Елементарна частинка

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Елемента́рна части́нка — збірний термін, що відноситься до мікрооб'єктів в суб'ядерному масштабі, які неможливо розщепити на складові частини. Їх будова і поведінка вивчається фізикою елементарних частинок. Поняття елементарних частинок грунтується на факті дискретної будови речовини. Ряд елементарних частинок має складну внутрішню структуру, проте розділити їх на частини неможливо. Інші елементарні частинки є безструктурними і можуть вважатися первинними фундаментальними частинками.

Зміст

[ред.] Загальна інформація

ЕЛЕМЕНТАРНІ ЧАСТИНКИ (рос. элементарные частицы, англ. fundamental(elementary) particles; нім. Elementarteilchen n) – найдрібніші суб’ядерні частинки речовини або поля фізичного. Це дискретні структурні елементи, які можуть існувати в неасоційованому стані. Найхарактернішою особливістю Е.ч. є їх здатність до перетворень і взаємодії. При цьому дочірні частинки не є структурними складовими материнських, а народжуються при актах перетворення. За властивостями Е.ч. поділяють на такі групи: фотони, лептони, мезони й баріони (нуклони й гіперони). Майже всі Е.ч. нестабільні (за винятком електрона, протона, нейтрона, нейтрино, фотона). Основні характеристики Е.ч.: електричний заряд, маса, тривалість життя, спін, лептонний і баріонний заряди, дивність (квантове число).

Починаючи з 1932 року було відкрито більше 400 елементарних частинок і це число продовжує зростати.

Дослідження останніх десятиліть ХХ ст. показали відносність вживання терміну “елементарні” до ряду частинок. Зокрема виявлено внутрішню структуру протона, нейтрона, інших частинок. Вони складаються з кварків, пар “кварк-антикварк” та глюонів (кванти поля). В свою чергу кварки, можливо, теж мають свою структуру, хоча на сучасному рівні знань вони є фундаментальними складовими адронів.

Сучасний нам набір Е.ч. не був таким протягом всього існування Всесвіту. На самих його початках в момент часу 10-33 с після Великого вибуху існували частинки-прабатьки, так звані преони, з енергією 1015 ГеВ. Прямими “нащадками” преонів стали кварки, що бл. 10-6 с після Великого вибуху утворили вже згадані протони і нейтрони. За цими уявленнями через приблизно 3 хв. після початку процесу утворилася більша частина ядер гелію, які існують у Всесвіті.

[ред.] Класифікація

За величиною спіну всі елементарні частинки поділяють на два класи:

За видами взаємодій елементарні частинки ділять на наступні групи:

  • адрони — частинки, що беруть участь у всіх видах фундаментальних взаємодій. Вони складаються з кварків і поділяються, у свою чергу, на:
  • лептони — ферміони, які мають вид точкових частинок (тобто, що не складаються ні з чого) аж до масштабів порядку 10−18 м. Не беруть участь в сильних взаємодіях. Участь в електромагнітних взаємодіях експериментально спостерігалася тільки для заряджених лептонів (електрони, мюони, тау-лептони) і не спостерігалася для нейтрино. Відомі 6 типів лептонів.
  • кварки — дробовозаряджені частинки, що входять до складу адронів. У вільному стані не спостерігалися. Як і лептони, діляться на 6 типів і є безструктурними, проте, на відміну від лептонів, беруть участь у сильній взаємодії.
  • калібрувальні бозони — частинки, за допомогою обміну якими здійснюються взаємодії:
    • фотон — частинка, що переносить електромагнітну взаємодію;
    • вісім глюонів — частинок, що переносять сильну взаємодію;
    • три проміжні векторні бозони W+, W- і Z0, що переносять слабку взаємодію;
    • гравітон — частинка, що переносить гравітаційну взаємодію. Існування гравітонів, хоча поки не доведено експериментально, у зв'язку зі слабкістю гравітаційної взаємодії, вважається цілком вірогідним.

Адрони і лептони утворюють речовину. Калібрувальні бозони — це кванти різних видів випромінювання.

Крім того, в Стандартній Моделі з необхідності присутній бозон Хігса, який, втім, поки що не знайдений експериментально.

Спочатку термін «елементарна частинка» мав на увазі щось абсолютно елементарне, першоцеглинка матерії. Проте, коли в 1950-х і 1960-х роках були відкриті сотні адронів зі схожими властивостями, стало ясно, що принаймні адрони мають внутрішні ступені свободи, тобто не є в строгому значенні слова елементарними. Ця підозра надалі підтвердилася, коли з'ясувалося, що адрони складаються з кварків.

Таким чином, ми просунулися ще трошки вглиб будови речовини: самими елементарними, точковими частинами речовини зараз вважаються лептони і кварки. Для них (разом з калібрувальними бозонами) і застосовується термін «фундаментальні частинки».

[ред.] Див. також

  • причастинка.

[ред.] Література

Мала гірнича енциклопедія: В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. ISBN 966-7804-14-3