Cząstka elementarna
Z Wikipedii
| Cząstki elementarne | |||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||
Cząstka elementarna – w fizyce, cząstka, będąca podstawowym budulcem, czyli najmniejszym i nieposiadającym wewnętrznej struktury. Niemniej pojęcie to ze względów historycznych ma trochę inne znaczenie.
Badaniem tych cząstek zajmuje się fizyka cząstek elementarnych.
Spis treści |
[edytuj] Historia
Pojęcie cząstki elementarne wprowadzono w latach 1930-1935 i oznaczało ono elektron, proton, neutron i kwant gamma (foton). W tamtych czasach uznawano, że cała materia zbudowana jest z tych cząstek.
W latach późniejszych odkryto miony, mezony, kwarki i wiele innych cząstek oraz ich antycząstki, wszystkie je też uznano za elementarne; obecnie znanych jest ok. 400 takich cząstek[potrzebne źródło].
[edytuj] Próby zmiany definicji
Wśród fizyków nie ma obecnie jednomyślności w uznaniu definicji cząstki elementarnej, choć przeważa pogląd:
Cząstkami elementarnymi są te wszystkie cząstki, które są niezbędne do wyjaśnienia własności wszystkich form materii, i tylko te, których nie można wyjaśnić przez inne cząstki. Z definicji tej wynika, że są one jednocześnie podstawowym budulcem materii i nie posiadają wewnętrznej struktury.
Tak zwana hipoteza demokracji cząstek zakłada, że wszystkie cząstki są sobie nawzajem potrzebne i nawzajem tłumaczą się teoretycznie. W myśl tego poglądu oraz ze względów historycznych terminu cząstki elementarne używa się czasem także w odniesieniu do hadronów (czyli do kilkuset cząstek jak proton, czy neutron, nie będących w istocie cząstkami elementarnymi).
Terminu tego używa się jednak tylko w kontekście, w którym nie powoduje on niejednoznaczności, co do znaczenia w jakim się go używa.
Niejednoznaczności w definicji spowodowało wprowadzenie pojęcia cząstki fundamentalne określające cząstki elementarne w myśl pierwszej definicji.
Ścisła definicja cząstek elementarnych (w znaczeniu fundamentalnych) oznacza, że w miarę postępu badań pewne cząstki mogą przestać być elementarne.
[edytuj] Cząstki elementarne w strukturze materii
Z cząstek elementarnych zbudowane są wszystkie inne cząstki. Na przykład atomy zbudowane są z mniejszych cząstek takich jak elektrony, protony i neutrony. Protony i neutrony są również cząstkami złożonymi z innych, bardziej podstawowych cząstek – kwarków. Najważniejszym problemem w fizyce cząstek jest znalezienie czegoś, co można uznać za cząstki fundamentalne, z których, jak z budulca, złożone byłyby wszystkie inne cząstki "elementarne", a które same nie byłyby już złożone z niczego innego.
[edytuj] Cząstki elementarne Modelu Standardowego
Model Standardowy wprowadza 12 cząstek, z których zbudowana jest materia[1], zwanych fermionami i 12 cząstek odpowiedzialnych za przenoszenie oddziaływań między innymi cząstkami zwanych bozonami ("cząstek promieniowania").
[edytuj] Fermiony
Dwanaście rodzajów fermionów podzielonych jest na trzy rodziny, po cztery cząstki w każdej. Sześć z nich to kwarki, pozostałe sześć to leptony. Trzy z leptonów są neutrinami (obojętnymi elektrycznie), dalsze trzy mają ładunek elektryczny -1: elektron, mion i taon.
| rodzina I | rodzina II | rodzina III | ładunek elektryczny | |||||||||
|
|
|
|
leptony | ||||||||
|
|
|
|
kwarki |
Oprócz tego należy uwzględnić dwanaście rodzajów antycząstek do wymienionych tu fermionów. Antycząstką elektronu jest pozyton (e+) o ładunku +1, dodatni mion μ+ jest antycząstką mionu, zaś dodatni taon τ+ antycząstką taonu. Antykwarkami są: antykwark górny 
, antykwark dolny 
, antykwark powabny 
, antykwark dziwny 
, antykwark wysoki 
i antykwark niski 
. Antyneutrina to antyneutrino elektronowe 
, antyneutrino mionowe 
i antyneutrino taonowe 
.
Jak dotąd nigdy nie zaobserwowano kwarków i antykwarków w stanie wolnym, tzn. niepołączonych w inne cząstki. Kwark może łączyć się z antykwarkiem, tworząc mezon: kwarki charakteryzują się "kolorem" – odpowiedni antykwark obdarzony jest wówczas "antykolorem". Kolor i antykolor znoszą się wzajemnie, dając w wyniku kolor biały, co oznacza kolor obojętny (nie ma to nic wspólnego z kolorami widzianymi, jedynie taka jest terminologia). Kwarki mogą też łączyć się z innymi kwarkami w grupy po trzy, tworząc bariony: kwark "czerwony" łączy się z "zielonym" i "niebieskim". Ich kolory znów znoszą się dając kolor biały, czyli znów brak ładunku koloru. Trzy antykwarki, "antyczerwony", "antyzielony" i "antyniebieski" w połączeniu dają antybarion o kolorze "antybiałym", co oznacza, że antybarion również nie przejawia ładunku koloru. Kolor i antykolor są jedynie cechami kwarków i antykwarków i nie mogą istnieć oddzielnie od nich.
Same kwarki mogą przenosić ładunek elektryczny, który jest ułamkową częścią ładunku elementarnego, ale jak dotąd w przyrodzie nie został on zaobserwowany – Model Standardowy przewiduje, że kwarki łączą się w taki sposób, że wypadkowy ładunek powstałej cząstki jest całkowitą krotnością ładunku elementarnego. Ładunek przenoszony przez kwarki może być równy +2/3 lub -1/3 ładunku elementarnego, antykwarki przenoszą wówczas ładunek -2/3 lub +1/3.
[edytuj] Bozony
Z 12 rodzajów bozonów 8 to tak zwane gluony. Są to obojętne cząstki o masie spoczynkowej zero, obdarzone jednocześnie ""kolorem" i "antykolorem". Gluony są podobne do mezonów, jednak są kolejnym rodzajem cząstek fundamentalnych – nie są zbudowane z kwarków, ani nie są kwarkami. W przypadku gluonów kolor i antykolor nie znoszą się wzajemnie: istnieją gluony niosące kolor "czerwony"/"antyzielony", co w przypadku mezonów nie jest możliwe. Gluony są odpowiedzialne za przenoszenie oddziaływań silnych.
Z pozostałych bozonów fundamentalnych trzy: wuony (W+, W-) i zeton (Z0), są odpowiedzialne za przenoszenie oddziaływań słabych. Ostatnim bozonem fundamentalnym jest foton, który pośredniczy w przenoszeniu oddziaływań elektromagnetycznych. Bozonami, czyli cząstkami o spinie całkowitym, są również mezony. Jako złożone z kwarków nie są jednak bozonami fundamentalnymi.
[edytuj] Nowe teorie
Obecnie zaczyna panować przekonanie, że Model Standardowy jest teorią tymczasową i trwają intensywne prace nad znalezieniem teorii bardziej podstawowej – być może cząstki uważane za "elementarne" przez Model Standardowy, w nowej teorii okażą się cząstkami złożonymi; fizycy mają też nadzieję, że będzie ona zawierała cząstki nieujęte w Modelu Standardowym. Chodzi tu przede wszystkim o hipotetyczne grawitony, które miałyby być odpowiedzialne za przenoszenie oddziaływań grawitacyjnych. Ogólna teoria miałaby łączyć wreszcie wszystkie cztery typy podstawowych oddziaływań w przyrodzie.
Według teorii superstrun, każda cząstka fundamentalna jest przejawem innego rodzaju drgań superstruny (struny drgają bezustannie w sposób podobny jak fale stojące: cząstki miałyby być obrazem drgań analogicznie jak orbitale atomowe w modelu atomu Bohra są węzłami fali stojącej według teorii fal materii). Wszystkie struny są takie same, różne są jedynie sposoby ich wibracji. Masywniejsze cząstki odpowiadają drganiom strun o większej energii. W teorii superstrun jednakże cząstki nie zawierają strun – one są strunami.
Istnieje też grupa modeli zwanych supersymetrycznymi. Przewiduje ona, że każda ze znanych cząstek ma swego, nieodkrytego jeszcze, supersymetrycznego partnera, zwanego s-cząstką. S-cząstki mają większą masę niż "zwykłe" cząstki: rozważania teroetyczne sugerują, że masa ich może leżeć w obszarze kilkset GeV do 1 TeV, czyli nieco poza zasięgiem istniejących akceleratorów. Istnieje więc nadzieja, że w roku 2008, po uruchomieniu akceleratora LHC powinno udać się potwierdzić istnienie s-cząstek. Ponieważ teoria superstrun implikuje istnienie supersymetrii, byłby więc to również pośrednio argument za jej prawdziwością.
[edytuj] Zobacz też
| Po obfitych opadach śniegu tiry zablokowały drogę |
Obfite opady śniegu spowodowały, że w piątek wieczorem na świętokrzyskich drogach panują trudne warunki. Tiry zablokowały trasę krajową 42 Namysłów-Rudnik w okolicy Wąchocka. Od popołudnia w wypadkach zginęło pięć osób - poinformowała policja. |
| Senyszyn: Sejm nie jest wolny od picia, dziś trafiło na Kruk |
- Ze statystyki wynika, że 83 posłów nadużywa alkoholu, a 14 to alkoholicy. W rzeczywistości liczby te mogą być większe - pisze na swoim blogu posłanka Joanna Senyszyn. Podkreśla, że Sejm jako emanacja społeczeństwa, które reprezentuje, "nie jest wolny od plagi picia". |
| PO w ośrodku SPA podsumowuje rok pracy rządu |
Z ponad dwugodzinnym opóźnieniem rozpoczęło się w piątek w miejscowości Ossa k. Rawy Mazowieckiej dwudniowe wyjazdowe posiedzenie klubu parlamentarnego Platformy Obywatelskiej. Zjazd odbywa się w czterogwiazdkowym hotelu Ossa Congress and SPA z ofertą odnowy biologicznej. Klub podsumuje rok działania rządu i koalicji PO- PSL. Na posiedzenie przybył premier Donald Tusk i ministrowie. |
| Cenne mapy i listy Mickiewicza trafią do Polski |
Kolekcjoner Tomasz Niewodniczański powiedział w piątek, że zamierza wkrótce przekazać polską część swoich zbiorów kartograficznych i archiwalnych Zamkowi Królewskiemu w Warszawie. |
| Ruszył proces prześladowcy młodej dentystki |
Proces bezrobotnego Sebastiana W., który przez ponad rok miał nękać dwudziestokilkuletnią dentystkę, a także jej ojca i znajomego rozpoczął się dziś przed warszawskim sądem rejonowym. Oskarżony swe działania tłumaczył przed sądem "zakochaniem", nie przyznał się do przestępstw. |
| Zarzuty dla dwóch pracowników prezydenta Karnowskiego |
Prokuratura postawiła zarzuty sekretarzowi miasta oraz kierowcy prezydenta Sopotu, Jacka Karnowskiego. Obaj mieli brać udział w ustawieniu przetargu na auto dla prezydenta. |
| Warszawa się wali: most z dziurą na wylot |
Od piątku nie można jeździć przez mostek na Kanale Żerańskim w Kobiałce - oberwał się z niego kawałek jezdni. Pogotowie drogowe w ostatniej chwili zawróciło dwie betoniarki zmierzające nim na pobliską budowę. Zarząd Transportu Miejskiego musiał wycofać autobusy |
| Pogoda na weekend: będzie zimno i spadnie śnieg |
Przed intensywnymi opadami śniegu oraz oblodzeniem na drogach ostrzega Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW). Utrudnienia komunikacyjne mogą wystąpić już w piątek po południu. |
| 28 osób oskarżonych o fałszowanie list poparcia przed wyborami |
28 osób z Rybnika i okolic zostało oskarżonych o złamanie prawa przy zbieraniu i sporządzaniu list poparcia dla kandydatów na posłów w wyborach do Sejmu w 2005 roku. |
| Małkowski: prawda jest moją tarczą |
Czesław Jerzy Małkowski, który stracił stanowisko prezydenta Olsztyna w niedzielnym referendum, podziękował mieszkańcom za udzielone mu wsparcie i po raz kolejny zapewnił, że udowodni swą niewinność przed niezawisłym sądem. |
