地球上の生命はおよそ35億年前に始まりました。 それ以来、それはますます複雑な形に進化してきました。 約70-130,000年前、私たちはホームサピエンスが存在し、私たちの脳が進化するにつれて、私たちは宇宙について考え、さまようようになりました。 私たちは私たちの周りのオブジェクトを見ていて、これらのオブジェクトが何であるかを尋ねていましたか? 彼らはどのように形成されましたか? などなど。 宇宙を理解するための探求の最もエキサイティングな部分は、私たちが宇宙の構成要素を探求し始めたときに始まりました。

宇宙の構成要素は正確には何ですか? 約400 B.C.E.、 ギリシャの哲学者である民主主義者は、原子を宇宙の構成要素として導入した。 彼の理論によると、問題は彼が原子と呼んだ小さな不可分の粒子で構成されています。

1803年、英語学校の教師ジョン・ダルトンは、2つの仮定に基づいて原子の近代的な理論を提案しました。 まず、物質は原子で作られており、これは不可分の粒子です。 次に、同じ要素のすべての原子の質量とプロパティが同じになります。 宇宙の不可分の構成要素として、原子のアイデアはJ.J.の1897年まで偉大な思想家の心を支配していました。 トムソンは電子を発見した。 When J.J. トムソンは陰極線管を実験し、原子が負に荷電した粒子で構成されていることを発見した。 彼は彼らを陰極線と呼んだ。 今日、私たちはこれらの粒子を電子として知っています。 それは宇宙を理解するための人類の探求の歴史の中で新しい物語の始まりに過ぎませんでした。

1911年、アネスト・ラザフォードは0.00004cmの金シートにアルファ粒子を砲撃しました。 これらのアルファ粒子は放射性ラジウムから放出された。 金板を通過した後、これらの粒子は硫酸亜鉛スクリーンに当たった。 硫酸亜鉛の火花の数を数えることによって、ラザフォードは、ほとんどすべての原子の物質が原子の中心に位置する小さな体積に集中し、それが原子の核であると結論づけた。 核は原子の物質の大部分を含み、積極的に帯電する。

1932年の後半、ジェームズ・チャドウィック卿は中性子を発見しました。 さて、原子の絵ははっきりしていました。 原子は核で構成され、さらに正に帯電した陽子と電気的に中性中性子、および核の周りを回る負の電荷を帯びた電子で構成されています。 私たちの学校では、すべてが物質で構成されており、物質は陽子、中性子、電子にさらに細分化できる原子で構成され、宇宙の構成要素であると教えられています。 しかし、物語はここで終わらなかった。

1964年、マレー・ゲル・マンとジョージ・ツヴァイクの2人の物理学者は、高エネルギー原子衝突によって発見された粒子の挙動を説明するために、クォークとして知られる亜原子粒子を独自に提案しました。 1968年、スタンフォード線形加速器センターで働く科学者たちは、これらの粒子の存在の証拠を発見しました。 さて、私たちはこれらの陽子と中性子がクォークで作られていることを知っています。

現時点では、アップクォーク、ダウンクォーク、トップクォーク、ボトムクォーク、チャームクォーク、ストレンジクォークの6種類のクォークについて知っています。 クォークのこれらの異なる品種が組み合わせると、私たちは陽子と中性子を得る。 陽子は3クォーク、2つのアップクォーク、1つのダウンクォークで作られています。
一方、中性子は2つのダウンクォークと1つのアップクォークで作られています。 クォークとレプトン、すなわち電子は、宇宙の構成要素です。

宇宙の基本的な構成要素を発見したので、宇宙の絵は今はっきりしているように見えるかもしれません。 これらのクォークと電子は、現在、不可分の粒子とみなされています。 それで、物語はここで終わるのですか? 1928年に戻りましょう。 ニール・ボーアと量子力学の他の創設者が物質の問題で忙しかったとき、ポール・ディラックは、光の速度で動く物体を扱うアインシュタインの特殊な相対性理論と、亜原子世界を扱う量子力学を統一しようとしていた。

複雑な数学的計算を行った後、彼は方程式を開発しました。 この方程式は現在、ディラックの方程式として知られています。 この方程式は、非常に小さく、非常に速く動いているものを説明することができました。 最初、Diracはそれを理解せず、数学的な誤りと考えました。 しかし、その後、彼は彼の方程式が科学に全く新しいものを予測していることに気づきました、そしてそれは反粒子です。 ディラック方程式は、質量と特性が電子と同じであるが、正の電荷を有する粒子を予測した。 その後、ディラックは実現し、彼は反物質の存在を提案しました。 反物質粒子は物質粒子と同じですが、逆の電荷を持っています。

1932年、カリフォルニア工科大学の若い教授カール・アンダーソンは、雲室で宇宙のシャワーを研究しています。 雲室は、電離放射線の通過を視覚化するように設計された粒子を検出するために使用されました。 それは、水またはアルコールの過飽和蒸気を含む密閉された環境で構成されていました。 エネルギッシュな荷電粒子は、衝突時に電子をノックオフすることによって雲と相互作用し、その結果、トレイルが発生します。 アンダーソンはまた、システムに磁場を適用し、粒子が質量対電荷比に従ってカーブする原因となります。 この手法を用いて、彼は異なる粒子と挙動を研究することができた。 通常の目がここで何が起こっているかを観察するのは難しいですが、彼が観察したのは、すべての粒子が軌道で数学的に評価できる明確な経路に落ちたということです。 しかし、この写真では、奇妙な粒子が磁場の反対側に移動することができ、彼は電子と同じ質量と速度で正に突き付けられた何かによって残された経路を観察しました。 はい、電子の反粒子が発見されたのはこれが初めてでした。 彼らはそれをポジトロンと名付けました。 この発見はポール・ディラックの仮定を確認した。 1933年、ポール・ディラックはノーベル物理学賞を受賞しました。 その後、より多くの発見がなされ、今ではすべての物質粒子に対して、それに対する反粒子が存在することを知っています。

電子用の陽電子、陽子用の抗陽子、中性子用の抗中性子、リストが続きます。 しかし、この発見は再び科学者を困惑させた。 もう一度質問させてください。宇宙の基本的な構成要素は何ですか? クォークとレプトン? しかし、それらは物質粒子です。 これらの反物質粒子はどうですか? 彼らはどこから来たのですか? 答えは究極の始まり、ビッグバンにあるかもしれません。

科学者によると、宇宙は約140億年前のビッグバンから始まり、今日存在するものは何でもその出来事にさかのぼることができます。 ビッグバンからのエネルギーは、物質と反物質粒子の量が等しいはずです。 しかし、宇宙を見ると、ドットの最も小さな斑点から巨大な銀河まで、私たちは通常の物質しか見ません。 宇宙では反物質粒子を見つけることはめったにできない。 でもどうして。 残りの反物質はどこにありますか? これは反物質の問題と呼ばれています。 今日、科学界における重要な課題の1つは、反物質に何が起こったのかを解明することです。 なぜ物質と反物質の間に非対称性が見られるのか。

このシナリオ全体のエキサイティングな側面は、物質と反物質粒子がペアで生成されるということです。 彼らはお互いに接触すると、彼らは全滅し、エネルギーを放出します。 だから、最初は、ビッグバンがこれらの物質反物質粒子ペアを生成したとき、これらの粒子も衝突して全滅し、宇宙を純粋なエネルギーで満たしていました。

したがって、物質と反物質粒子が一緒に作成され、破壊された場合、宇宙は残りのエネルギーのみを含む必要があります。 しかし、これは私たちが今日見ているものではありません。 科学者たちが宇宙を観測するにつれて、幸いなことに、物質と反物質粒子の10億回の衝突で、1つの物質粒子が生き残ったと推定されています。 だから、惑星、星、銀河を含む私たちが今観察しているのは、衝突の残り物です。 しかし、なぜ1つの物質粒子が生き残ったのかはまだ謎です。 しかし、それは反問題の問題に対する1つの解決策に過ぎません。

もう一つの説明は、宇宙が冷めたとき、反物質は私たちの観測可能な宇宙から遠く離れたどこか別の場所に分離し、存在することができたということです。 反惑星、反星、反銀河、そして多分反宇宙全体が存在するかもしれません。 完全に反物質で構成される宇宙。 弦理論はまた、我々が今日知っているよりも多くの次元で、並列宇宙の概念を予測します。

弦理論は、重力、強い力、弱い力、電磁力という4つの力すべてを自然界で統一しようとするもう一つの理論です。 ポールDIRACはまた、力を統一しようとし、反物質を思いついたことを忘れないでください。

たぶん、私たちはこの分野ではるかに多くを発見するでしょう、そしてこれはエキサイティングな旅になるでしょう。