Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
|
|
|
|
|
intermediální
částice |
| γ |
Z0 W± |
gluon |
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Elementární částice je ve fyzice označení užívané někdy pro subatomární částice, jindy pro základní částice standardního modelu, jindy pro obecně nejzákladnější známé částice.
- Terminologické problémy označení jsou popsány v oddílu terminologie.
[editovat] Částice standardního modelu
Standardní model je v současnosti všeobecně uznávaná teorie částic a elektromagnické, slabé a silné interakce. Obsahuje dva druhy základních fermionů - kvarky a leptony, vyskytující se ve třech generačních variantách. Dále základním interakcím odpovídají intermediální částice (např. foton elektromagnetické interakci) a zatím ještě neobjevené Higgsovy částice. Intermediální částice jsou všechny bosony. Ke každé částici ještě přísluší antičástice, někdy identická.
[editovat] Stavební částice hmoty
- Kvarky jsou stavební částice hadronů (např. protonu nebo mezonů). Existuje jich šest (každý se svým antikvarkem), stejně jako u leptonů ve třech generacích. Podléhají všem známým základním interakcím (silná, slabá, elektromagnetická). Jejich elektrický náboj je ±1/3 náboje elektronu. Kvarky se za běžných okolností nikdy nevyskytují samostatně, ale vždy ve složitějších objektech z více než jednoho kvarku. Vzhledem k tomu má tvrzení o existenci kvarků jako částic dosti specifický význam (blíže viz asymptotická volnost kvarků).
[editovat] Částice interakcí
- Intermediální částice zpřostředkovávají interakce. Elektromagnetickou sílu přenáší foton. Slabou sílu zprostředkovávají tři částice W+, W- a Z0 a silnou sílu osm typů gluonu.
- Higgsův boson je standardním modelem předpovězená, ale dosud experimentálně neověřená částice Higgsova pole. Toto pole ve standardním modelu způsobuje nenulovou hmotnost částic W+, W-a Z0. Předpokládá se, že předpověď Higgsova bosonu bude ověřena na urychlovači LHC, v současnosti (2005) budovaném v CERNu.
[editovat] Návrhované částice za hranicemi standardního modelu
Předpokládá se, že obdobně jako u ostatních interakcí, existuje intermediální boson odpovídající gravitaci. Označuje se graviton a teoreticky jsou předpovězené některé jeho vlastnosti. Zatím pro graviton neexistují žádné experimentální důkazy a neexistuje ani kvantová teorie gravitace. Je možné, že gravitony bude vysvětlovat některá z teorií, které jsou v současnosti předmětem výzkumu (např. teorie superstrun/M-teorie).
Z navrhované teoreticky lákavé nové symetrie - supersymetrie - plyne existence značného množství částic-superpartnerů současných částic, označovaných podle vzorů např. skvarky, sleptony, nebo superpartner neutrina neutralino a pod. Žádná z těchto částic dosud nebyla experimentálně nalezená, ale předpokládá se, že některé by mohly být v blízké budoucnosti v dosahu experimentální fyziky (např. na už zmíněném urychlovači LHC).
[editovat] Bosony a fermiony
Jedním ze základních rozdílů mezi částicemi je jejich chování ve vícečásticových systémech. Toto chování rozděluje částice na dvě třídy, bosony a fermiony. Rozdíly se projevují ve statistickém chování (tím se myslí chování velkého množství částic jako souboru), (anti)symetričnost vlnové funkce více částic, zda splňují Pauliho vylučovací princip a jejich kreační operátory vyhovují (anti)komutačním relacím, a spinu. Tyto rozdíly spolu vzájemně souvisejí.
- Fermiony mají poločíselný spin (±1/2, ±3/2, ±5/2 atd…), antisymetrickou vlnovou funkci více častic, splňují Pauliho vylučovací princip a jejich kreační operátory vyhovují antikomutačním relacím. Jejich chování určuje Fermiho-Diracova statistika. Jejich zástupcem jsou například leptony, kvarky a baryony (např. proton).
- Bosony mají celočíselný spin (0, ±1, ±2 atd…), symetrickou vlnovou funkci více častic, nesplňují Pauliho vylučovací princip a jejich kreační operátory vyhovují komutačním relacím. Jejich chování určuje Boseho-Einsteinova statistika. Jejich zástupcem jsou například mezony a intermediální částice.
Označení elementární částice má specifické problémy. Přívlastek elementární znamená doslova základní. Běžně se s tím spojují další vlastnosti - dále nedělitelný, bez vnitřní struktury. Ovšem s vývojem poznání se několikrát ukázalo, že částice považované za základní mají vnitřní strukturu a skládají se z částic ještě základnějších. Hadrony (např. proton nebo neutron) byly dlouho považované za nedělitelné, ale standardní model ukazuje, že se skládají z kvarků. Při doslovném výkladu tedy to, které částice jsou elementární, závisí na aktuálním stavu poznání.
Takové označení je ale v praxi krajně nevhodné, a tak se s označením elementární částice drží nejen současný obsah (základní častice standardního modelu), ale i poněkud historický obsah, odpovídající významu elementární před přijetím teorie kvarků. Takové použití elementární částice je potřeba chápat jen jako označení, nikoli jako tvrzení autora, že tyto částice jsou bez vnitřní struktury. (Podobně se užívá název atom, což doslova znamená nedělitelný.)
Někteří autoři dále pod pojem elementární částice zahrnují i více či méně spekulativní „budoucí“ obsah. To se týká zmíněného Higgsova bosonu (který ovšem teoreticky může existovat v různých „odrůdách“), gravitonu a někdy i superpartnerů.
[editovat] Odkazy na další zdroje
