CZĄSTKI ELEMENTARNE

Cząstki elementarne są to takie mikrocząstki, których struktura wewnętrzna - zgodnie ze współczesnym poziomem rozwoju fizyki - nie może być przedstawiona w postaci innych cząstek

Zgodnie z założeniami Modelu Standardowego istnieją dwie grupy cząstek:

tworzące materię

przenoszące oddziaływania

Do grupy cząstek tworzących materię zaliczamy:

leptony

hadrony

Leptonami są:

elektron -> masa 9,11*10-31 -> ładunek elektryczny -1

mion -> masa 1,88*10-28 -> ładunek elektryczny -1

cząstka tau -> masa 3,17*10-29 -> ładunek elektryczny -1

Posiadają one ujemne elementarne ładunki. Ich antycząstki są naładowane dodatnio. Mion i cząstki tau mają masę wiele razy większą od masy elektronu.

Oprócz leptonów obdarzonych ładunkiem elektrycznym występują trzy leptony elektrycznie obojętne, o bardzo małych masach.

Wyróżnia się neutrina:

elektronowe -> masa <2,49*10-35 -> ładunek elektryczny -> 0

mionowe -> masa <3,02*10-31 -> ładunek elektryczny -> 0

tau -> masa < 1,84*10-29 -> ładunek elektryczny -> 0

Leptony mogą występować w stanie swobodnym same, dotąd nie odkryto ich wewnętrznej struktury.

Wszystkie inne cząstki zwane hadronami, mają wewnętrzną strukturę. Tworzy je sześć cząstek nazywanych kwarkami.

Kwarki są obdarzone ładunkiem elektrycznym, którego wartość odpowiada ułamkowi ładunku elementarnego ((1 )/3 lub 2/3). Oprócz ładunku elektrycznego kwarkom przypisuje się kolor.

Wielkości opisujące kwarki:

u (up, górny) -> masa 8,92*10-32 -> ładunek elektryczny + 2/3

d (down, dolny) -> masa 1,78*10-31-> ładunek elektryczny - 1/3

c (charm, powabny) -> masa 2,68*10-29 -> ładunek elektryczny + 2/3

s (strange, dziwny) -> masa 3,57*10-30 -> ładunek elektryczny - 1/3

t (top, szczytowy) -> masa 32,09*10-28 -> ładunek elektryczny + 2/3

b (bottom, ostatni) -> masa 8,38*10-29 -> ładunek elektryczny - 1/3

Kwarki w przeciwieństwie do leptonów, nie występują pojedynczo, lecz zawsze tworzą grupy kwarków. Cząstki powstałe w wyniku połączenia kwarków nazywamy hadronami.

Istnieją dwa rodzaje hadronów:

bariony zbudowane są z trzech kwarków. Do barionów zalicza się:

proton zbudowany z:

dwóch górnych

jednego dolnego

Neutron zbudowany z:

jednego górnego

dwóch dolnych

mezony zbudowane są z jednego kwarku i jednego antykwarku.

Cała otaczająca nas materia składa się z cząstek niepodzielnych- leptonów i kwarków. Materia nie rozpada się dzięki oddziaływaniom. W modelu Standardowym za oddziaływanie odpowiadają cząstki przenoszące oddziaływania, czyli cząstki pośredniczące. W oddziaływaniu elektromagnetycznym cząstką pośredniczącą jest foton, którego energia zależy od sposobu emisji. Innym rodzajem oddziaływania jest oddziaływanie silne, które ma zasięg porównywalny z wymiarami jądra atomowego i pozwala utrzymać to jądro w całości. Nośnikiem tego oddziaływania są cząstki, które nazywamy glonami. Rozpad cięższych cząstek warunkuje oddziaływanie słabe. W wyniku rozpadu powstają cząstki, których łączna masa jest mniejsza od masy cząstki początkowej. Cząstkami, które przenoszą oddziaływania słabe są bozony.

Wyróżnia się dwa rodzaje bozonów, obdarzonych ładunkiem elektrycznym:

bozon W+ mający ładunek dodatni

bozon W- mający ładunek ujemny

elektrycznie obojętny bozon Z