Cząstka elementarna

Z Wikipedii

Cząstki elementarne
leptony e μ τ νe νμ ντ	kwarki u c t d s b
nośniki oddziaływań γ Z0 W± gluon g
hadrony
mezony π K J/ψ Υ B D	bariony p n Λ Σ Ξ Ω
bozony	fermiony

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 1 Historia 2 Próby zmiany definicji 3 Cząstki elementarne w strukturze materii 4 Cząstki elementarne Modelu Standardowego 4.1 Fermiony 4.2 Bozony 5 Nowe teorie 6 Przypisy 7 Zobacz też

[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
elektron (e) neutrino elektronowe (νe)	mion (μ) neutrino mionowe (νμ)	taon (τ) neutrino taonowe (ντ)	-1 0	leptony
kwark górny (u) kwark dolny (d)	kwark powabny (c) kwark dziwny (s)	kwark wysoki (t) kwark niski (b)	+2/3 -1/3	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 teoretyczne sugerują, że masa ich może leżeć w obszarze kilkuset 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.

Przypisy

[edytuj] Zobacz też

• pojęcie cząstki w fizyce
• przegląd zagadnień z zakresu fizyki

Tomasz Nałęcz wraca do polityki

Tomasz Nałęcz przyjął zaproszenie na inauguracyjne spotkanie koalicji SdPl - PD - Zieloni firmowanej przez Dariusza Rosatiego, Janusza Onyszkiewicza i Marka Borowskiego. - Zgodził się uczestniczyć w budowie nowej centrolewicy - twierdzą organizatorzy.

Rehabilitacja kokainisty przyszła i niepewna

Artur P., były doradca ds. sportu u prezydenta Lecha Kaczyńskiego podejrzany o handel kokainą, nie wróci na razie do pracy w kancelarii, o co walczył przed warszawskim sądem.

W bitwie o szkło lepszy Kamiński

Prezydencki minister Michał Kamiński wypchnął z telewizji Piotra Kownackiego. Według raportu Instytutu Monitorowania Mediów w grudniu Kamiński wypowiadał się w głównych telewizyjnych serwisach informacyjnych przeszło dwa razy częściej.

Sześciolatki w szkołach w 2012 r. To ich prawo, nie obowiązek

Platforma zgłosiła wczoraj przełomową poprawkę do rządowego projektu obniżenia wieku szkolnego. Chce zapisać, że do 2012 r. sześcioletnie dzieci będą „miały prawo”, a nie „obowiązek” pójść do pierwszej klasy.

Jak CBA odkryło Amerykę

CBA wykryło aferę korupcyjną w kopalni w Bogdance. Zrobiło to pięć lat po prokuraturze

Posłowie za rozszerzeniem uprawnień sejmowej "speckomisji"

Za umożliwieniem sejmowej "speckomisji" dostępu do dokumentów i materiałów uzyskanych przez służby specjalne opowiedzieli się podczas debaty w Sejmie nad projektem zmian w regulaminie izby, posłowie ze wszystkich klubów parlamentarnych.

Kolejny sklep internetowy oszukał klientów?

Warszawska policja wyjaśnia sprawę sklepu internetowego, który oferował telewizory tańsze o kilkadziesiąt procent niż u innych sprzedawców - poinformowała Anna Oleksiak ze stołecznej policji. Klienci, którzy wpłacili pieniądze nie mogli się dodzwonić do sklepu.

Sikorski: Polska jest gotowa odegrać rolę w rozwiązaniu gazowego kryzysu

Radosław Sikorski powiedział, że Polska jest gotowa wysłać obserwatorów, którzy monitorowaliby tranzyt gazu przez Ukrainę do Europy Zachodniej. Władimir Putin zadeklarował wcześniej, że Moskwa wznowi dostawę gazu przez Ukrainę, jeśli tranzyt nadzorować będą unijni obserwatorzy.

Rocco Buttiglione doradcą w Muzeum Jana Pawła II w świątyni Opatrzności Bożej

Rocco Buttiglione, były włoski minister ds. europejskich będzie doradcą w sprawie Muzeum Jana Pawła II i kard. Stefana Wyszyńskiego, które ma powstać przy Świątyni Opatrzności Bożej w Warszawie. Buttiglione zasłynął kontrowersyjnymi wypowiedziami na temat homoseksualizmu, które wywołały burzę we włoskim rządzie i w Parlamencie Europejskim.

Skąd teraz płynie gaz do Polski

Białoruś i Niemcy to w tej chwili jedyne dwa kierunki, z których do Polski płynie gaz. Rura z Ukrainy od dzisiaj jest pusta.