Fizyka cząstek elementarnych

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Fizyka cząstek elementarnych, fizyka wielkich energii – dział fizyki, którego celem jest badanie cząstek atomowych oraz oddziaływań zachodzących między nimi.

Fizycy zaobserwowali kilkaset cząstek elementarnych (subatomowych). Dzielą się one na kilka grup, w zależności od:

foton | (bozon) \gamma
leptony | (fermiony) e-, μ-, τ-, νe, νμ, ντ
hadrony | mezony | (bozon) p, K, ω, ρ
bariony | (fermion) p, n, (nukleony) Λ, Σ, Ξ (hiperony)

Cząstki elementarne dzielą się na cząstki "prawdziwie" elementarne, uważane za niepodzielne i dlatego uznawane za podstawowe składniki materii, oraz hadrony (mezony i bariony np.: proton i neutron), które są cząstkami złożonymi, zbudowanymi z 2 (dokładnie z kwarku i antykwarku) lub 3 kwarków. Jedynymi trwałymi cząstkami są protony i neutrony (neutron jest trwały w jądrze atomowym, poza nim rozpada się z okresem połowicznego rozpadu ok. 13 min).

Cząstki elementarne nie oddziałujące silnie a jedynie słabo lub elektromagnetycznie i będące fermionami nazywamy leptonami (np. elektron, mion, taon, neutrina).

Cząstkami elementarnymi są również bozony pośredniczące w oddziaływaniach: fotony (elektrodynamika kwantowa), bozony W, bozony Z (oddziaływania słabe) czy gluony (oddziaływanie silne).

Pojęcie "cząstki elementarne" jest uwarunkowane historycznie. Zostało wprowadzone na początku XX wieku jako określenie podstawowych cząstek, które nie są już podzielne. Do cząstek elementarnych zaliczano wówczas: proton, neutron, elektron i foton. Obecnie za niepodzielne (bez struktury wewnętrznej) uważa się kwarki, leptony i bozony przenoszące oddziaływania.

Typ
fermionu
Nazwa Symbol Ładunek
elektryczny
Izospin ładunek silny
(kolor)
Masa
lepton elektron e- -1 -1/2 0 0,511 MeV/c²
mion μ- -1 -1/2 0 105,6 MeV/c²
taon τ- -1 -1/2 0 1,784 GeV/c²
neutrino elektronowe νe 0 +1/2 0 < 50 eV/c²
neutrino mionowe νμ 0 +1/2 0 < 0,5 MeV/c²
neutrino taonowe ντ 0 +1/2 0 < 70 MeV/c²
kwark
górny u +2/3 +1/2 R/G/B ~5 MeV/c²
powabny c +2/3 +1/2 R/G/B ~1,5 GeV/c²
prawdziwy t +2/3 +1/2 R/G/B >30 GeV/c²
dolny d -1/3 -1/2 R/G/B ~10 MeV/c²
dziwny s -1/3 -1/2 R/G/B ~100 MeV/c²
piękny b -1/3 -1/2 R/G/B ~4,7 GeV/c²

Choć później znaleziono wiele innych cząstek i stwierdzono, że wiele z nich składa się ze znacznie prostszych, pozostawiono użycie tego określenia do wszystkich subatomowych cząstek.

Bozon pośredniczący Masa·c² Spin Ładunek
foton 0 1 0 oddziaływanie elektromagnetyczne
Z0 ~ 91 GeV 1 0 oddziaływanie słabe
W+ ~ 80 GeV 1 1
W ~ 80 GeV 1 -1
gluon 0 1 0 oddziaływanie silne
(grawiton 0 2 0 grawitacja

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]