Elementárne častice
Je atóm základnou zložkou hmoty, z ktorej je skonštruovaný, alebo ho možno rozdeliť na menšie časti? Existujú aj iné častice okrem tých, ktoré tvoria atóm? Ako sa prenáša gravitácia? Čo drží jadro atómu pohromade? Ako ďaleko sú elektróny jadra?
ÚVOD
Aj keď sa základné „tehly“, z ktorých je Vesmír skonštruovaný, považujú za atómy, za posledných sto rokov došlo k významnému pokroku pri určovaní zložiek atómov, ako aj pri určovaní alebo podozrení na existenciu ďalších častíc, ktoré dotvárajú obraz hmoty. Tieto zložky, ktoré sa podľa súčasného názoru nedajú „rozdeliť“ na ešte menšie časti, sa nazývajú zásadné častice resp elementárne častice.
Títo elementárne častice sú rozdelené do dvoch kategórií:
. bozóny, silové častice s plnou rotáciou.
. fermióny, častice s hmotnosťou, rozdelené na leptóny a kvarky.
Slabé bozóny. Slabá sila
Gluóny. Silná sila
Higgsov bozón
graviton. Je to sila častíc, ktorá prenáša gravitáciu, čo je najslabšia sila. Stále neexistujú experimentálne dôkazy o tom, že táto časticová sila existuje, čo z gravitácie robí jeden z ústredných problémov modernej fyziky.
fotón. Je nositeľom elektromagnetického žiarenia v celom rozsahu vrátane rádiových vĺn, svetla, röntgenových lúčov, gama lúčov atď. Fotón a súvisiace elektromagnetické pole držia atómy pohromade. Elektromagnetická sila je tiež zodpovedná za interakciu medzi atómami a medzi molekulami; bez nej by objekty nemali konzistenciu.
Slabé bozóny. Slabá sila. W +, W- a Z0 sú slabé bozóny, nosiče slabej sily. Slabá sila je zodpovedná za rádioaktívne rozpady, ktoré vedú k transformácii dolného kvarku na horný kvark. Táto zmena má za následok transformáciu neutrónu na protón, transformáciu sprevádzanú uvoľnením elektrónu. Slabá sila tiež môže zmeniť protón na neutrón. Slabé silové bozóny objavili v roku 1983 Carlo Rubbia a Simon Van der Meer.
gluón. Silná sila. Je nositeľom silnej sily a pôsobí na veľmi malé vzdialenosti asi 10 - 13 cm. Silná sila drží kvarky pohromade a vytvára tak protóny a neutróny. Silná sila tiež drží pohromade protóny a neutróny, ktoré tvoria jadro atómu. Bez tejto sily by sa protóny vďaka odpudivej sile vytvorenej ich pozitívnym nábojom od seba vzdialili. Prvý dôkaz o gluónoch sa objavil v laboratóriu v Hamburgu v roku 1979.
Higgsov bozón. Higgsovo pole sa pokúša vysvetliť vzhľad experimentálne určenej masy bozónov, ktoré boli chápané ako nehmotné; toto pole teda spomaľuje slabé bozóny, ktoré by sa vyvíjali rýchlosťou svetla a ktoré v zásade nemajú hmotnosť, a prostredníctvom tohto spomalenia slabé bozóny získavajú hmotnosť. Pri vysokých teplotách cestujú slabé bozóny rýchlosťou svetla, bez hmoty.
Aktualizácia: Oznámenie o objave Higgsovho bozónu bolo vydané 4. júla 2012 a môže predstavovať, ak sa potvrdí, že ide skutočne o Higgsov bozón, doteraz najdôležitejší vedecký objav XXI. Storočia a jeden z veľkých objavov ľudstva.
Fermionii, čeľaď č.1, čo si ako ľudia všímame:
elektrón. Záporne nabitá častica obklopujúca jadro atómu. Pretože jadro atómu je elektricky kladne nabité, elektrón je priťahovaný do stredu atómu. Spôsob, akým sú elektróny usporiadané na obežnej dráhe okolo jadra, určuje chemické vlastnosti atómu. Elektrický náboj elektrónov bráni elektrónom v prechode navzájom, vďaka odpudivej sile je udržuje oddelené.
Elektronické neutríno. Môžu prekonávať veľké vzdialenosti bez interakcie s hmotou, pričom každou sekundou prebehne ľudským telom približne 600 miliónov neutrín. Môžu bez prekážok preniknúť na Zem, sú nehmotné alebo blízke, s malou hmotou a interagujú s hmotou iba slabou silou a gravitáciou. Wolfgang Pauli predpovedal existenciu neutrín v roku 1930, objavili ho však až v roku 1957 Clyde Cowan a Fred Reines.
Quark up. Najmenej masívny zo šiestich typov kvarkov sa kombinuje s dolným kvarkom, aby vytvoril hmotu, ktorú momentálne prežívame. Kvarky nikdy neboli pozorované, existujú však dôkazy, ktoré presvedčili fyzikov o ich existencii. V roku 1964 Murraz Gell-Mann a George Zweig rozvinuli myšlienku existencie kvarkov a v roku 1968 sa to potvrdilo na Stanfordskom lineárnom akcelerátore.
Quark dole. Tvorí spolu s up kvarkom protóny a neutróny, ktoré tvoria atómové jadro. Dva down kvarky a jeden up kvark tvoria neutrón. Jeden down kvark a dva up kvarky tvoria protón.
Fermionii, rodina č.2, masívnejšia kópia prvej rodiny:
mión. Je to elektricky nabitá častica, oveľa hmotnejšia ako elektrón a oveľa nestabilnejšia ako ona. Dve tretiny myónov sa rozpadnú na elektróny, myonické neutrína a anti-neutrína v priebehu 2 mikrosekúnd. Míón bol objavený elektrónom, protónom a neutrónom. V roku 1937 Jabez C. Street a Edward C. Stevenson našli dôkazy o svojej existencii.
Miuonic Neutrino. Typ rádioaktívneho rozpadu, ktorý produkuje neutrónové mióny, tiež produkuje mióny. V roku 1961 ho objavili Jack Steinberger, Melvin Schwarty a Leon Lederman.
Quark kúzlo. Je to podobné ako pri kvarku, ale je oveľa masívnejšie. Bolo objavené v roku 1974.
Quark tesný. Je tak pomenovaný, pretože pri jeho objavení sa pozorovalo, že jeho životnosť bola dlhšia, ako sa očakávalo.
Fermionii, čeľaď č.3, ešte masívnejšia kópia prvej rodiny:
tau. Je identický s elektrónom, ale je 3 500-krát ťažší a nestabilnejší. Má životnosť menej ako 10–12 sekúnd, potom sa rozpadne na ďalšie častice. Objavil ju v roku 1975 Martin Perl.
Tauonické neutríno. Je to najmasovejší z troch typov neutrín. Jeho existencia sa potvrdila, keď častica, ktorá mohla byť iba tauonickým neutrínom, zasiahla jadro atómu a vyústila do tau leptónu. Prvý priamy dôkaz pochádza z roku 2000, Fermi Laboratory, Illinois.
Top kvark. Hmotnosť vrchného kvarku je ekvivalentná jadru atómu zlata, ktoré obsahuje 197 protónov a toľko neutrónov. Bol objavený v roku 1995 v laboratóriu Fermi.
Spodný tvaroh. To bolo tiež objavené v americkom laboratóriu Fermi v roku 1977.
Ak si chcete pozrieť kompletný obrázok štandardného modelu základných častíc, môžete si stiahnuť Plagát základných častíc, ktorý vytvoril tím Scientia (lb.română) od TU
Môžete komentovať pomocou účtu na webe, prostredníctvom FB, Twitteru alebo Google alebo ako návštevník (bez registrácie). Pre návštevníkov sú komentáre mierne (schválené správcom).