और उसके साथ दो गंभीर मान्यताओं:

<ली>ब्रह्मांड, जिसके साथ हम शुरू किया गया था, न केवल एक बात का सरल प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों, लेकिन के शामिल का एक मिश्रण प्रकाश तत्वों है कि संश्लेषित थे में उच्च ऊर्जा युवा ब्रह्मांड.
• जब ब्रह्मांड ठंडा करने के लिए पर्याप्त रूप से तटस्थ परमाणुओं, एक उच्च ऊर्जा विकिरण जारी किया गया था और शुरू करने के लिए एक सीधी रेखा में स्थानांतरित हमेशा के लिए जब तक वे कुछ मारा, के माध्यम से जाने के redshift और कम ऊर्जा के साथ ब्रह्माण्ड का विस्तार.

यह सुझाव दिया गया कि इस "कॉस्मिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि" हो जाएगा, बस कुछ ही डिग्री निरपेक्ष शून्य से ऊपर है.

1964 में, Arno Penzias और बॉब विल्सन गलती से पता चला के खौफ के साये के । काम के साथ रेडियो एंटीना, बेल लेबोरेटरीज में, वे पाया वर्दी शोर हर जगह आकाश को देखा. यह नहीं था, सूर्य, आकाशगंगा या पृथ्वी के वायुमंडल… वे बस पता नहीं था कि यह क्या है. तो वे साफ एंटीना हटा दिया कबूतर, लेकिन शोर कभी नहीं भाग निकले । और केवल जब परिणाम दिखाया भौतिकी के साथ परिचित विस्तृत भविष्यवाणियों के पूरे प्रिंसटन टीम के साथ, वह मदद की रेडियोमीटर निर्धारित संकेत के प्रकार और महत्व का एहसास के निष्कर्षों. पहली बार के लिए, वैज्ञानिकों के बारे में सीखा है ब्रह्मांड की उत्पत्ति.

वापस देख रहे हैं पर वैज्ञानिक ज्ञान है कि हम आज के साथ, अपने भविष्य कहनेवाला शक्ति है, और कैसे सदियों खोजों में से हमारे जीवन को बदल दिया है, हम कोशिश कर रहे हैं देखने के लिए विज्ञान के क्षेत्र में सतत विकास के विचारों । लेकिन वास्तव में विज्ञान के इतिहास गन्दा है, आश्चर्य से भरा है और पूरा spores के.