Бидний мэдэх Дэлхий нь бусад гариг эрхсийн хамт Нарыг тойрон эргэдэг, Нар нь харин зуун тэрбум оддын хамт манай оддын ай болох “Сүүн зам”-н төвийг тойрон эргэдэг ба цаашилбал орчлон ертөнцөд багаар бодоход зуун тэрбум оддын ай байдаг.

Эдгээрийг мэдэх үедээ та бүхний зарим нь “бид үнэхээр орчлон ертөнцийн өчүүхэн жижиг эгэл хэсэг юм” гэж бодно. Гэхдээ танаас ч жижиг зүйлс орчлон ертөнцөд зөндөө байгааг та бас мэддэг. Жишээ нь шоргоолж, зөгий мөн танаас намхан хүн гэх мэт. Мөн мэдээж хэрэг таныг бүрдүүлж байгаа жижиг хэсгүүд байна. Бидний мэдэх ихэнх зүйлс бодисоос бүрдэнэ, харин бодис нь молекулаас, молекул нь атомаас тогтдог ба атом нь дотроо цөм болон түүнийг тойрон эргэлдэх электрон гэсэн бүтэцтэй гэх мэт.
 
Ингээд бодохоор орчлон ертөнцийн том жижиг аль ч хэмжээс нь цааш хязгааргүй үргэлжлэх мэт. Энэ удаагийн нийтлэлээр бид орчлонгийн төгөсгөлгүй жижиг ертөнц рүү өнгийх болно.

Атомыг бид хэрхэн төсөөлөх вэ?

1909 онд Английн физикч Эрнэст Резерфорд туршилтын үр дүнд ерөнхийдөө атомыг электрон болон цөмөөс тогтож байгааг тогтоосон. 1913 онд Эрнест Резерфордын шавь Нильс Бор атомын загвар боловсруулав. Тэр атомын электронууд цөмөө тодорхой тойрог замаар тойрон эргэж байдаг гэсэн санал дэвшүүлж. Энэ загвар нь нарны систем шиг, бидний мэддэгчлэн Борын гариган загвар юм.
Борын загвар нь дараах 4 зарчимын дагуу тодорхойлогддог. 

• Электронууд нь цөмийг тойрон зөвхөн нэг орбитоо л эзэлж байрлана. Тэдгээр тойрог замууд нь тогтвортой ба зөвшөөрөгдсөн тойрог зам гэж дуудагддаг. 
• Тойрог зам бүр өөрийн гэсэн энергитэй байдаг. Цөмд хамгийн ойр тойрог зам нь E1, дараагийнх нь E2 гэх мэт.
• Энерги шингээх үедээ электрон нь бага энергитэй тойрог замаас их энергитэй тойрог зам руу шилжих ба энергиэ цацаргах үедээ их энергитэй тойрог замаасаа бага энергитэй тойрог зам руу шилждэг.
• Гэрлийн давтамжийн цацаргалт болон шингээлтийг хоёр тойрог замын хоорондох энергийн зөрүүг ашиглан тооцдог.

1926 онд Австрийн физикч Эрвин Шрөдингер, Борын загварын цааш нь нэг алхам урагшлуулсан ба тодорхой байрлалд электрон олдох магадлалын тогтооцооллыг математикаар загварчилсан байдаг. Уг атомын бүтцийн загварыг  атомын квант механик загвар гэдэг. Борын загвартай адил биш квант механик загвар нь электроны нарийн нэг замыг тодорхойлдоггүй, харин электрон байрших магадлалыг таамагладаг. Энэ загварыг электрон үүлээр хүрээлэгдсэн цөмөөр дүрсэлж болно. Электрон үүл хамгийн шигүү бол электрон олдох магадлал хамгийн их, ба эсрэгээрээ, электрон үүл сийрэг хэсэгт электрон олдох магадлал бага байна. Энэ загвар нь дэд атомын түвшний анхны ойлголтыг бий болгосон.
1932 он хүртэл, атом нь хасах цэнэгтэй электроноор хүрээлэгдсэн нэмэх цэнэгтэй цөмөөс л бүтдэг гэдэгт хүмүүс илтгэдэг байж. 1932 онд Жэймс Чадвик бериллийн атомыг альфа бөөмөөр бөмбөгдөхөд үл мэдэгдэх цацаргалт үүсч байжээ. Чадвик уг цацаргаа тайлбарлахдаа атомын цөмд саармаг цахилгаан цэнэг(өөрөөр хэлбэл цэнэггүй) бөөмс болон адил масстай протон гэх бөөмс байна гэжээ.
1932 оноос хойш, туршилтууд тасралтгүй явагдаж атом дотроос олон нэмэлт бөөмсийг нээсэн. Атомын бүтцийн онол нь нь цааш гүнзгийрсээр протон нейтрон нь кварк гэж дуудагдах жижиг эгэл хэсгээс бүтсэнийг тогтоож. Харин кварк нь арван нэгэн хэмжээст, энергийн чичирхийлсэн утаснаас бүрдсэн гэж үзээд байгаа юм.

Орчлонг бүрдүүлэгч хамгийн жижиг тоосго юу вэ?

Атом болон түүний доторх цөмийг бүрдүүлэх протон, нейтрон ч хуваагддаг ба тэр жижиг хэсгүүдийг нь кварк гэж дууддаг гэдгийг бид мэдлээ. Мөн кваркууд нь дотроо up, down, strange, charmed, bottom, top гэсэн зургаан төрөлтэй ба төрөл тус бүр нь дотроо улаан ногоон цэнхэр гэсэн гурван өнгөтэй. Гэхдээ кваркууд нь яг үнэндээ өнгөгүй ба өнгө гэж байгаа нь зүгээр л оноосон нэршил нь юм. Гэхдээ гэрлийн үндсэн гурван өнгөөр нэрлэсэн учир нь гэвэл кваркууд дангаараа байж чадахгүй ба хэрвээ дангаараа байдаг бол өнгөтэй байх ёстой. Тиймээс өнгөгүй байхын тулд гурван кварк глюонон утсаар хоорондоо холбогдож цагаан өнгөтэй (өөрөөр хэлбэл өнгөгүй) болдог. Жишээ нь протонд u кварк хоёр (хөх, улаан өнгийн), d кварк нэг (ногоон) байдаг. Мөн кварк, эсрэг кварктайгаа нэгдэж цагаан өнгөтэй болж болно. Глюонон утас гэдэг нь цөмийн хүчтэй хүчийг илэрхийлж байгаа юм. Хэрвээ та өмнөх нийтлэлийг уншвал цөмийн хүчтэй хүч, цахилгаан соронзон хүч, цөмийн сул хүч болон таталцлын хүчний талаар илүү дэлгэрэнгүй мэдэх болно оо.

Кваркаас цаашлаад атомын цөмийг тэрбум хэсэгт хуваагаад тэр хэсгээ дахиад тэрбум хэсэгт хуваасантай дүйцэхүйц жижиг хэсэг рүү явж орцгооё. Өмнө нь үзэж байхад бид үргэлж төгсгөлөг хэмжээтэй, орон зайд нэг цэгийг эзлэн оршдог бөөмсийн талаар ярьдаг байсан. Харин энд бол бөөм гэж байхгүй ба үргэлжилсэн, төгсгөлгүй нарийхан утаснууд арван нэгэн хэмжээст байж байх юм. Бид өөрсдөө орон-цагийн дөрвөн хэмжээстд амьдарч байгаа. Үүнээс илүү хэмжээсийг төсөөлөхөд ч хэцүү. Үүнийг утасны онол гэдэг ба уг онол нь таталцлын хүчийг тайлбарлаж чадна гэдгийг 1974 онд Францын онолын физикч Жоэл Шерк, Калифорнийн техникин инстутын Жон Шварц нар үзүүлсэн. Мэдээж утасны онолоос гадна өөр бусад онолууд бас байна.

Ингээд бодохоор хязгааргүй уудам орчлонг, төгөсгөлгүй бага эгэл бөөмс бүрдүүлж байгаа нь үнэхээр гайхалтай юм. Тиймээс л “Эднээс илүү сонирхолтой юу байх вэ дээ”.

Хэдий аварга том од, эсвэл солирын хэлтэрхий, бүр маш өчүүхэн бөөмс байлаа ч физикийн хууль тэднийг ялгалгүй захирдаг. Тэрхүү үйлчлэх хуулийн учир шалтгааныг бид математикаар загварчилж физикийн онол болгон түүгээрээ шинжлэх ухааныг хөгжүүлж өдий хүртэл хөгжиж ирсэн. Мөн цааш хөгжиж байгаа. Харин энэ физикийн эцсийн бөгөөд туйлын зорилго бол харьцангуйн онолыг квант механиктай нэгтгэх буюу бүрэн нэгдлийн онолыг нээх билээ.