Temel Parçacık Fiziğinin Temelleri

Temel, bölünmez parçacıklar kavramı Antik Yunanlılar ("atomizm" olarak bilinen bir kavram). 20. yüzyılda fizikçiler olayları en küçük seviyelerde keşfetmeye başladılar ve en şaşırtıcı modern keşifleri arasında evrendeki farklı parçacıkların miktarı vardı. Kuantum fiziği 18 tip temel parçacığı tahmin eder ve 16 tanesi zaten deneysel olarak tespit edilmiştir. Temel parçacık fiziği, kalan parçacıkları bulmayı amaçlar.

Temel parçacıkları birkaç gruba ayıran Standart parçacık fiziği modeli, modern fiziğin merkezinde yer alır. Bu modelde, fiziğin dört temel gücü "Ölçü bozucu" ile birlikte bu kuvvetlere aracılık eden parçacıklar tarif edilmektedir. Yerçekimi teknik olarak Standart Modelde yer almasa da, teorik fizikçiler modeli, kuantum yerçekimi teorisi.

Parçacık fizikçilerinin hoşlandığı bir şey varsa, parçacıkları gruplara ayırır. Temel parçacıklar madde ve enerjinin en küçük bileşenleridir. Bilim adamlarının anlayabildiği kadarıyla, daha küçük parçacıkların kombinasyonlarından yapılmış gibi görünmüyorlar.

Fizikteki tüm temel parçacıklar ya fermiyonlar veya bozonlar. Kuantum fiziği, parçacıkların gerçek olmayan sıfır olmayan bir "spin" e sahip olabileceğini veya açısal momentum, onlarla ilişkili.

Bir fermiyon (sonra adlandırılır) Enrico Fermi) yarım tamsayı spinli bir parçacıkken, bir bozon (Satyendra Nath Bose'dan sonra adlandırılır) tam sayı veya tamsayı spinli bir parçacıktır. Bu dönüşler belirli durumlarda farklı matematiksel uygulamalara neden olur. Tamsayı ve yarı-tamsayı eklemenin basit matematiği aşağıdakileri gösterir:

• Tek sayıda fermantasyonun birleştirilmesi, fermantasyon ile sonuçlanır, çünkü toplam sıkma hala yarı-tamsayı bir değer olacaktır.
• Çift sayıda fermiyonun birleştirilmesi bir bozon ile sonuçlanır, çünkü toplam sıkma bir tamsayı değeri ile sonuçlanır.

Fermiyonlar, yarı tamsayı değerine (-1/2, 1/2, 3/2 vb.) Eşit bir parçacık spinine sahiptir. Bu parçacıklar evrenimizde gözlemlediğimiz maddeyi oluşturur. Maddenin iki temel bileşeni kuarklar ve leptonlar. Bu atomaltı parçacıkların her ikisi de fermiyonlardır, bu nedenle tüm bozonlar bu parçacıkların eşit bir kombinasyonundan oluşturulur.

Kuarklar, hadronları oluşturan fermantasyon sınıfıdır. protonlar ve nötronlar. Kuarklar fiziğin dört temel kuvvetinden de etkileşen temel parçacıklardır: yerçekimi, elektromanyetizma, zayıf etkileşim ve güçlü etkileşim. Kuarklar, hep hadron olarak bilinen atom altı parçacıkları oluşturmak için daima bir arada bulunurlar. Altı farklı kuark tipi vardır:

• Alt Kuark
• Garip Kuark
• Aşağı Kuark
• En İyi Kuark
• Charm Quark
• Up Quark

Leptonlar, güçlü etkileşime sahip olmayan bir tür temel parçacıktır. Altı lepton çeşidi vardır:

• Elektron
• Elektron Nötrino
• müon
• Muon Neutrino
• Tau
• Tau Neutrino

Lepton'un üç "aromasının" her biri (elektron, muon ve tau), bir "zayıf çift", yukarıda adı geçen parçacık ile birlikte hemen hemen kütlesiz nötr bir parçacıktan oluşur. nötrino. Bu nedenle, elektron lepton, elektron ve elektron-nötrino'nun zayıf çiftidir.

Bozonlar bir tamsayıya eşit bir parçacık dönüşüne sahiptir (1, 2, 3 ve benzeri gibi tam sayılar). Bu parçacıklar kuantum alan teorileri altında fiziğin temel kuvvetlerine aracılık eder.

• Foton
• W Bozonu
• Z Bozonu
• gluon
• Higgs Bozonu
• Graviton

Hadronlar, spinleri yarı tamsayı olacak şekilde birbirine bağlı kuarklardan oluşan parçacıklardır. Hadronlar ayrılmıştır mezonlar (bunlar bozon) ve baryonlar (fermanlardır).

• Mezonlar
• baryonlar
• Nükleonlar
• Hiperronlar: garip kuarklardan oluşan kısa ömürlü parçacıklar

Moleküller, birbirine bağlı çoklu atomlardan oluşan karmaşık yapılardır. Maddenin temel kimyasal yapı taşı, atomlar elektronlardan, protonlardan ve nötronlardan oluşur. Protonlar ve nötronlar, birlikte bir atomun çekirdeği olan kompozit parçacığı oluşturan baryon tipi olan nükleonlardır. Atomların çeşitli moleküler yapıları oluşturmak için nasıl bağlandığının incelenmesi, modernin temelidir. kimya.

Tüm isimleri parçacık fiziğinde düz tutmak zor olabilir, bu nedenle bu tür yapılandırılmış isimlerin daha tanıdık ve sezgisel olabileceği hayvan dünyasını düşünmek yararlı olabilir. İnsanlar primatlar, memeliler ve aynı zamanda omurgalılardır. Benzer şekilde, protonlar nükleonlar, baryonlar, hadronlar ve ayrıca fermiyonlardır.

Talihsiz fark, terimlerin birbirine benzemeye eğilimli olmasıdır. Örneğin, kafa karıştırıcı bozonları ve baryonları karıştırmak, primatları ve omurgasızları karıştırmaktan çok daha kolaydır. Bu farklı parçacık gruplarını gerçekten ayrı tutmanın tek yolu, onları dikkatlice incelemek ve hangi ismin kullanıldığına dikkat etmektir.

Tarafından düzenlendi Anne Marie Helmenstine, Doktora