Gyvenimas

Dalelių fizikos pagrindai

Dalelių fizikos pagrindai


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Vienas iš stulbinančių XX amžiaus atradimų buvo vien tik visatos dalelių skaičius. Nors pagrindinių, nedalomų dalelių samprata atkeliavo į senovės graikus (sąvoka vadinama atomizmas), tik iki 1900-ųjų fizikai pradėjo tyrinėti, kas vyksta materijos viduje mažiausiais lygiais.

Tiesą sakant, kvantinė fizika prognozuoja, kad yra tik 18 elementariųjų dalelių rūšių (16 iš jų jau buvo aptiktos eksperimento metu). Pradinės dalelių fizikos tikslas yra tęsti likusių dalelių paiešką.

Standartinis dalelių fizikos modelis

Standartinis dalelių fizikos modelis yra šiuolaikinės fizikos pagrindas. Šiame modelyje aprašytos trys iš keturių pagrindinių fizikos jėgų kartu su dalelėmis, kurios tarpininkauja šioms jėgoms - matuoklių bozonai. (Techniškai gravitacija nėra įtraukta į standartinį modelį, nors teoriniai fizikai stengiasi išplėsti modelį, kad apimtų kvantinę gravitacijos teoriją.)

Dalelių grupės

Jei atrodo, kad dalelių fizikams patinka vienas dalykas, tai dalelės yra padalijamos į grupes. Čia yra keletas grupių, kuriose yra dalelių:

Elementariosios dalelės - Mažiausios materijos ir energijos sudedamosios dalys, šios dalelės, kurios neatrodo pagamintos iš mažesnių dalelių derinių.

  • Fermionai - Fermionai yra dalelės, kurių dalelių sukimasis yra lygus pusės sveikojo skaičiaus vertei (-1/2, 1/2, 3/2 ir kt.). Šios dalelės sudaro dalyką, kurį stebime savo visatoje.
  • Kvarkai - Fermiono klasė. Kvarkai yra dalelės, kurios sudaro hadronus, tokius kaip protonai ir neutronai. Yra 6 skirtingi kvarkų tipai:
    • Apatinis kvarkas
    • Keistas kvarkas
    • Žemyn varškė
    • Viršutinė varškė
    • Žavusis kvarkas
    • Aukštyn kvarkas
  • Leptonai - Fermiono klasė. Yra 6 leptonų tipai:
    • Elektronas
    • Elektronų neutrino
    • Muonas
    • Muonas Neutrino
    • Tau
    • Tau Neutrino
  • Bosonai - Bosonai yra dalelės, kurių dalelių sukinys yra lygus sveikam skaičiui (1, 2, 3 ir kt.). Šios dalelės tarpininkauja pagrindinėms fizikos jėgoms pagal kvantinio lauko teorijas.
    • Fotonas
    • W Bosonas
    • Z Bosonas
    • Gluonas
    • Higso Bosonas - standartinio modelio dalis. Pirmą kartą aptiktas 2012 m. „Large Hadron Collider“.
    • Gravitonas - teoriškai prognozuojamas kaip kvantinės gravitacijos dalis, bet faktiškai ne standartinio modelio dalis

Sudėtinės dalelės

  • Hadronai - dalelės, sudarytos iš kelių kvarkų, surištų kartu.
    • Barionai (fermionai)
    • Branduoliai - protonai ir neutronai
    • Hiperonai - trumpalaikės dalelės, sudarytos iš keistų kvarkų
    • Mezonai (bozonai)
  • Atominiai branduoliai - protonai ir neutronai formuojasi kartu, kad sukurtų atominį branduolį
  • Atomai - pagrindinis cheminis medžiagos blokas, atomai sudaryti iš elektronų, protonų ir neutronų.
  • Molekulės - sudėtinga struktūra, susidedanti iš kelių atomų, sujungtų kartu. Atomų ryšys, formuojant įvairias molekulines struktūras, tyrimas yra šiuolaikinės chemijos pagrindas.

Pastaba dėl dalelių klasifikavimo

Dalelių fizikoje gali būti sunku išlaikyti visus pavadinimus tiesiai, todėl gali būti naudinga galvoti apie gyvūnų pasaulį, kur toks struktūrizuotas įvardijimas gali būti labiau pažįstamas ir intuityvus. Žmonės yra primatai, žinduoliai, taip pat stuburiniai. Panašiai protonai yra baronai, hadronai, taip pat fermionai.

Apgailestaujantis skirtumas yra tas, kad terminai dažniausiai skamba panašiai. Pvz., Supainioti bosonus ir baryonus yra daug lengviau nei supainioti primatus ir bestuburius. Vienintelis būdas šias skirtingas kietųjų dalelių grupes atskirti yra tiesiog atidžiai jas išstudijuoti ir stengtis būti atsargiems dėl to, kuris vardas yra naudojamas.

Medžiaga ir pajėgos: Fermionai ir bosonai

Visos elementariosios dalelės fizikoje yra klasifikuojamos kaip viena arba kita fermionai arba bozonai. Kvantinė fizika parodo, kad dalelės gali būti susijusios su vidiniu „nuliniu“ sukiniu ar kampiniu impulsu.

Fermionas (pavadintas Enrico Fermi vardu) yra dalelė su pusės sveiko skaičiaus smaigaliu, o bozonas (pavadintas Satyendra Nath Bose vardu) yra dalelė su sveiku skaičiumi sukiniu. Dėl šių sukinių tam tikrose situacijose atsiranda skirtingas matematinis pritaikymas, o tai žymiai viršija šio straipsnio taikymo sritį. Kol kas tiesiog žinokite, kad egzistuoja dviejų rūšių dalelės.

Paprasta sveikųjų ir pusinių skaičių sudėjimo matematika rodo:

  • Sujungus nelyginį skaičių fermionų, gaunamas fermionas (nes bendras sukimas vis tiek bus pusė sveiko skaičiaus)
  • Sujungus lyginį skaičių fermijų, gaunamas bozonas (nes visas sukimas dabar bus sveikasis skaičius)

Suskaidymas: kvarkai ir leptonai

Dvi pagrindinės materijos sudedamosios dalys yra kvarkai ir leptonai. Abi šios subatominės dalelės yra fermionai, todėl visi bozonai yra sukurti iš lygaus šių dalelių derinio.

Kvarkai yra pagrindinės dalelės, sąveikaujančios per visas keturias pagrindines fizikos jėgas: gravitaciją, elektromagnetizmą, silpną sąveiką ir stiprią sąveiką. Kvarkai visada egzistuoja kartu, kad sudarytų subatomines daleles, žinomas kaip hadronai. Hadronai, kad viskas būtų dar sudėtingesnė, yra skirstomi į mezonų (kurie yra bozonai) ir baronai (kurie yra fermionai). Protonai ir neutronai yra baronai. Kitaip tariant, jie sudaryti iš kvarkų, kad jų nugara būtų pusiau sveikasis skaičius.

Kita vertus, leptonai yra pagrindinės dalelės, kurios nepatiria stiprios sąveikos. Yra trys leptonų „skoniai“: elektronas, muonas ir tau. Kiekvieną skonį sudaro „silpnasis dubletas“, kurį sudaro minėta dalelė kartu su beveik be masės neutralia dalele, vadinama neutrinu. Taigi, elektronų leptonas yra silpnas elektronų ir elektronų-neutrinų dubletas.

Redagavo Anne Marie Helmenstine, Ph.D.


Žiūrėti video įrašą: (Birželis 2022).


Komentarai:

  1. Waldmunt

    Taip, tai tikrai

  2. Bradley

    Kompetentingai parašyta ir labai įtikinamai, papasakokite plačiau, kaip jūs pats tai padarėte

  3. Mu'tazz

    This is great. This is our Brazilian. Šauniai padirbėta

  4. Chrysostom

    does not at all agree with the previous communication

  5. Ward

    This is the simply incomparable subject :)



Parašykite pranešimą