particulă elementară 2

Particulele elementare, în sensul strict al termenului - este, particulele apoi ireductibile primare de care, prin ipoteză, este toată materia.

Particulele elementare ale fizicii moderne nu îndeplinesc definiția strictă a unui elementar, deoarece cele mai multe dintre ele în funcție de concepte moderne sunt sisteme compozite. Proprietatea comună a acestor sisteme este aceea că. Că ei nu sunt atomi sau nuclee (cu excepția unui proton). Prin urmare, denumite uneori particule sub-nucleare.

Particulele care pretind a fi elementele primare ale materiei, denumite uneori „particule elementare adevărate.“

În primul rând deschide o particulă elementară a fost de electroni. Acesta a fost deschis de către fizicianul englez Thomson în 1897.

Primul antitsastitsey deschis a fost de pozitroni - particule cu o masă de un electron, ci o sarcină electrică pozitivă. Acest antiparticulă a fost descoperit în razele cosmice american fizician Anderson în 1932.

În fizica modernă, grupul include mai mult de 350 de particule elementare, în general instabile, iar numărul acestora continuă să crească.

Dacă mai devreme particule elementare găsite în mod normal, în razele cosmice, de la începutul anilor '50 acceleratoare au devenit principalul instrument pentru studiul particulelor elementare.

greutatea și dimensiunile particulelor elementare microscopica sunt responsabile pentru specificitatea comportamentului lor cuantice: legile cuantice sunt decisive în comportamentul particulelor elementare.

Cea mai importantă proprietate a tuturor particulelor elementare cuantice - abilitatea de a fi create și anihilat (emise sau absorbite), prin reacția cu alte particule. Toate procesele cu particulele elementare curg printr-o serie de acte de absorbție și emisie.

Diferite procese cu particule elementare semnificativ diferite de intensitate percolare.

În conformitate cu intensități diferite de interacțiune a particulelor de flux fenomenologic împărțit în mai multe clase: puternice, electromagnetice și slabe. În plus, toate particulele elementare au o interacțiune gravitațională.

particule elementare de interacțiune puternice cauzează procese care au loc cu cea mai mare comparativ cu alte procese și conduce la o intensitate a celor mai puternice particule elementare de comunicare. Asta face legătura dintre protoni și neutroni în nucleele atomilor.

interacțiune electromagnetică care implică diferit de alte câmp electromagnetic. Câmpul electromagnetic (în fizica cuantică - foton) sau emise sau absorbite de interacțiunea sau reacția dintre organismele poartă.

Interactiunea electromagnetica nuclee de comunicare și electroni în atomii și moleculele de materie, și prin aceasta determină (pe baza legilor mecanicii cuantice) posibilitatea de starea de echilibru astfel microsistemelor.

Interacțiunea slabă a particulelor elementare este foarte procese lente care apar cu particule elementare, inclusiv dezintegreaza particule cvasi-stabile.

Interacțiunea slabă este mult mai slabă, nu numai puternic, dar, de asemenea, interferențe electromagnetice, dar este mult mai puternică decât gravitația.

interacțiunea gravitationala a particulelor este cel mai slab dintre toate cunoscute. interactiunea gravitationala la distante de particule caracteristice oferă efecte extrem de mici, datorită masei mici a particulelor elementare.

Interacțiunea slabă este mult mai puternică decât gravitația, dar în viața de zi cu zi rolul interacțiunii gravitaționale este rol mult mai pronunțată a interacțiunii slabe. Acest lucru se datorează faptului că interacțiunea gravitațională (precum și electromagnetică) are o rază mare de acțiune infinit. De aceea, de exemplu, pe corp, situate pe suprafața Pământului, atracția gravitațională a tuturor atomilor care alcătuiesc pământul. interacțiune slabă are, de asemenea, o astfel de rază mică, care nu a fost încă măsurat.

În fizica modernă, rolul fundamental jucat de teoria cuantică relativistă a sistemelor fizice cu un număr infinit de grade de libertate - domeniul teoriei cuantice. Această teorie este construit pentru a descrie una dintre proprietățile cele mai comune microcosmos - universal transformabilitate reciprocă a particulelor elementare. Pentru o descriere a acestor procese necesare tranziției la domeniul val cuantic. Teoria câmpului cuantic este în mod necesar relativist, deoarece în cazul în care sistemul este format dintr-o particule care se deplasează încet, energia lor poate fi insuficientă pentru formarea de noi particule cu masă de repaus nenulă. Particulele cu aceeași masă nulă (foton poate neutrin) întotdeauna relativistă, adică mutați întotdeauna la viteza luminii.

modalitate flexibilă de a gestiona toate interacțiunile bazate pe simetria gauge permite agregarea.

Teoria câmpului cuantic a fost aparatul cel mai adecvat pentru înțelegerea interacțiunii dintre particule și asociere a tuturor tipurilor de interacțiuni.

Quantum - acea electrodinamică parte din domeniul teoriei cuantice, în care interacțiunea câmpului electromagnetic și particulele încărcate (electroni sau câmp de pozitroni).

În prezent, electrodinamică cuantică este considerată o parte integrantă a unei teorii unificate a interacțiunilor slabe și electromagnetice.

În funcție de participarea la anumite tipuri de interacțiune tot studiul particulelor elementare, cu excepția fotonul, sunt împărțite în două grupe principale - hadroni si leptoni.

Hadroni (din greacă -. Mare, puternic) - o clasă de particule elementare implicate într-o interacțiune puternică (împreună cu electromagnetică și slab). Leptoni (din greacă -. Subțire, ușor) - o clasă de particule elementare care nu au nici o interacțiune puternică implicat numai în interacțiunea electromagnetică și slab. (Disponibilitatea interacțiunii gravitaționale la toate particulele elementare, inclusiv fotoni, este implicat).

Teoria completă a hadroni, interacțiunea puternică dintre cele două nu este încă disponibil, dar există o teorie care, nefiind nici completă, nici universal acceptată, oferă o explicație a proprietăților lor de bază. Această teorie - cromodinamicii cuantice, conform căreia hadronii sunt compuse din cuarci și forțele dintre quarcii cauzate de schimbul de gluoni. Toate hadroni detectate constau din cuarci cinci tipuri diferite ( „arome“). Fiecare quark „aromă“ poate fi în trei condiții „de culoare“, sau au trei „taxe de culoare“ diferite.

În cazul în care legile care stabilesc relația dintre cantitățile ce caracterizează sistemul fizic, sau de a determina schimbarea acestor variabile în timp, nu se schimbă în anumite transformări, care pot fi supuse sistemului, noi spunem că aceste legi au simetrie (sau invariante) în ceea ce privește aceste transformări. Matematic transformări de simetrie alcătuiesc grupul.

În teoria modernă a particulelor elementare legi de simetrie conceptul în ceea ce privește anumite transformări conduce. Simetria este considerat ca un factor în determinarea existenței diferitelor grupuri și familii ale particulelor elementare.

interacțiune puternică este simetrică în raport cu rotații într-un „spațiu izotopic“ specială. Din punct de vedere matematic corespunde transformărilor de simetrie izotopice grup de simetrie unitar SU (2). simetrie izotopică nu este natura exactă de simetrie, deoarece se descompune interacțiunea electromagnetică și o diferență în masele cuarci.

simetrie izotopică este o parte dintr-o simetrie aproximativă interacțiune puternică mai mare - unitar SU (3) - simetrie. simetrie Unitar este semnificativ mai afectata decat izotopic. Cu toate acestea, sugerează că aceste simetrii, care sunt foarte mult deranjat când energiile atinse vor fi readuse la energiile corespunzătoare așa-numita „marea unificare“.

Pentru clasa de simetrie internă teoria ecuatiilor câmpului (adică simetrii asociată cu proprietățile particulelor elementare, și nu la proprietățile spațiului-timp) este numele comun - ecartament simetrie.

Gauge simetrie conduce la necesitatea unei câmpuri vectoriale de calibrare, care determină schimbul de cuante de interacțiune a particulelor.

Ideea unei simetrii gauge a fost cea mai fructuoasă în teoria unificată a interacțiunilor slabe și electromagnetice.

O teorie interesantă problemă câmpului cuantic este includerea unui circuit de calibrare, și o interacțiune unică puternică ( „mare asociație“).

Un alt domeniu promițător de asociere este considerată de super-simetrie, sau pur și simplu supersimetriei.

In anii '60 fizicienii americani S.Vaynbergom, Sh.Gleshou, pakistanez fizician A. Salam și altele. Teoria unificată a interacțiunilor slabe și electromagnetice a fost stabilit, cunoscut mai târziu ca teoria standard a interactiunii electroslab. In aceasta teorie, impreuna cu fotoni, realizând interacțiune electromagnetică, acolo bosonii vector intermediar - particule care transporta interacțiunea slabă. Aceste particule au fost observate experimental in 1983 la CERN.

Deschiderea pe experiența bosonii vectorului intermediar validează de bază (calibrare) ideea teoriei standard a interactiunii electroslab.

Cu toate acestea, pentru a testa teoria în întregime, trebuie de asemenea sa investigheze experimental mecanismul de simetrie rupt spontane. În cazul în care acest mecanism este de fapt realizat în natură, trebuie să existe bosonul scalar elementare - așa-numitele bosoni Higgs. Teoria electroslabe Standard prezice existența a cel puțin un bosonul scalar.

Mecanismul de rupere spontană a simetriei, care se găsește într-o varietate de situații fizice, pe scară largă în domeniul teoriei cuantice. Sa demonstrat că în teoriile gauge ale acestui mecanism ar putea duce la apariția masei finale a particulelor cu masă gauge (așa-numitul efect Higgs).

La modelele „Grand Unified“ electroslab grup de simetrie și puternic grup interacțiune simetrie subgrupuri unice de grup caracterizate printr-o interacțiune constantă unică de calibrare.

Baza „Asociației Mare“ - faptul că trecerea la distanțele mici (adică, la energii mai mari) crește constant electroslabe și scade constanta de interacțiune puternică. Extrapolând această tendință la energie ultraînaltă conduce la constantele de ecuații pentru toate cele trei interacțiuni la un anumit nivel de energie, la care există o simetrie spontană „mare asociere“, ceea ce duce la apariția masei particulelor în descrierea câmpurilor gauge mixte.

Diferitele modele ale „marele obedineiya“ a prezis o valoare diferită de scara de energie, dar, în orice caz, aceste energii nu pot fi atinse în viitorul apropiat orice acceleratoare sau în raze cosmice. Pentru a testa modelele de „marea unificare“ poate fi folosit fie prezicerile lor în domeniul redus de energie sau implicații cosmologice ale acestor modele (conform ideilor moderne, în primele etape ale expansiunii universului poate ajunge la temperaturi mult mai mari decât scara energetică a „Marea Unire“).

Un modele de previziune „asociere Mare“ este non-conservare a taxa barionic și, ca urmare, instabilitatea protonului.

Supergravitation - ecartament teoretic SUSY, ceea ce reprezintă generalizarea supersimetrică relativității generale (teoria gravitatiei).

Teoria supergravitatie extinsă are o simetrie, în principiu, să permită combinarea tuturor tipurilor cunoscute de interacțiuni - gravitaționale, slabe, electromagnetice și puternice. Cu toate acestea, modelele existente sunt departe de realitate (în special, acestea au fost unele particule fundamentale).