standardowy Model fizyki cząstek zawiera 12 smaków elementarnych fermionów, plus odpowiadające im antycząstki, a także elementarne bozony pośredniczące w siłach i bozon Higgsa, co zostało zgłoszone 4 lipca 2012, jako prawdopodobnie wykryte przez dwa główne eksperymenty w Wielkim Zderzaczu Hadronów (ATLAS i CMS).(pp1-3) jednak Model Standardowy jest powszechnie uważany za teorię tymczasową, a nie prawdziwie fundamentalną, ponieważ nie wiadomo, czy jest zgodny z ogólną teorią względności Einsteina. Mogą istnieć hipotetyczne cząstki elementarne nie opisane przez model standardowy, takie jak grawiton, cząstka, która przenosiłaby siłę grawitacji, i sparticles, supersymetryczne partnerów zwykłych cząstek.

fermiony Fundamentalneedytuj

12 fermionów fundamentalnych dzieli się na 3 generacje po 4 cząstki każda. Połowa fermionów to leptony, z których trzy mają ładunek elektryczny -1, zwany elektronem (
E−
), mionem (
μ−
) i Tau (
τ−
); pozostałe trzy leptony to neutrina (
ν
E,
ν
μ,
ν
τ), które są jedynymi elementarnymi fermionami, które nie mają ładunku elektrycznego ani kolorowego. Pozostałe sześć cząstek to kwarki (omówione poniżej).

GenerationsEdit

MassEdit

The following table lists obecne zmierzone masy i szacunki mas dla wszystkich fermionów, przy użyciu tej samej skali miary: miliony elektronowoltów w stosunku do kwadratu prędkości światła (MeV / c2). Na przykład najdokładniej znana masa kwarku to kwark górny (
t
) o wartości 172,7 GeV/c2 lub 172 700 MeV/C2, szacowany na podstawie schematu on-shell.

Estimates of the values of quark masses depend on the version of quantum chromodynamics used aby opisać interakcje kwarków. Kwarki są zawsze zamknięte w otoczce gluonów, które nadają znacznie większą masę mezonom i barionom, w których występują kwarki, więc wartości mas kwarków nie mogą być mierzone bezpośrednio. Ponieważ ich masy są tak małe w porównaniu do masy efektywnej otaczających gluonów, niewielkie różnice w obliczeniach powodują duże różnice w masach.

Antycząstkiedytuj

istnieje również 12 podstawowych antycząstek fermionowych, które odpowiadają tym 12 cząstkom. Na przykład antyelektron (pozyton)
e+
jest antycząstką elektronu i ma ładunek elektryczny równy +1.

QuarksEdit

izolowane kwarki i antykwarki nigdy nie zostały wykryte, co tłumaczy się uwięzieniem. Każdy kwark niesie jeden z trzech ładunków koloru oddziaływań silnych; antykwarki podobnie niosą antykolor. Cząstki naładowane kolorem oddziałują poprzez wymianę gluonu w taki sam sposób, jak cząstki naładowane oddziałują poprzez wymianę fotonów. Jednak same gluony są naładowane kolorem, co powoduje wzmocnienie silnej siły, gdy cząstki naładowane kolorem są oddzielane. W przeciwieństwie do siły elektromagnetycznej, która zmniejsza się, gdy naładowane cząstki oddzielają się, cząstki naładowane kolorem odczuwają rosnącą siłę.

jednak cząstki naładowane kolorem mogą łączyć się tworząc obojętne kolorem cząstki złożone zwane hadronami. Kwark może sparować się z antykwarkiem: kwark ma kolor, a antykwark ma odpowiedni antykolor. Kolor i anticolor anulować, tworząc kolor neutralny MEZON. Alternatywnie, trzy kwarki mogą istnieć razem, jeden kwark jest „czerwony”, inny” niebieski”, inny”zielony”. Te trzy kolorowe kwarki tworzą razem neutralny kolorowo Barion. Symetrycznie trzy antykwarki o kolorach „antyred”, „antyblue” i „antigreen” mogą tworzyć neutralny kolorowo antybarion.

kwarki również przenoszą frakcyjne ładunki elektryczne, ale ponieważ są one zamknięte w hadronach, których ładunki są całkami, ładunki ułamkowe nigdy nie zostały odizolowane. Zauważ, że kwarki mają ładunki elektryczne o wartości +2⁄3 lub -1⁄3, podczas gdy antykwarki mają odpowiednie ładunki elektryczne o wartości -2⁄3 lub +1⁄3.

dowody na istnienie kwarków pochodzą z głębokiego rozpraszania nieelastycznego: wypalanie elektronów w jądrach w celu określenia rozkładu ładunku w nukleonach (które są barionami). Jeśli ładunek jest jednorodny, pole elektryczne wokół protonu powinno być jednorodne, a elektron powinien rozpraszać się elastycznie. Elektrony o niskiej energii rozpraszają się w ten sposób, ale powyżej określonej energii protony odbijają niektóre elektrony pod dużymi kątami. Cofający się elektron ma znacznie mniej energii i emitowany jest strumień cząstek. To nieelastyczne rozpraszanie sugeruje, że ładunek w protonie nie jest jednorodny, ale dzieli się na mniejsze naładowane cząstki: kwarki.

bozony Fundamentalneedytuj

w modelu standardowym bozony wektorowe (spin-1) (gluony, fotony oraz bozony W i Z) pośredniczą w oddziaływaniu sił, podczas gdy bozon Higgsa (Spin-0) odpowiada za wewnętrzną masę cząstek. Bozony różnią się od fermionów tym, że wiele bozonów może zajmować ten sam stan kwantowy (zasada wykluczenia Pauli). Ponadto, bozony mogą być albo elementarne, jak fotony, albo zespolone, jak mezony. Spin bozonów to liczby całkowite zamiast połowy liczb całkowitych.

GluonsEdit

gluony pośredniczą w oddziaływaniu silnym, które łączą kwarki i w ten sposób tworzą hadrony, które są albo barionami (trzy kwarki), albo mezonami (jeden kwark i jeden antykwark). Protony i neutrony są barionami, połączonymi przez gluony tworząc jądro atomowe. Podobnie jak kwarki, gluony wykazują barwę i antykolor-niezwiązane z koncepcją koloru wizualnego i raczej silnymi oddziaływaniami cząstek-czasami w kombinacjach, łącznie w ośmiu wariantach gluonów.

bozony Elektronoweedytuj

istnieją trzy bozony o słabej grubości: W+, W-i Z0; te pośredniczą w słabej interakcji. Bozony W znane są z pośrednictwa w rozpadach jądrowych: w− przekształca neutron w proton, a następnie rozpada się w parę elektron i elektron-antyneutrino.Z0 nie konwertuje cząstek ani ładunków, ale raczej zmienia pęd; jest to jedyny mechanizm elastycznego rozpraszania neutrin. Bozony o słabej masie zostały odkryte w wyniku zmiany pędu elektronów z wymiany neutrino-Z. Bezmasowy Foton pośredniczy w oddziaływaniu elektromagnetycznym. Te cztery bozony gauge tworzą oddziaływanie elektroprzepływowe między cząstkami elementarnymi.

bozon Higgsaedytuj

chociaż słabe i elektromagnetyczne siły wydają się nam zupełnie inne w codziennych energiach, te dwie siły są teoretyzowane, aby zjednoczyć się jako pojedyncza Siła elektrozaworu przy wysokich energiach. Ta prognoza została wyraźnie potwierdzona przez pomiary przekrojów wysokoenergetycznego rozpraszania elektronów i protonów w zderzaczu HERA w DESY. Różnice przy niskich energiach są konsekwencją wysokich mas bozonów W I Z, które z kolei są konsekwencją mechanizmu Higgsa. Poprzez proces spontanicznego łamania symetrii, Higgs wybiera specjalny kierunek w przestrzeni elektrodynamicznej, który powoduje, że trzy elektrodynamiczne cząstki stają się bardzo ciężkie (słabe bozony), a jedna pozostaje z nieokreśloną masą spoczynkową, ponieważ jest zawsze w ruchu (Foton). 4 lipca 2012 roku, po wielu latach eksperymentalnych poszukiwań dowodów na jego istnienie, ogłoszono, że bozon Higgsa został zaobserwowany w Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN. Peter Higgs, który po raz pierwszy stwierdził istnienie bozonu Higgsa, był obecny na ogłoszeniu. Uważa się, że bozon Higgsa ma masę około 125 GeV. Znaczenie statystyczne tego odkrycia zostało zgłoszone jako 5 sigma, co oznacza pewność około 99,99994%. W fizyce cząstek elementarnych jest to poziom istotności wymagany do oficjalnego uznania obserwacji eksperymentalnych za odkrycie. Badania nad właściwościami nowo odkrytej cząstki trwają.

Gravitonedytuj

graviton jest hipotetyczną elementarną cząstką spin-2 proponowaną do pośredniczenia w grawitacji. Choć pozostaje nieodkryta ze względu na trudności związane z jej wykryciem, czasami jest uwzględniana w tabelach cząstek elementarnych.(pp1–3) konwencjonalny grawiton jest bezmasowy, chociaż istnieją modele zawierające masywne grawitony Kaluzy–Kleina.