Cząstki elementarne
Cząstki elementarne to podstawowe składniki materii, które nie mają wewnętrznej struktury. Ich badaniem zajmuje się fizyka cząstek elementarnych.
Historia
Pojęcie cząstki elementarnej wprowadzono w latach 30. XX wieku, obejmując elektrony, protony, neutrony oraz fotony. Z czasem odkryto nowe cząstki, takie jak miony i mezony, a obecnie znanych jest ponad 200 cząstek, z których wiele nie jest już uznawanych za elementarne.
Definicja
Wśród fizyków panuje różnorodność w definiowaniu cząstek elementarnych. Zwykle uznaje się, że cząstkami elementarnymi są te, które są niezbędne do wyjaśnienia właściwości materii i nie można ich zdefiniować za pomocą innych cząstek. Istnieje również pojęcie cząstek fundamentalnych, które odnosi się do cząstek uznawanych za elementarne według wcześniejszych definicji.
Struktura materii
Cząstki elementarne są budulcem innych cząstek, takich jak atomy, które składają się z elektronów, protonów i neutronów. Protony i neutrony są złożone z kwarków, co wskazuje na potrzebę zidentyfikowania cząstek fundamentalnych, które stanowią podstawę całej materii.
Model standardowy
Model standardowy fizyki cząstek obejmuje:
- 12 fermionów, które budują materię, podzielonych na trzy rodziny (kwarki i leptony),
- 12 bozonów, które przenoszą oddziaływania między cząstkami.
Fermiony
Fermiony dzielą się na kwarki i leptony. Wśród leptonów znajdują się neutrina oraz naładowane leptony: elektron, mion i taon. Każdy fermion ma swoją antycząstkę.
Bozony
Bozony, w tym gluony, są odpowiedzialne za przenoszenie oddziaływań silnych. Inne bozony, jak wuony i zeton, przenoszą oddziaływania słabe, a foton odpowiada za oddziaływania elektromagnetyczne.
Nowe teorie
Współczesne badania sugerują, że model standardowy może być tymczasowy. Trwają prace nad nowymi teoriami, które mogłyby zintegrować wszystkie podstawowe oddziaływania i uwzględnić nowe cząstki, takie jak grawitony. Teoria superstrun zakłada, że wszystkie cząstki są różnymi drganiami superstrun, a w modelach supersymetrycznych każda cząstka ma nieodkrytego partnera. Dodatkowo, dekoherencja kwantowa wskazuje, że cząstki elementarne istnieją tylko w momencie obserwacji.
