Fizica particulelor şi corpul tău


Nu doar că suntem constituiţi din particule fundamentale. De asemenea, producem particule fundamentale în mod constant şi sunt bombardaţi de particule fundamentale continuu. Acum circa 14 miliarde de ani, atunci când Universul şi-a început expansiunea, materia şi antimateria ar fi trebuit să se fi anihilat. Totuşi, o cantitate mică de materie a supravieţuit. Aşa am ajuns să avem un univers plin cu particule. Nu orice particule – particule ale căror mase şi sarcini au valori precise, care permit viaţa. Iată câteva informaţii interesante din fizica particulă.

Particulele din care suntem creaţi

Circa 99% din corpul nostru este creat din atomi de hidrogen, carbon, nitrogen şi oxigen. Mai sunt, de asemenea, şi alte elemente, în mici cantităţi, esenţiale pentru viaţă.

Dacă cele mai multe dintre particulele corpului se regenerează la fiecare 7-15 ani, multe dintre particule ce formează aceste celule există de milioane de ani. Atomii de hidrogen din tine au fost creaţi pe timpul Big Bangului, cei de carbon, nitrogen şi oxigen au fost creaţi în stele. Elementele grele din corpul tău au fost create în stele aflate în faza de explozie.

Mărimea unui atom este dată de poziţia medie a electronilor. Nucleele sunt de circa 100.000 de ori mai mici decât atomii din care fac parte. Dacă nucleul ar fi de mărimea unei alune, atomul ar fi de mărimea unui stadion de baseball. Dacă am elimina tot spaţiul gol din atomii ce ne constituie organismul, am fi de mărimea unui fir de praf, iar întreaga rasă umană ar încăpea într-un recipient de mărimea unui cub de zahăr.

Aceste particule sunt responsabile doar de o mică parte a masei tale. Protonii şi neutronii din nucleul unui atom sunt formaţi din quarcuri. Masa quarcurilor, care este rezultanta interacţiunii cu câmpul Higgs, reprezintă doar câteva procente din masa protonului ori a neutronului. Gluonii, particulele care sunt responsabile de forţa nucleară tare ce ţine quarcurile împreună, sunt fără masă.

Dar dacă masa ta nu provine din masa acestor particule, atunci de unde provine? Din energie. Fizicienii cred că aproape toată masa corpului tău are la origine energia cinetică a quarcurilor şi energia de legătură a gluonilor.

Particulele pe care le creăm

Corpul tău este o mică mină de particule radioactive. Primeşti anual o mică doză, circa 40 miliremi (Remul este o unitate de măsură a dozelor de radiație raportate la efectul lor biologic), generată de radioactivitatea naturală din organismul tău. Este aceeaşi cantitate de radiaţie la care te expui pe timpul a 4 radiografii. Nivelul dozei de radiaţie creşte cu 1 ori 2 miliremi într-o perioadă de 8 ore pe care le petreci dormind lângă partenerul de viaţă.

Emiţi radiaţie pentru că multe din alimentele pe care le foloseşti ca şi hrană, băuturile sau chiar aerul conţin elemente ca potasiu-40 ori carbon-14. Acestea sunt încorporate în molecule şi până la urmă se dezintegrează, producând radiaţie.

Atunci când potasiu-40 se dezintegrează, este eliberat un pozitron, partenerul din antimaterie al electronului, aşa că în corpul tău se găseşte şi o cantitate mică de antimaterie. În medie, corpul uman produce mai mult de 4.000 de pozitroni pe zi, circa 180 pe oră. Dar aceşti pozitroni se lovesc de electroni rapid, anihilându-se sub forma unei radiaţii (raze gama).

Particulele pe care le întâlnim

Radioactivitatea internă este doar o mică parte din radiaţia cu care se întâlneşte corpul tău pe timpul unei zile. Mâncare pe care o ingeri, casa în care trăieşti şi rocile şi solul pe care calci – toate te expun la un nivel redus de radioactivitate. Mâncând nuci de Brazilia ori o vizită la dentist – cresc nivelul dozei de raţie cu câţiva miliremi. Fumatul poate duce la o creştere de până la 16 mii miliremi.

Razele cosmice, radiaţie de energie joasă din spaţiul cosmic, lovesc în mod constant atmosfera terestră. Acestea intră în coliziune cu nuclee din atmosferă şi produc mezoni, mulţi dintre aceşti dezintegrându-se în particule ca: miuonii ori neutrinii. Aceste particule ajung la sol, adăugând 27 de miliremi la doza anuală de radiaţie. Aceste particule cosmice pot uneori afecta genele, cauzând mutaţii subtile, putând fi un factor contributor sub aspectul evoluţiei.

Pe lângă faptul că ne bombardează cu fotonii care ne impun modul în care vedem lumea din jurul nostru, Soarele reprezintă o sursă continuă de neutrini. Aceştia ne lovesc continuu corpul, circa 100 de trilioane per secundă. Dar sunt şi alte surse de neutrini, cum ar fi reacţii nucleare de pe alte stele ori de pe propria noastră planetă.

Neutrinii există din primele secunde ale Universului. Aceste particule interacţionează foarte slab cu material; de aceea, nu lasă niciun semn ca urmare a vizitei prin corpul nostru.

De asemenea, corpul tău este vizitat de rafale continue de particule de materie întunecată. Materia întunecată nu emite, nu reflectă şi nu absoarbe lumina, fiind foarte dificil de detectat. Fizicienii cred că materia întunecată este responsabilă de circa 80% din materia din Univers.

Calculând densitatea materiei întunecate din Univers, fizicienii sunt de opinie că sute de mii de astfel de particule trec prin corpul tău în fiecare secundă, intrând în coliziune cu atomii tăi odată pe minut. Dar materia întunecată nu interacţionează decât foarte slab cu materia din care eşti constituit, aşa că e improbabil ca această interacţiune să aibă efecte notabile.

Data viitoare când te vei întreba cum se aplică fizica particulelor în viaţa ta, nu trebuie să priveşti mai departe de corpul tău…

 Traducere de pe The particle physics of you 
Anunțuri

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s