Fundamental partikel

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 2 juni 2021; kontroller kräver 4 redigeringar .

En fundamental partikel  är en strukturlös elementarpartikel [1] , som hittills inte har beskrivits som en komposit [2] . Partiklar som för närvarande anses vara elementära inkluderar fundamentala fermioner ( kvarkar , leptoner , antikvarkar och antileptoner ), som typiskt är "partiklar av materia" och "partiklar av antimateria ", såväl som fundamentala bosoner ( gage-bosoner och Higgs-bosonen ), som, som en regel, är "kraftpartiklar" som förmedlar interaktioner mellan fermioner [3] [2] . En partikel som innehåller två eller flera elementarpartiklar är en sammansatt partikel .

Vanlig materia består av atomer, som en gång troddes vara elementarpartiklar - på grekiska betyder " atom " "odelbar, oskuren", även om atomens existens förblev kontroversiell fram till omkring 1910, eftersom några ledande fysiker såg molekyler som matematiska illusioner, och materia bestod i slutändan av energi [2] [4] . Atomens subatomära beståndsdelar bestämdes i början av 1930-talet; elektroner och protoner , tillsammans med en foton , en partikel av elektromagnetisk strålning [2] . Vid den tiden förändrade den senaste tillkomsten av kvantmekaniken radikalt begreppet partiklar, eftersom en enda partikel till synes kunde svepa fältet som en våg . Denna paradox har ännu inte förklarats på ett tillfredsställande sätt [5] [6] .

Med hjälp av kvantteorin fann man att protoner och neutroner innehåller kvarkar ( upp och ner ), som anses vara elementarpartiklar [2] . Inom en molekyl har en elektron tre frihetsgrader ( laddning , spin , orbital ), som kan separeras med hjälp av vågfunktionen i tre kvasipartiklar ( holon , spinon , orbiton ) [7] . En fri elektron som inte kretsar kring atomkärnan och som inte har någon orbital rörelse verkar dock vara odelbar och förblir en elementarpartikel [7] .

Runt 1980 övergavs elementarpartikelns status som verkligt elementär – den yttersta beståndsdelen av materia – till stor del för en mer praktisk syn [2] , vilket förkroppsligades i standardmodellen för partikelfysik, känd som den mest experimentellt framgångsrika vetenskapsteorin [6] [8] . Många utvecklingar och teorier utanför standardmodellen , inklusive den populära supersymmetrin , fördubblar antalet elementarpartiklar, och antar att varje känd partikel är associerad med en mycket mer massiv "skugg"-partner [9] [10] , även om alla sådana superpartners förblir oupptäckta [8] [11] . Under tiden förblir den elementära bosonförmedlande gravitationen ( graviton ) hypotetisk [2] . Dessutom, som hypoteserna visar, kommer rum-tid sannolikt att kvantiseras, därför finns det med största sannolikhet "atomer" av rummet och själva tiden [12] .

Grundläggande bosoner

Grundläggande bosoner:

namn Debitering ( e ) Snurra Massa ( GeV ) Bärbar interaktion
Foton 0 ett 0 Elektromagnetisk interaktion
W ± ±1 ett 80,4 Svag interaktion
Z0 _ 0 ett 91,2 Svag interaktion
Gluon 0 ett 0 Stark interaktion
Higgs boson 0 0 ≈125,09±0,24 [13] tröghetsmassa

Fundamentala fermioner

Grundläggande fermioner :

Generation Quarks med laddning (+2/3) e Quarks med laddning (−1/3) e
Namn/smak av kvarg/antikvark Quark/antikvark symbol Massa ( MeV ) Namn/smak av kvarg/antikvark Quark/antikvark symbol Massa ( MeV )
ett u-kvark (upp-kvark) / anti-u-kvark från 1,5 till 3 d-quark (down-quark) / anti-d-quark 4,79±0,07
2 c-quark (charm-quark) / anti-c-quark 1250±90 s-kvark (märklig kvarg) / anti-s-kvark 95±25
3 t-quark (toppkvark) / anti-t-quark 174 340 ± 790 [14] b-kvark (bottenkvark) / anti-b-kvark 4200±70

Alla kvarkar har också en elektrisk laddning som är en multipel av 1/3 av den elementära laddningen. I varje generation har en kvark en elektrisk laddning på +2/3 (dessa är u-, c- och t-kvarkar) och en har en laddning på -1/3 (d-, s- och b-kvarkar); Antikvarker har motsatta laddningar. Förutom de starka och elektromagnetiska interaktionerna deltar kvarkar i den svaga interaktionen.

Generation Laddad lepton / antipartikel Neutrino / antineutrino
namn Symbol Elektrisk laddning ( e ) Massa ( MeV ) namn Symbol Elektrisk laddning ( e ) Massa ( MeV )
ett Elektron / Positron −1 / +1 0,511 Electron neutrino / Electron antineutrino 0 < 0,0000022 [15]
2 Muon −1 / +1 105,66 Muon neutrino / Muon antineutrino 0 < 0,17 [15]
3 Tau lepton −1 / +1 1776,99 Tau neutrino / tau antineutrino 0 < 15,5 [15]

Historik

Fram till 1600-talet ansågs fyra grundämnen vara fundamentala partiklar [16] .

Fram till början av 1900-talet ansågs atomer vara fundamentala partiklar [17] . Vidare började atomkärnan och elektronen att betraktas som fundamentala partiklar [18] . Vidare upptäcktes att atomkärnan består av protoner och neutroner , och de började betraktas som fundamentala, och inte kärnan [19] . Då upptäcktes att protoner och neutroner består av kvarkar [20] .

Anteckningar

  1. ↑ Vad är grundläggande? Grundläggande sökning Arkivkopia daterad 5 januari 2003 på Wayback Machines officiella webbplats för KEDR- detektorn
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Sylvie Braibant; Giorgio Giacomelli; Maurizio Spurio. Partiklar och grundläggande interaktioner: En introduktion till partikelfysik  . — 2:a. - Springer , 2012. - S. 1-3. - ISBN 978-94-007-2463-1 . Arkiverad 26 augusti 2016 på Wayback Machine
  3. ↑ Vad är grundläggande? Standardmodell - frågor för verifiering Arkiverad kopia av 5 april 2022 på Wayback Machine KEDR- detektors officiella webbplats
  4. ↑ Ronald Newburgh; Joseph Peidle; Wolfgang Rueckner. Einstein, Perrin och atomernas verklighet: 1905 återbesökt  // American  Journal of Physics  : tidskrift. - 2006. - Vol. 74 , nr. 6 . - s. 478-481 . - doi : 10.1119/1.2188962 . - . Arkiverad från originalet den 3 augusti 2017.
  5. ↑ Friedel Weinert. Vetenskapsmannen som filosof: filosofiska konsekvenser av stora vetenskapliga  upptäckter . - Springer , 2004. - P. 43, 57-59. — ISBN 978-3-540-20580-7 . Arkiverad 1 augusti 2020 på Wayback Machine
  6. ↑ 1 2 Meinard Kuhlmann. Fysiker diskuterar om världen är gjord av partiklar eller fält – eller något helt annat  (engelska)  // Scientific American  : magazine. - Springer Nature , 2013. - 24 juli. Arkiverad från originalet den 31 augusti 2016.
  7. ↑ 1 2 Zeeya Merali. Inte helt så elementärt, min kära elektron: Grundpartikeln "delas" i kvasipartiklar, inklusive den nya "omloppsbanan"  //  Nature :  journal. - 2012. - 18 april. - doi : 10.1038/nature.2012.10471 .
  8. ↑ 12 Ian O'Neill . LHC upptäckt lemlästar supersymmetri, igen . Discovery News (24 juli 2013). Hämtad 28 augusti 2013. Arkiverad från originalet 13 mars 2016.
  9. ↑ Partikeldatagrupp . Olösta mysterier – supersymmetri . Partikeläventyret . Berkeley Lab . Hämtad 28 augusti 2013. Arkiverad från originalet 28 juli 2013.
  10. ↑ Nationella forskningsrådet Att avslöja den dolda naturen hos rum och tid: Kartlägga kursen för elementärpartikelfysik  (engelska) . — National Academies Press, 2006. - S. 68. - ISBN 978-0-309-66039-6 . Arkiverad 1 augusti 2020 på Wayback Machine
  11. ↑ Senaste data från CERN visar inga tecken på supersymmetri — ännu . Phys.Org (25 juli 2013). Hämtad 28 augusti 2013. Arkiverad från originalet 17 augusti 2013.
  12. ↑ Smolin, Lee Atomer av utrymme och tid . Scientific American (2006). Arkiverad från originalet den 4 februari 2016.
  13. ↑ ATLAS och CMS släpper gemensam mätning av Higgs bosonmassa (länk ej tillgänglig) . Hämtad 8 maj 2015. Arkiverad från originalet 2 april 2015. 
  14. ↑ E. E. Boos, O. Brandt, D. Denisov, S. P. Denisov, P. Grannis. Toppkvark (till 20-årsdagen av upptäckten)  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Ryska vetenskapsakademin , 2015. - T. 185 . - S. 1241-1269 . - doi : 10.3367/UFNr.0185.201512a.1241 . Arkiverad från originalet den 20 december 2016.
  15. ↑ 1 2 3 Laboratoriemätningar och begränsningar av neutrinos egenskaper  (eng.) . Hämtad 25 september 2009. Arkiverad från originalet 21 februari 2012.
  16. ↑ Vad är grundläggande? . Hämtad 25 november 2014. Arkiverad från originalet 5 januari 2003.
  17. ↑ Vad är grundläggande? Atom arkivkopia daterad 29 januari 2003 på Wayback Machines officiella webbplats för KEDR- detektorn
  18. ↑ Vad är grundläggande? Är atomens fundamentala arkiverad 5 april 2022 på Wayback Machines officiella webbplats för KEDR- detektorn
  19. ↑ Vad är grundläggande? Är kärnan grundläggande? Arkiverad kopia av 28 mars 2022 på Wayback Machines officiella webbplats för KEDR- detektorn
  20. ↑ Vad är grundläggande? Är protoner och neutroner fundamentala partiklar? Arkiverad kopia daterad 31 mars 2022 på Wayback Machines officiella webbplats för KEDR- detektorn

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk