Teorija čestica

Elementarne čestice se dijele u dvije grupe:

• Čestice materije

• Čestice prijenosnici sila

Čestice materije

Čestice materije sačinjavaju atome, molekule, živa bića, svijet oko nas. U njih spadaju kvarkovi i leptoni.

Kvarkovi

Kvarkovi neutrona

Kvarkovi su elementarne čestice koje sačinjavaju protone, neutrone i sve ostale složene čestice tj. hadrone, nukleone, mezone...

Kvarkovi su čestice koje imaju spin 1/2 kao i sve ostale čestice materije ali imaju električni naboj od 1/3c. Pored spina i naelektrisanja imaju i osobinu koja se zove boja i ona može imati 3 osnovne vrijednosti. Grade teže čestice tako što se povežu 3 kvarka - hadroni, nukleoni - u bezbojnu kombinaciju ili tako da se povežu 1 kvark i 1 antikvark iste boje čineći pri tome bezbojnu česticu. Kvarkovi su po fizičkim mjerilima izuzetno masivne čestice.

Kvarkova ima 6 vrsta:

1. u - up
2. c - charm
3. t - top
4. d - down
5. s - strange
6. b - bottom

Up i down kvark čine cijeli svemir jer su oni oblik kvarkova sa najmanjom masom i prema tome najmanjom energijom tj. najstabilniji su. Svi ostali kvarkovi su dobijeni u akceleratorima čestica pri vrlo velikim energijama na vrlo male dijelove vremena. Svi ostali kvarkovi su mnogo masivniji od Up i down i oni grade egzotične vrste teških čestica, koje se raspadaju na manje masivne poslije par milisekundi. Koliko se sada zna kvarkovi su čestice koje možda uopšte nemaju dimenzije, ali se kao gornja granica za njihov prečnik uzima granica od 10-17. Kvarkovi se nikad ne mogu naći izolovani već samo povezani u čestice koje su bezbojne jer što su dalje kvarkovi jedan od drugog, to je sila između njih jača, ali i ako čestici sačinjenoj od kvarkova predamo dovoljno energije za raskidanje veze između kvarkova, ta energija će se pretvoriti u još jednu bezbojnu česticu sačinjenu od kvarkova.

Leptoni

To su elementarne čestice koje ne prave druge složene čestice ali učestvuju u važnim fizičkim procesima. Imaju spin od 1/2, naelektrisanje od 1c i osetljivi su na slabu silu. Imaju masu koja je znatno manja od mase kvarkova, ali za razliku od njih mogu se naći slobodni.

Leptoni se javljaju u 6 vrsta

1. Elektron
2. Muon
3. Tau
4. Elektonski neutrino
5. Muonski neutrino
6. Tau neutrino

Elektron i elektronski neutrino su leptoni sa najmanjom masom tako da su oni leptoni koji čine svemir. Svi ostali leptoni imaju znatno veću masu ali mogu da nastanu pri reakcijama u jezgrima zvijezda i u akceleratorima. Neutrini se javljaju u termonuklearnim reakcijama uz njihivog parnjaka. Za neutrine se donedavno mislilo da nemaju masu ali prije nekoliko godina je otkriveno da neutrini mogu da mijenjaju vrstu tj. da osciliraju, što je jasan pokazatelj da neutrini imaju masu koja je oko 1000 puta manja od mase elektrona. Neutrini imaju samo lijevoruki spin, što znači da im se osa rotacije uvijek pokazuje u lijevu stranu.

Čestice prijenosnici sila

Datoteka:First Gold Beam-Beam Collision Events at RHIC at 100 100 GeV c per beam recorded by STAR.jpg

Sudar dva atoma zlata

Čestice prijenosioci sile vrše sve interakcije između materije i poneke između samih sebe. To su čestice sa cjelobrojnim spinom od kojih neke imaju masu, a neke ne. Tae čestice su izvor polja sila tj. osnovnih fizičkih sila kao što su elektromagnetizam, jaka sila, slaba sila...

Prijenosioci elektromagnetne sile je foton koji vrši interakcije između čestica sa naelektrisanjem. Foton ima masu, ima spin 2 i istovremeno je svoja antičestica.

Prijenosioci slabe sile su W+,W-,z bozoni. Oni su čestice koje imaju vrlo veliku masu. Vrše interakciju između leptona i kvarkova tj. između svake čestice koja ima naelektrisanje. Imaju veliku ulogu u radioaktivnom raspadu atomskog jezgra.

Prijenosioci jake sile su gluoni. To su čestice bez mase sa spinom 1 koje se javljaju u 8 vrsta od kojih svaka može biti u 3 boje tj. postoji 24 moguće vrste gluona. Oni prenose jaku silu između kvarkova i između sebe samih. Odlikuju se jednom čudnom osobinom zbog toga što su kvarkovi dalje jedan od drugog, jačina veze između njih raste. To je razlog zašto se kvarkovi ne mogu naći u izolovanom stanju, već samo u vidu kvark-gluonske plazme.