Уикипедия

Елементарна частица: Разлика между версии

Интерактивен преглед на историята
← По-стара редакцияПо-нова редакция →
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
ВизуаленУикитекст
Редакция без резюме
мРедакция без резюме
Ред 1:
Във [[физика на елементарните частици|физиката на елементарните частици]], под '''елементарна частица''' се разбира частица, за която няма експериментални доказателства, че има вътрешна структура, т.е. не е съставена от други по-малки частици. Те са основните градивни блокчета — фундаменти, от които са изградени композитните частици като [[протон]]ите или [[неутрон]]ите. [[Стандартен модел | СтандартнияСтандартният модел]] във [[Физика на елементарните частици | Физиката на елементарните частици]] класифицира, подрежда и обяснява свойствата и взаимодействията на елементарните частици, които познаваме. Единствената ненаблюдавана, но предсказапредсказана частица от [[Стандартен модел | Стандартния модел]] е [[Хигс бозон]]ът. В [[Стандартен модел|Стандартния модел]] фундаменталните частици се подреждат в три поколения, като всяко поколение съдържа два [[кварк]]а — горен и долен и два [[лептон]]а — един, който има електрически заряд и един неутрален. Различните типове взаимодействия между фундаменталните частици се осъществяват чрез преносителите на взаимодействия — така наречените [[калибровъчни бозони]].
В [[Стандартен модел | СтандартнияСтандартният модел]] има 4 калибровъчни бозона, благодарение на които се осъществяват електомагнитното и слабото взаимодействие и още 8 [[глуон]]ни полета, които пренасят силното взаимодействие между [[кварк]]ите.<ref>{{cite book | author=Gribbin, John | title=Q is for Quantum - An Encyclopedia of Particle Physics | publisher=Simon & Schuster | year=2000 | id=ISBN 0-684-85578-X}}</ref><ref>{{cite book | author=Clark, John, E.O. | title=The Essential Dictionary of Science | publisher=Barnes & Noble | year=2004 | id=ISBN 0-7607-4616-8}}
</ref>
 
Ред 7:
== Общ преглед и стандартен модел ==
{{основна|Стандартен модел}}
В зависимост от [[спин]]а си, елементарните частици се делят на [[бозон]]и и [[фермион]]и, подчиняващи се съответно на [[статистиката на Бозе-Айнщайн]] и [[Статистика на Ферми-Дирак|статистиката на Ферми-Дирак]]. Частиците, изграждащи материята, са фермиони (имащи полуцял спин). Те са разделени на 12 групи (аромата). Частиците, асоциирани с фундаменталните полета на взаимодействие, са бозоните (имащи цял спин).<ref>{{cite book | author=Veltman, Martinus | title=Facts and Mysteries in Elementary Particle Physics | publisher=World Scientific | year=2003 | id=ISBN 981-238-149-X}}</ref>
 
Преди създаването на '''[[стандартен модел|стандартния модел]]''' (началото на 70-те години на 20 век) елементарните частици са били класифицирани въз основа на масата им.
Ред 21:
 
*'''[[Фермион]]и:'''
::[[Кварк]]и — [[горен кварк]], [[долен кварк]], [[чаровен кварк]], [[странен кварк]], [[топ кварк]], [[дънен кварк]]
::[[Лептон]]и — [[електронно неутрино]], [[електрон]], [[мюонно неутрино]], [[мюон]], [[тау-неутрино]], [[тау-лептон]]
*'''[[Бозон]]и:'''
::[[Калибровъчни бозони]] — [[глуон]], [[W и Z бозони]], [[фотон]]
Ред 30:
 
=== Експериментален и теоретичен статут на стандартния модел ===
Стандартният модел е подкрепен с огромен експериментален материал. Някои негови предсказания, като например аномалният магнитен момент на електрона, са едни от най-точните в човешкото познание. Съвпадението между теория и експеримент в този случай е 10 части на трилион (10<sup>-11</sup>). Като всяка добра физическа теория, стандартният модел има граници на валидност. Експериментално той е изучен до енергии от около 150 GeV, които съответствуват на разстояния не по-малки от около 10<sup>-20</sup>m. Теоретично, той би могъл да бъде валиден до много по-високи енергии (тъй като всички негови взаимодействия са [[пренормируеми]] и константите на взаимодействие се изменят само логаритмично с енергията). В крайна сметка, съществува енергетичен мащаб, при който дори теоретично стандартният модел престава да бъде валиден и трябва да бъде заместен от друга теория, на която той е ниско-енергетична граница. Стандартният модел, както и всяка друга [[квантова теория на полето]], е фундаментално несъвместим с [[Обща теория на относителността|Общата теория на относителността]] (ОТО). Последната обаче, може да бъде линеаризирана и в този орязан вариант да бъде квантувана. Тази теория е непренормируема и бързо губи предсказателна стойност. Частицата, която пренася гравитационното взаимодействие в тази квантова теория се нарича [[гравитон]]. Той, както и всички останали ефекти на квантовата гравитация не са наблюдавани експериментално и няма особени надежди това да се случи скоро. Опити да се създаде високо-енергетична теория, която включва стандарния модел и пълната "квантова версия" на ОТО са [[Суперструнна теория|Суперструнната теория]] и [[Примкова квантова гравитация|Примковата квантова гравитация]]. Тези теории също страдат от това, че не се очертава никаква надежда за експериментално потвърждение в близкото бъдеще.
 
Много от физиците очакват, че скоро (например в експериментите с [[Голям адронов ускорител|Големия адронен колайдер]] в [[ЦЕРН]]), ще бъде открита физика отвъд стандарниятстандартния модел. Една от възможностите е за проявяване на [[суперсиметрия]] при мащаба на [[слабо взаимодействие|слабите взаимодействия]] (който е и енергетичният мащаб на експериментите). Точният вид на теорията, която включва тази суперсиметрия, е неизвестен, но е възможно да се формулира най-малкото възможно суперсиметрично разширение на стандарния модел. То се нарича [[Минимален суперсиметричен стандартен модел]] (МССМ) и съдъжасъдържа на порядък повече свободни параметри от стандарниястандартния модел. Това не е особен теоретичен проблем, тъй като МССМ не претендира да бъде фундаменатална теория, а само параметризация на очакваните експериментални резултати. Повече от половината от частиците в МССМ не са още открити. Това е защото, както във всички суперсиметрични теории, в МССМ на всеки бозон съответствува суперсиметричен партньор&nbsp;— фермион, чието име завтршвазавършва на -ино (например фотон&nbsp;— фотино) и на всеки фермион съответствува суперсиметричен партньор&nbsp;— бозон, чието име започва със с- (например електрон&nbsp;— селектрон). Един от най-популярните кандидати за състава на [[тъмна материя| тъмната материя]] е масивният суперсиметричен партньор на някой от неутралните бозони в стандартния модел . Тъй като не е известно на кой точно, тази частица се нарича [[неутралино]].
 
=== Фундаментални фермиони ===
Ред 91:
Като свободни частици в природата се наблюдават само безцветни (или бели) състояния, наречени [[адрон]]и. Безцветна частица би могла да се получи при взаимодействие на кварк и антикварк, носещи определен цвят и съответния му антицвят. Такива структури се наричат [[мезон]]и. Друг вариант за получаване на безцветна частица е комбинирането на три кварка (или три антикварка), които носят трите различни цвята (или антицвята). Такива структури се наричат [[барион]]и (или съответно антибариони). Протонът и неутронът са примери за адрони&nbsp;— бариони. Съществуват и по-екзотични начини за образуване на стабилни безцветни състояния, които обаче все още са експериментално ненаблюдавани&nbsp;— пентакваркът, например, се състои от 4 кварка и 1 антикварк.
 
Кварките носят дробен електричен заряд (<math>+{2 \over 3}</math> или (<math>-{1 \over 3}</math>), който не се наблюдава самостоятелно поради конфайнмънта. Структурите, които образуват, имат сумарен целочислен или нулев заряд. Антикварките носят противоположния на съответния кварк заряд (<math>-{2 \over 3}</math> или <math>+{1 \over 3}</math>).
 
=== Фундаментални бозони ===
Ред 111:
#* Носителите на силното взаимодействие са безмасовите [[глуон]]и g, които имат спин 1, но те както и [[кварк]]ите, споменати по-долу имат „цветен“ заряд и поради явленията [[удържане]] и [[асимптотична свобода]] съществуват като свободни частици само на малки разстояния от други цветни заряди, докато всеки опит, цветен заряд да се отдели на голямо разстояние води до образуването на цветно-неутрален [[адрон]]. Съществуват 8 глуона и 8 [[антиглуон]]а.
#* Носителят на гравитационното взаимодействие е безмасовия [[гравитон]] G със спин 2, но поради изключително слабото им взаимодействие с останалите частици, гравитоните не са наблюдавани експериментално и гравитационните взаимодействия не са включени в стандартния модел. За разлика от гравитоните, касически [[гравитационни вълни]] се очаква да бъдат наблюдавани в най-близко бъдеще чрез [[детектори на гравитационни вълни]], като новопостроеният [[LIGO]].
#Частиците на материята имат спин 1/2 и се наричат [[фермион]]и. Това означава, че частиците от един и същ вид са неразличими една от друга, но не могат да се намират в едно и също [[квантово състояние]]. Частиците на материята се разделят по два признака: „аромат“ и поколение. Освен това, за всяка една от тези частици съществува [[античастица]], която има същата маса и спин, но противоположен електрически заряд и други [[квантово число|квантови числа]].
#* Всяко поколение съдържа следните аромати:
#** Двойка лептони (частици, неучастващи в силните взаимодействия). Първият лептон има отрицателен заряд, а вторият е неутрален и се нарича [[неутрино]]. Наскоро беше открито, че неутринатанеутринотата не са безмасови, а имат изключително малка маса (от порядъка на 10<sup>-12</sup> GeV). Зареденият лептон от първото поколение е [[електрон]]ът с маса 0,000511 GeV. Антиелектронът е по-популярен под името [[позитрон]].
#** Двойка кварки, първият с електрически заряд 1/3, а вторият -2/3 от този на протона. Кварките от първото поколение се наричат горен (u, с маса около 0,005 GeV) и долен (d, с маса около 0,007 GeV)
#** Всяка двойка кварки се среща в три варианта, наречени „цветове“ — син, червен и зелен. Те са аналогът на електрическия заряд при силните взаимодействия. За разлика от електрическия заряд, който е два вида (положителен или отрицателен), цветнияцветният заряд е 6 вида (3 цвята и 3 антицвята). Наименованията цвят и аромат са съвсем условни и няманямат нищо общо с обикновените понятия за цвят и аромат. Думата цвят е избрана по аналогия с физиологичната теория за цвета.
#* Съществуват само 3 поколения частици и това е доказано експериментално. Лептоните от второто поколение са [[мюон]]ът (µ) и [[мюонно неутрино|мюонното неутрино]] (ν<sub>μ</sub>). Съответните кварки се наричат очарован (c) и странен (s). Лептоните от третото поколение са [[тау-лептон]]ът (τ) и [[тау-неутрино]]то (ν<sub>τ</sub>). Съответните кварки се наричат топ (t) и дънен (b). Частиците от второто и третото поколение са нестабилни и се разпадат на други по-леки частици измежду изброените по-горе. Най-тежката от частиците на материята е t-кваркът, който има маса около 170 GeV и най-кратък живот.
#Третият вид частици са тези, които дават маса на останалите. Поради важни симетрии, теорията изисква всички частици да са първоначално безмасови. Масата се появява чрез специфичен вариант на [[спонтанно нарушение на симетрията]], наречен [[механизъм на Хигс]]. Тези частици имат спин 0 и са бозони. Единствената такава частица в стандартния модел и единствената, която все още не е открита, е бозонът на Хигс (H). Неговата маса е вече определена в ясни граници — между 150 и 300 GeV. Очаква се той да бъде открит в европейския ускорител [[Голям адронов ускорител|LHC]], след пускането му през [[2007]] г. Ако той не бъде открит, това ще доведе до криза в стандартния модел. В LHC се очаква да бъдат открити и първите суперсиметрични частици, което ще доведе до разширяване на стандартния модел.
 
== Вижте също ==
Взето от „https://bg.wikipedia.org/wiki/Елементарна_частица“.