Základní částice

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 2. června 2021; kontroly vyžadují 4 úpravy .

Fundamentální částice  je bezstrukturní elementární částice [1] , která dosud nebyla popsána jako kompozit [2] . Mezi částice, které jsou v současnosti považovány za elementární, patří fundamentální fermiony ( kvarky , leptony , antikvarky a antileptony ), které jsou typicky „částicemi hmoty“ a „částicemi antihmoty “, a také fundamentální bosony ( měřicí bosony a Higgsův boson ), které jako pravidlem, jsou „částice síly“, které zprostředkovávají interakce mezi fermiony [3] [2] . Částice obsahující dvě nebo více elementárních částic je složená částice .

Obyčejná hmota se skládá z atomů, kdysi považovaných za elementární částice – v řečtině „ atom “ znamená „nedělitelný, nerozřezaný“, ačkoli existence atomu zůstávala kontroverzní asi do roku 1910, protože někteří přední fyzici považovali molekuly za matematické iluze, a hmota se nakonec skládala z energie [2] [4] . Subatomární složky atomu byly určeny na počátku 30. let 20. století; elektrony a protony , spolu s fotonem , částice elektromagnetického záření [2] . V té době nedávný nástup kvantové mechaniky radikálně změnil koncept částic, protože jediná částice mohla zdánlivě zamést pole jako vlna . Tento paradox nebyl dosud uspokojivě vysvětlen [5] [6] .

Pomocí kvantové teorie bylo zjištěno, že protony a neutrony obsahují kvarky ( nahoru a dolů ), považované za elementární částice [2] . V molekule má elektron tři stupně volnosti ( náboj , spin , orbital ), které lze pomocí vlnové funkce rozdělit na tři kvazičástice ( holon , spinon , orbiton ) [7] . Volný elektron, který se neotáčí kolem atomového jádra a nemá žádný orbitální pohyb, se však zdá být nedělitelný a zůstává elementární částicí [7] .

Kolem roku 1980 byl status elementární částice jako skutečně elementární – konečné složky hmoty – z velké části opuštěn pro praktičtější pohled [2] , který je ztělesněn ve Standardním modelu částicové fyziky, známém jako experimentálně nejúspěšnější teorie vědy. [6] [8] . Mnoho vývojů a teorií mimo standardní model , včetně populární supersymetrie , zdvojnásobuje počet elementárních částic a předpokládá, že každá známá částice je spojena s mnohem masivnějším „stínovým“ partnerem [9] [10] , ačkoli všichni takoví superpartneři zůstávají neobjeveni. [8] [11] . Mezitím elementární boson zprostředkovávající gravitaci ( graviton ) zůstává hypotetický [2] . Navíc, jak ukazují hypotézy, časoprostor bude pravděpodobně kvantován, takže s největší pravděpodobností existují „atomy“ prostoru a samotného času [12] .

Základní bosony

Základní bosony:

název Účtovat ( e ) Roztočit hmotnost ( GeV ) Přenosná interakce
Foton 0 jeden 0 Elektromagnetická interakce
W ± ±1 jeden 80,4 Slabá interakce
Z0 _ 0 jeden 91,2 Slabá interakce
Gluon 0 jeden 0 Silná interakce
Higgsův boson 0 0 ≈125,09±0,24 [13] setrvačná hmotnost

Základní fermiony

Základní fermiony :

Generace Kvarky s nábojem (+2/3) e kvarky s nábojem (−1/3) e
Název/příchuť kvarku/antikvark Symbol kvarku/antikvark hmotnost ( MeV ) Název/příchuť kvarku/antikvark Symbol kvarku/antikvark hmotnost ( MeV )
jeden u-kvark (up-kvark) / anti-u-kvark od 1,5 do 3 d-quark (down-quark) / anti-d-quark 4,79 ± 0,07
2 c-quark (charm-quark) / anti-c-quark 1250±90 s-kvark (podivný kvark) / anti-s-kvark 95±25
3 t-kvark (top-kvark) / anti-t-kvark 174 340 ± 790 [14] b-kvark (bottom-quark) / anti-b-quark 4200±70

Všechny kvarky mají také elektrický náboj , který je násobkem 1/3 elementárního náboje. V každé generaci má jeden kvark elektrický náboj +2/3 (jedná se o u-, c- a t-kvarky) a jeden má náboj −1/3 (d-, s- a b-kvarky); Antikvarky mají opačné náboje. Kromě silných a elektromagnetických interakcí se kvarky účastní i slabé interakce.

Generace Nabitý lepton / antičástice Neutrino / antineutrino
název Symbol elektrický náboj ( e ) hmotnost ( MeV ) název Symbol elektrický náboj ( e ) hmotnost ( MeV )
jeden Elektron / Pozitron −1 / +1 0,511 Elektronové neutrino / Elektronové antineutrino 0 < 0,0000022 [15]
2 Muon −1 / +1 105,66 Mionové neutrino / mionové antineutrino 0 < 0,17 [15]
3 Tau lepton −1 / +1 1776,99 Tau neutrino / tau antineutrino 0 < 15,5 [15]

Historie

Až do 17. století byly za základní částice považovány 4 prvky [16] .

Až do počátku 20. století byly atomy považovány za základní částice [17] . Dále, atomové jádro a elektron začaly být považovány za základní částice [18] . Dále bylo objeveno, že atomové jádro se skládá z protonů a neutronů a ty se začaly považovat za základní, nikoli za jádro [19] . Poté bylo zjištěno, že protony a neutrony se skládají z kvarků [20] .

Poznámky

  1. ↑ Co je základní? Základní vyhledávání Archivní kopie z 5. ledna 2003 na Wayback Machine Oficiální stránky detektoru KEDR
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Sylvie Braibant; Giorgio Giacomelli; Maurizio Spurio. Částice a základní interakce: Úvod do částicové fyziky  . — 2. - Springer , 2012. - S. 1-3. - ISBN 978-94-007-2463-1 . Archivováno 26. srpna 2016 na Wayback Machine
  3. ↑ Co je základní? Standardní model – otázky pro ověření Archivovaná kopie z 5. dubna 2022 na oficiálních stránkách detektoru Wayback Machine KEDR
  4. ↑ Ronald Newburgh; Josef Peidle; Wolfgang Rückner. Einstein, Perrin a realita atomů: 1905 revisited  // American  Journal of Physics  : journal. - 2006. - Sv. 74 , č. 6 . - str. 478-481 . - doi : 10.1119/1.2188962 . - . Archivováno z originálu 3. srpna 2017.
  5. ↑ Friedel Weinert. Vědec jako filozof: Filosofické důsledky velkých vědeckých  objevů . - Springer , 2004. - S. 43, 57-59. — ISBN 978-3-540-20580-7 . Archivováno 1. srpna 2020 na Wayback Machine
  6. ↑ 1 2 Meinard Kuhlmann. Fyzici diskutují o tom, zda se svět skládá z částic nebo polí – nebo z něčeho úplně jiného  (anglicky)  // Scientific American  : magazín. - Springer Nature , 2013. - 24. července. Archivováno z originálu 31. srpna 2016.
  7. ↑ 1 2 Zeeya Merali. Ne tak úplně elementární, můj drahý elektrone: Základní částice se „rozdělí“ na kvazičástice, včetně nového „orbitonu“  //  Nature :  journal. - 2012. - 18. dubna. - doi : 10.1038/příroda.2012.10471 .
  8. ↑ 12 Ian O'Neill . Objev LHC opět kazí supersymetrii . Discovery News (24. července 2013). Získáno 28. srpna 2013. Archivováno z originálu 13. března 2016.
  9. ↑ Particle Data Group . Nevyřešené záhady – supersymetrie . Dobrodružství částic . Laboratoř Berkeley . Získáno 28. srpna 2013. Archivováno z originálu dne 28. července 2013.
  10. ↑ Národní rada pro výzkum Odhalení skryté podstaty prostoru a času: Zmapování kurzu fyziky elementárních částic  (anglicky) . — National Academy Press, 2006. - S. 68. - ISBN 978-0-309-66039-6 . Archivováno 1. srpna 2020 na Wayback Machine
  11. ↑ Nejnovější data CERN nevykazují žádné známky supersymetrie – zatím . Phys.Org (25. července 2013). Získáno 28. srpna 2013. Archivováno z originálu 17. srpna 2013.
  12. ↑ Smolin, Lee Atomy prostoru a času . Scientific American (2006). Archivováno z originálu 4. února 2016.
  13. ↑ ATLAS a CMS uvolňují společné měření hmotnosti Higgsova bosonu (odkaz není k dispozici) . Získáno 8. 5. 2015. Archivováno z originálu 2. 4. 2015. 
  14. ↑ E. E. Boos, O. Brandt, D. Denisov, S. P. Denisov, P. Grannis. Top-quark (k 20. výročí objevu)  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Ruská akademie věd , 2015. - T. 185 . - S. 1241-1269 . - doi : 10.3367/UFNr.0185.201512a.1241 . Archivováno z originálu 20. prosince 2016.
  15. ↑ 1 2 3 Laboratorní měření a omezení vlastností neutrin  (angl.) . Získáno 25. září 2009. Archivováno z originálu 21. února 2012.
  16. ↑ Co je základní? . Získáno 25. listopadu 2014. Archivováno z originálu 5. ledna 2003.
  17. ↑ Co je základní? Atom Archival kopie ze dne 29. ledna 2003 na Wayback Machine Oficiální webové stránky detektoru KEDR
  18. ↑ Co je základní? Je atom fundamentální Archivováno 5. dubna 2022 na oficiálních stránkách Wayback Machine detektoru KEDR
  19. ↑ Co je základní? Je jádro zásadní? Archivovaná kopie z 28. března 2022 na oficiálních stránkách Wayback Machine detektoru KEDR
  20. ↑ Co je základní? Jsou protony a neutrony základní částice? Archivovaná kopie ze dne 31. března 2022 na oficiálních stránkách Wayback Machine detektoru KEDR

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie