Din punct de vedere istoric, primele particule elementare detectate experimental au fost un electron, un proton și apoi un neutron. Cu toate acestea, în curând a devenit clar că lumea a fost mult mai complicată. Sa constatat că pentru fiecare particulă există o antiparticlă, care se deosebește de ea doar în semn de încărcare; pentru particulele cu valori zero ale tuturor sarcinilor, antiparticula coincide cu particula (exemplu - foton). Mai departe, odată cu dezvoltarea fizicii nucleare experimentale, au fost adăugate mai mult de 300 de particule particulelor enumerate.
Particulele elementare se caracterizează prin masa, sarcina electrică, momentul intrinsec al impulsului - spin. Pe baza valorii spinului, toate particulele elementare pot fi împărțite în două grupuri. Particulele cu spin rotund sunt numite fermioane (în onoarea faimosului fizician E. Fermi). Toate aceste particule au proprietatea de a avea natura legii - particule de spin cu jumătate de număr întreg poate fi împreună numai cu condiția ca starea lor fizică (de exemplu, întregul set de parametri ce caracterizează particulele) nu sunt aceleași. Această lege în mecanica cuantică este numită interdicția Pauli. Particulele cu spini întregi se numesc bosoni (după un alt fizician mare, Sh. Bose). Pe ei, interdicția lui Pauli nu se aplică și pot fi împreună în orice număr.
Câmpurile fermionale rămân întotdeauna cuantificate, iar în limita clasică devin particule. De exemplu, de electroni, sunt fermioni (spin este 1/2) în actele limită clasice ca o adevărată particulă, deși are proprietăți de undă. Același lucru se aplică și pentru protoni, neutroni și toate celelalte particule de fermion. Câmpurile bosonilor din limită trec în câmpuri clasice. Astfel, unul dintre reprezentanții particulelor bozonici - foton (spin este 1) - în limita devine câmpul electromagnetic clasic (undele radio, lumina). Existența bosoni și fermioni creează o condiție importantă pentru manifestările obișnuite ale macrocosmosului noastre constând din materia atomică (fermioni) și radiații (bosoni).
Știind că toate particulele elementare sunt fie bosoane, fie fermioane, se poate încerca să răspundă la întrebarea "cărămizilor" elementare ale materiei. Căutați particulele elementare ale materiei a condus cercetătorii la înțelegerea că nu există nici o elementară absolută că o particulă la orice nivel este complex, în esența sa și în manifestările sale, este inseparabilă de celelalte realități fizice, inclusiv rolul special aparține vidul fizic. Condițional, este obișnuit să se considere ca fiind elementar acele particule care nu au astăzi o structură internă.
Sunt cunoscute trei clase de astfel de particule: leptoni, quarks și bosoni. Leptonii și cuarcile aparțin fermionilor. Clasa de leptoni este formată din șase particule și șase antiparticule (electroni, muon, tau-lepton și trei tipuri de neutrini). Fiecare lepton încărcat corespunde unei particule neutre - un neutrino (electronic, muonic sau tau). Leptonii joacă un rol important în structura lumii. Leptonii neutri participă numai la interacțiunea slabă; încărcată - în cele slabe și electromagnetice.
Clasa de cuarci. Ca și clasa de leptoni, conține șase particule și același număr de antiparticule. Fizicienii au denumit fiecare tip de aromă de quark. Acest termen, asociat cu olfacția, înseamnă de fapt numărul cuantic atribuit particulelor de un anumit tip. Aromele sunt indicate de primele litere ale cuvintelor engleze acceptate ca numele lor: sus, jos, ciudat, fermecat, frumusete, adevar. Quark-urile sunt particule încărcate electric. Dar încărcăturile lor au valori fracționare în raport cu sarcina electronică convențional luată ca 1 și sunt ± 1/3 sau ± 2/3. Căutările experimentale pentru încărcarea fracționată au fost nereușite, deși precizia măsurătorilor a fost adusă la valori excepțional de mari. Evident, existenta in natura sarcinii electrice fracționar pot fi utilizate cu condiția ca aceste taxe împreună cu particulele lor purtătoare formează o combinație conectată în care sarcina electrică totală este fie 0 sau ± 1.
De asemenea, în stare liberă nu s-au găsit nici un cuarț, deși experimentele acceleratoare oferă dovezi convingătoare indirecte despre existența lor reală într-o stare legată. Quarks și antiquarks sunt grupate în două sau trei particule, formând particule compuse numite hadroni. Quark-urile există doar în astfel de particule constitutive, în afara lor în condiții moderne, ele nu pot exista și aceasta este o proprietate fundamentală a materiei la un anumit nivel micro.
Hadronii compuși din quarks sunt împărțiți în trei grupe. Primul - baryon - este format din combinații de trei cuarci. Acest grup include un proton și un neutron - baza fundamentală a nucleelor atomice. Al doilea grup este format din particule obținute prin combinarea unui quark și a unui antiquark. Ele sunt numite mezone. Un alt grup conține particule formate din combinații de trei antiquarks. Ea devine antiproton, care formează baza antimateriei. Particulele hadronice menționate mai sus formează doar o mică parte a particulelor formate din cuarci. Cele mai multe dintre ele sunt așa-numitele rezonanțe - particule instabile de scurtă durată, care se descompun rapid în particule stabile. Hadronii participă la interacțiuni puternice, slabe și electromagnetice.
În schema armonioasă descrisă, se dezvăluie un defect fundamental. Quarks fiind fermioni trebuie să respecte interdicția Pauli și nu pot fi uniți dacă statele lor sunt aceleași. Și în particulele baryon și antibaryon, cuarcurile de un singur gust se întâlnesc adesea împreună. De exemplu, un proton este format dintr-o combinație de cuarci, scrisă după cum urmează: uud, neutron - udd. Se pare că interzicerea lui Pauli este încălcată. Pentru a elimina această contradicție am introdus ipoteza că quarcii de aroma nu sunt identice, ele diferă în natura interacțiunii între ele și, prin urmare, descrierile lor introdus un alt număr cuantic - culoare.
Interacțiunea dintre încărcările de culoare este efectuată de gluoni. Glușoanele, care posedă o încărcătură de culoare, interacționează între ele. Aparent, acesta este motivul pentru un fenomen fundamental nou, numit închidere sau închidere a quark-urilor. Faptul este că, în ciuda energiilor destul de mari ale particulelor accelerate în acceleratoarele moderne, nu se pot observa cuarcile în stare liberă. Ele aparent există în natură numai sub forma unor perechi de quark-antiquark (), triple (qqq) sau formațiuni mai complexe. Atunci când cuarcii și anticucii sunt combinați în hadroni, trebuie îndeplinite două condiții: încărcătura electrică totală a quark-urilor în hadron trebuie să fie integrală; cuarcile care se combină într-un hadron, trebuie să compenseze complet încărcăturile lor de culoare și să satisfacă semnul incolorității.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: