Елементарна частинка

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Елемента́рна части́нка — збірний термін, що стосується мікрооб'єктів в суб'ядерному масштабі, які неможливо розщепити на складові частини. Їх будова й поведінка вивчається фізикою елементарних частинок. Поняття елементарних частинок ґрунтується на факті дискретної будови речовини. Низка елементарних частинок має складну внутрішню структуру, проте розділити їх на частини неможливо. Інші елементарні частинки є безструктурні й можуть вважатися первинними фундаментальними частинками.

Загальна інформація[ред.ред. код]

Елементарні частинки – найдрібніші суб’ядерні частинки речовини або фізичного поля. Це дискретні структурні елементи, що можуть існувати в неасоційованому стані. Найхарактернішою особливістю елементарних частинок є їхня здатність до перетворень і взаємодії. При цьому дочірні частинки - це не структурні складові материнських, вони народжуються при актах перетворення. За властивостями елементарні частинки поділяють на такі групи: фотони, лептони, мезони й баріони (нуклони й гіперони). Майже всі елементарні частинки нестабільні (за винятком електрона, протона, нейтрона, нейтрино, фотона). Основні характеристики елементарних частинок: електричний заряд, маса, тривалість життя, спін, лептонний і баріонний заряди, дивність (квантове число).

Починаючи з 1932 року було відкрито понад 400 елементарних частинок і це число зростає й надалі.

Дослідження останніх десятиліть ХХ ст. показали відносність вживання терміну “елементарні” до ряду частинок. Зокрема виявлено внутрішню структуру протона, нейтрона, інших частинок. Вони складаються з кварків, пар “кварк-антикварк” та глюонів (кванти поля). В свою чергу кварки, можливо, теж мають свою структуру, хоча на сучасному рівні знань вони є фундаментальними складовими адронів.

Сучасний нам набір елементарних частинок не був таким протягом всього існування Всесвіту. На самих його початках у момент часу 10-33 c після Великого вибуху існували частинки-прабатьки, так звані преони, з енергією понад 1015 ГеВ. Прямими “нащадками” преонів стали кварки, що близько 10-6 с після Великого вибуху утворили вже згадані протони і нейтрони. За цими уявленнями через приблизно 3 хв. після початку процесу утворилася більша частина ядер гелію, які існують у Всесвіті.

Класифікація[ред.ред. код]

За величиною спіну всі елементарні частинки поділяють на два класи:

За видами взаємодій елементарні частинки поділяють на такі групи:

  • адрони — частинки, що беруть участь у всіх видах фундаментальних взаємодій. Вони складаються з кварків і поділяються, у свою чергу, на:
  • лептони — ферміони, які мають вид точкових частинок (тобто, що не складаються ні з чого) аж до масштабів порядку 10−18 м. Не беруть участь в сильних взаємодіях. Участь в електромагнітних взаємодіях експериментально спостерігалася тільки для заряджених лептонів (електрони, мюони, тау-лептони) і не спостерігалася для нейтрино. Відомі 6 типів лептонів.
  • кварки — дробовозаряджені частинки, що входять до складу адронів. У вільному стані не спостерігалися. Як і лептони, діляться на 6 типів і є безструктурними, проте, на відміну від лептонів, беруть участь у сильній взаємодії.
  • калібрувальні бозони — частинки, за допомогою обміну якими здійснюються взаємодії:
    • фотон — частинка, що переносить електромагнітну взаємодію;
    • вісім глюонів — частинок, що переносять сильну взаємодію;
    • три проміжні векторні бозони W+, W- і Z0, що переносять слабку взаємодію;
    • гравітон — частинка, що переносить гравітаційну взаємодію. Існування гравітонів, хоча поки не доведено експериментально, у зв'язку зі слабкістю гравітаційної взаємодії, вважається цілком імовірним.

Адрони і лептони утворюють речовину. Калібрувальні бозони — це кванти різних видів випромінювання.

Крім того, в Стандартній Моделі з необхідності присутній бозон Гіггса, про відкриття якого було оголошено 4 липня 2012 року[1]..

Спочатку термін «елементарна частинка» мав на увазі щось абсолютно елементарне, першоцеглинка матерії. Проте, коли в 1950-х і 1960-х роках були відкриті сотні адронів зі схожими властивостями, стало ясно, що принаймні адрони мають внутрішні ступені свободи, тобто не є в строгому значенні слова елементарними. Ця підозра надалі підтвердилася, коли з'ясувалося, що адрони складаються з кварків.

Таким чином, наука просунулася ще трошки вглиб будови речовини: найелементарнішими, точковими частинами речовини зараз вважаються лептони і кварки. Саме щодо них (разом із калібрувальними бозонами) застосовується термін «фундаментальні частинки».

Джерела[ред.ред. код]