Particulă fundamentală

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 2 iunie 2021; verificările necesită 4 modificări .

O particulă fundamentală  este o particulă elementară fără structură [1] , care până acum nu a fost descrisă ca un compus [2] . Particulele considerate în prezent elementare includ fermionii fundamentali ( quarci , leptoni , antiquarci și antileptoni ), care sunt de obicei „particule de materie” și „particule de antimaterie ”, precum și bosoni fundamentali (bosoni gauge și bosonul Higgs ), care, ca o regulă, sunt „particule de forță” care mediază interacțiunile dintre fermioni [3] [2] . O particulă care conține două sau mai multe particule elementare este o particulă compozită .

Materia obișnuită este alcătuită din atomi, odată considerate a fi particule elementare - în greacă, „ atomul ” înseamnă „indivizibil, netăiat”, deși existența atomului a rămas controversată până în jurul anului 1910, deoarece unii fizicieni de seamă considerau moleculele iluzii matematice, iar materia a constat în cele din urmă din energie [2] [4] . Constituenții subatomici ai atomului au fost determinați la începutul anilor 1930; electroni și protoni , împreună cu un foton , o particulă de radiație electromagnetică [2] . La acea vreme, apariția recentă a mecanicii cuantice a schimbat radical conceptul de particule, deoarece o singură particulă ar putea aparent să măture câmpul ca o undă . Acest paradox nu a fost încă explicat satisfăcător [5] [6] .

Cu ajutorul teoriei cuantice, s-a constatat că protonii și neutronii conțin quarci ( sus și jos ), considerate a fi particule elementare [2] . În cadrul unei molecule, un electron are trei grade de libertate ( sarcină , spin , orbital ), care pot fi separate folosind funcția de undă în trei cvasi -particule ( holon , spinon , orbital ) [7] . Totuși, un electron liber care nu se învârte în jurul nucleului atomic și nu are mișcare orbitală pare a fi indivizibil și rămâne o particulă elementară [7] .

În jurul anului 1980, statutul particulei elementare ca cu adevărat elementară — constituentul final al materiei — a fost în mare măsură abandonat pentru o viziune mai practică [2] , care a fost întruchipată în Modelul standard al fizicii particulelor, cunoscut drept cea mai de succes teorie experimentală a științei. [6] [8] . Multe dezvoltări și teorii din afara Modelului Standard , inclusiv supersimetria populară , dublează numărul de particule elementare, emițând ipoteza că fiecare particulă cunoscută este asociată cu un partener de „umbră” mult mai masiv [9] [10] , deși toți astfel de superparteneri rămân nedescoperiți. [ 8] [11] . Între timp, bosonul elementar care mediază gravitația ( graviton ) rămâne ipotetic [2] . În plus, după cum arată ipotezele, spațiu-timp este probabil să fie cuantificat, prin urmare, cel mai probabil, există „atomi” ai spațiului și ai timpului însuși [12] .

bozoni fundamentali

bosonii fundamentali:

Nume Taxa ( e ) A învârti Masa ( GeV ) Interacțiune portabilă
Foton 0 unu 0 Interacțiune electromagnetică
W ± ±1 unu 80,4 Interacțiune slabă
Z0 _ 0 unu 91.2 Interacțiune slabă
Gluon 0 unu 0 Interacțiune puternică
bosonul Higgs 0 0 ≈125,09±0,24 [13] masa inerțială

Fermionii fundamentali

Fermionii fundamentali :

Generaţie Quarci cu sarcină (+2/3) e Cuarci cu sarcină (−1/3) e
Numele/aroma cuarcului/antiquarcului Simbol quark/antiquarc Masa ( MeV ) Numele/aroma cuarcului/antiquarcului Simbol quark/antiquarc Masa ( MeV )
unu u-quark (up-quark) / anti-u-quark de la 1,5 la 3 d-quark (down-quark) / anti-d-quark 4,79±0,07
2 c-quark (farmec-quark) / anti-c-quark 1250±90 s-quark (cuarc ciudat) / anti-s-quark 95±25
3 t-quark (top-quark) / anti-t-quark 174 340 ± 790 [14] b-quark (cuarc de jos) / anti-b-quark 4200±70

Toți quarcii au, de asemenea, o sarcină electrică care este un multiplu de 1/3 din sarcina elementară. În fiecare generație, un cuarc are o sarcină electrică de +2/3 (aceștia sunt cuarci u-, c- și t) și unul are o sarcină de -1/3 (cuarci d-, s- și b); Antiquarcii au încărcături opuse. Pe lângă interacțiunile puternice și electromagnetice, quarcii participă la interacțiunea slabă.

Generaţie Lepton / antiparticulă încărcat Neutrin / antineutrino
Nume Simbol Sarcina electrică ( e ) Masa ( MeV ) Nume Simbol Sarcina electrică ( e ) Masa ( MeV )
unu Electron / Pozitron −1 / +1 0,511 Neutrin electronic / Antineutrino electronic 0 < 0,0000022 [15]
2 Muon −1 / +1 105,66 Neutrin muon / Antineutrino muon 0 < 0,17 [15]
3 Tau lepton −1 / +1 1776,99 Tau neutrino / tau antineutrino 0 < 15,5 [15]

Istorie

Până în secolul al XVII-lea, 4 elemente erau considerate particule fundamentale [16] .

Până la începutul secolului al XX-lea , atomii erau considerați particule fundamentale [17] . Mai departe, nucleul atomic și electronul au început să fie considerate particule fundamentale [18] . Mai mult, s-a descoperit că nucleul atomic este format din protoni și neutroni și au început să fie considerați fundamentale, și nu nucleul [19] . Apoi s-a descoperit că protonii și neutronii constau din quarci [20] .

Note

  1. ↑ Ce este fundamental? Căutare fundamentală Copie de arhivă din 5 ianuarie 2003 pe site-ul oficial Wayback Machine al detectorului KEDR
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Sylvie Braibant; Giorgio Giacomelli; Maurizio Spurio. Particule și interacțiuni fundamentale: o introducere în fizica particulelor  . — al 2-lea. - Springer , 2012. - P. 1-3. - ISBN 978-94-007-2463-1 . Arhivat pe 26 august 2016 la Wayback Machine
  3. ↑ Ce este fundamental? Model standard - întrebări pentru verificare Copie arhivată din 5 aprilie 2022 pe site-ul oficial al detectorului Wayback Machine KEDR
  4. ↑ Ronald Newburgh; Joseph Peidle; Wolfgang Rueckner. Einstein, Perrin și realitatea atomilor: 1905 revizuit  // American  Journal of Physics  : journal. - 2006. - Vol. 74 , nr. 6 . - P. 478-481 . - doi : 10.1119/1.2188962 . - Cod . Arhivat din original pe 3 august 2017.
  5. ↑ Friedel Weinert. Omul de știință ca filozof: consecințele filozofice ale marilor  descoperiri științifice . - Springer , 2004. - P. 43, 57-59. — ISBN 978-3-540-20580-7 . Arhivat la 1 august 2020 la Wayback Machine
  6. ↑ 1 2 Meinard Kuhlmann. Fizicienii dezbat dacă lumea este făcută din particule sau câmpuri – sau cu totul altceva  (în engleză)  // Scientific American  : revista. - Springer Nature , 2013. - 24 iulie. Arhivat din original pe 31 august 2016.
  7. ↑ 1 2 Zeeya Merali. Nu chiar atât de elementar, dragul meu electron: Particula fundamentală „se împarte” în cvasiparticule, inclusiv noul „orbitan”  //  Nature :  journal. - 2012. - 18 aprilie. - doi : 10.1038/nature.2012.10471 .
  8. ↑ 12 Ian O'Neill . Descoperirea LHC distruge din nou supersimetria . Discovery News (24 iulie 2013). Preluat la 28 august 2013. Arhivat din original la 13 martie 2016.
  9. ↑ Grupul de date despre particule . Mistere nerezolvate — supersimetria . Aventura cu particule . Laboratorul Berkeley . Preluat la 28 august 2013. Arhivat din original la 28 iulie 2013.
  10. ↑ Consiliul Național de Cercetare Dezvăluirea naturii ascunse a spațiului și timpului: graficarea cursului pentru fizica particulelor elementare  (engleză) . — Presa Academiilor Naționale, 2006. - P. 68. - ISBN 978-0-309-66039-6 . Arhivat la 1 august 2020 la Wayback Machine
  11. ↑ Cele mai recente date CERN nu arată niciun semn de supersimetrie — încă . Phys.Org (25 iulie 2013). Preluat la 28 august 2013. Arhivat din original la 17 august 2013.
  12. ↑ Smolin, Lee Atomii spațiului și timpului . Scientific American (2006). Arhivat din original pe 4 februarie 2016.
  13. ↑ ATLAS și CMS lansează măsurarea comună a masei bosonului Higgs (link nu este disponibil) . Preluat la 8 mai 2015. Arhivat din original la 2 aprilie 2015. 
  14. ↑ E. E. Boos, O. Brandt, D. Denisov, S. P. Denisov, P. Grannis. Top-quark (la cea de-a 20-a aniversare a descoperirii)  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Academia Rusă de Științe , 2015. - T. 185 . - S. 1241-1269 . - doi : 10.3367/UFNr.0185.201512a.1241 . Arhivat din original pe 20 decembrie 2016.
  15. ↑ 1 2 3 Măsurători de laborator și restricții privind proprietățile neutrinilor  (ing.) . Consultat la 25 septembrie 2009. Arhivat din original la 21 februarie 2012.
  16. ↑ Ce este fundamental? . Consultat la 25 noiembrie 2014. Arhivat din original pe 5 ianuarie 2003.
  17. ↑ Ce este fundamental? Copie Atom Archival din 29 ianuarie 2003 pe site-ul oficial Wayback Machine al detectorului KEDR
  18. ↑ Ce este fundamental? Este atomul fundamental Arhivat 5 aprilie 2022 pe site-ul oficial Wayback Machine al detectorului KEDR
  19. ↑ Ce este fundamental? Este nucleul fundamental? Copie arhivată din 28 martie 2022 pe site-ul oficial Wayback Machine al detectorului KEDR
  20. ↑ Ce este fundamental? Sunt protonii și neutronii particule fundamentale? Copie arhivată din 31 martie 2022 pe site-ul oficial Wayback Machine al detectorului KEDR

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii