Temeljne čestice materije u našem vremenu. fundamentalne čestice

Temeljna podlost Sudbina se tako ponijela sa mnom da sam nehotice dotaknuo najosnovnije pojave našeg društvenog sustava i mogao ih gledati bez ikakvih koprena i iluzija koje bi ih skrivale. Kako mi se tada činilo, vidio sam ono što je najviše

3. Temeljna napetost

3. Temeljna napetost U samoj biti kršćanstva leži činjenica da ono dolazi iz židovstva 1. stoljeća. Isus je bio Židov. Svi prvi kršćani bili su Židovi. Kršćanstvo je počelo unutar židovstva, od mesijanske sekte unutar judaizma. To je percipirano

TEMELJNA ISTINA

TEMELJNA ISTINA U našoj prispodobi Jalin je tip Isusa Krista, ali je li kralj Otac? to je Svemogući Bog Otac. Dagon predstavlja đavla; život u Endelu? to je ljudski život na zemlji; Affabel predstavlja nebeski Božji grad. Napuštena zemlja Lon?

Mjerne jedinice fizikalnih veličina u opisu pojava koje se događaju u mikrosvijetu dijele se na osnovne i derivate, koje se određuju matematičkim zapisom zakona fizike.
Zbog činjenice da se sve fizičke pojave događaju u prostoru i vremenu, kao osnovne jedinice prvenstveno se uzimaju jedinice duljine i vremena, a njima se dodaje jedinica mase. Osnovne jedinice: duljine l, vrijeme t, masa m − dobivamo određenu dimenziju. Dimenzije izvedenih jedinica određene su formulama koje izražavaju određene fizikalne zakone.
Dimenzije osnovnih fizičkih jedinica odabrane su tako da ih je u praksi prikladno koristiti.
U SI sustavu su prihvaćene sljedeće dimenzije: duljine [ l] = m (metar), vrijeme [t] = s (sekunda), masa [t] = kg (kilogram).
U CGS sustavu za osnovne jedinice prihvaćene su sljedeće dimenzije: duljina [/] = cm (centimetar), vrijeme [t] = s (sekunda) i masa [t] = g (gram). Za opisivanje pojava koje se događaju u mikrokozmosu mogu se koristiti oba sustava jedinica SI i CGS.
Procijenimo redove veličine duljine, vremena i mase u fenomenima mikrosvijeta.
Uz općeprihvaćene međunarodne sustave jedinica SI i CGS, koriste se i "prirodni sustavi jedinica", temeljeni na univerzalnim fizičkim konstantama. Ovi sustavi jedinica posebno su relevantni i koriste se u raznim fizikalnim teorijama. U prirodnom sustavu jedinica kao osnovne jedinice uzimaju se temeljne konstante: brzina svjetlosti u vakuumu - c, Planckova konstanta - ć, gravitacijska konstanta GN , Boltzmannova konstanta - k: Avogadrov broj - NA , itd. U prirodnom sustavu Planckove jedinice, c = ć = GN = k = 1. Ovaj sustav jedinica koristi se u kozmologiji za opisivanje procesa u kojima su značajni i kvantni i gravitacijski učinci (teorije crnih rupa, teorije ranog svemira).
U prirodnom sustavu jedinica rješava se problem prirodne jedinice duljine. To se može smatrati Comptonovom valnom duljinom λ 0 , koja je određena masom čestice M: λ 0 = ć/Ms.
Duljina karakterizira veličinu objekta. Dakle, za elektron, klasični polumjer r 0 \u003d e 2 /m e c 2 \u003d 2,81794 10 -13 cm (e, m e su naboj i masa elektrona). Klasični polumjer elektrona ima značenje polumjera nabijene kuglice s nabojem e (raspodjela je sferno simetrična), pri čemu je energija elektrostatičkog polja kuglice ε = γe 2 /r 0 jednaka ostatku energija elektrona mec 2 (koristi se kada se razmatra Thompsonovo raspršivanje svjetlosti).
Također se koristi radijus Bohrove orbite. Definira se kao udaljenost od jezgre na kojoj će se najvjerojatnije naći elektron u nepobuđenom atomu vodika.
a 0 = ć 2 /m e e 2 (u CGS sustavu) i a 0 = (α/4π)R = 0,529 10 -10 m (u SI sustavu), α = 1/137.
Veličina nukleona r ≈ 10 -13 cm (1 femtometar). Karakteristične dimenzije atomskih sustava su 10 -8 , nuklearnih sustava - 10 -12 ÷ 10 -13 cm.
Vrijeme varira u širokom rasponu i definira se kao omjer udaljenosti R i brzine objekta v. Za mikroobjekte τ otrov = R/v = 5·10 -12 cm/10 9 cm/s ~ 5·10 -22 s;
τ element h \u003d 10 -13 cm / 3 10 10 cm / s \u003d 3 10 -24 s.
mise objekata variraju od 0 do M. Dakle, masa elektrona m e ≈ 10 -27 g, masa protona
m p ≈ 10 -24 g (CGS sustav). Jedna jedinica atomske mase koja se koristi u atomskoj i nuklearnoj fizici, 1 a.m.u. = M(C)/12 u jedinicama mase ugljikovog atoma.
Temeljne karakteristike mikro-objekata uključuju električni naboj, kao i karakteristike potrebne za identifikaciju elementarne čestice.
Električno punjenje čestice Q se obično mjeri u jedinicama naboja elektrona. Naboj elektrona e = 1,6 10 -19 privjesak. Za čestice u slobodnom stanju, Q/e = ±1, 0, a za kvarkove koji čine hadrone, Q/e = ±2/3 i ±1/3.
U jezgrama naboj je određen brojem protona Z sadržanih u jezgri. Naboj protona je po apsolutnoj vrijednosti jednak naboju elektrona.
Da biste identificirali elementarnu česticu, morate znati:
I je izotopski spin;
J - unutarnji moment momenta - spin;
R - prostorni paritet;
C je paritet naboja;
G − G-paritet.
Ova informacija je zapisana kao formula I G (J PC).
Spin je jedna od najvažnijih karakteristika čestice, koja se mjeri pomoću Planckove fundamentalne konstante h ili ć = h/2π = 1,0544·10 -27 [erg-s]. Bozoni imaju cjelobrojni spin u jedinicama ć: (0,1, 2,...)ć, fermioni imaju polucijeli broj (1/2, 3/2,... .)ć. U klasi supersimetričnih čestica izmjenjuju se vrijednosti spinova fermiona i bozona.

Riža. Slika 4 ilustrira fizičko značenje spina J po analogiji s klasičnom idejom kutnog momenta čestice mase m = 1 g koja se kreće brzinom v = 1 cm/s duž kružnice polumjera r = 1 cm U klasičnoj fizici, kutni moment J = mvr = L (L je orbitalni moment). U kvantnoj mehanici J = 10 27 ć = 1 erg·s za iste parametre objekta koji se kreće u krugu, gdje je ć = 1,05·10 -27 erg·s.
Projekcija spina elementarne čestice na smjer njezine količine gibanja naziva se spiralnost. Heličnost čestice bez mase s proizvoljnim spinom ima samo dvije vrijednosti: uzduž ili protiv smjera količine gibanja čestice. Za foton, moguće vrijednosti spiralnosti su jednake ±1, za neutrino bez mase helikitet je jednak ±1/2.
Spin moment zamaha atomske jezgre definira se kao vektorski zbroj spinova elementarnih čestica koje tvore kvantni sustav i orbitalnih momenata tih čestica zbog njihovog gibanja unutar sustava. Orbitalni moment || i spinski moment || dobiti diskretnu vrijednost. Orbitalni moment || = ć[ l(l+1)] 1/2 , gdje l− orbitalni kvantni broj (može imati vrijednosti 0, 1,2,...), intrinzični moment momenta || = ć 1/2 gdje je s spin kvantni broj (može uzeti nulte, cjelobrojne ili polucijele vrijednosti J, ukupni kutni moment jednak je zbroju + = .
Izvedene jedinice uključuju: energiju čestice, brzinu koja zamjenjuje brzinu za relativističke čestice, magnetski moment itd.
Energijačestica u mirovanju: E = mc 2 ; pokretna čestica: E \u003d m 2 c 4 + p 2 c 2.
Za nerelativističke čestice: E = mc 2 + p 2 /2m; za relativističke čestice, s masom m = 0: E = usp.
Energetske jedinice - eV, keV, MeV, GeV, TeV, ... 1 GeV = 10 9 eV, 1 TeV = 10 12 eV,
1 eV = 1,6 10 -12 erg.
Brzina čestica β = v/c, gdje je c = 3 10 10 cm/s brzina svjetlosti. Brzina čestice određuje tako važnu karakteristiku kao što je Lorentzov faktor čestice γ = 1/(1-β 2) 1/2 = E/mc 2 . Uvijek γ > 1- Za nerelativističke čestice 1< γ < 2, а для релятивистских частиц γ > 2.
U fizici visokih energija, brzina čestice β je blizu 1 i teško je odrediti za relativističke čestice. Stoga se umjesto brzine koristi brzina y, koja je povezana s brzinom relacijom y = (1/2)ln[(1+β)/(1-β)] = (1/2)ln[(E +p)/(Ep)]. Brzina se mijenja od 0 do ∞.

Funkcionalni odnos između brzine i brzine čestice prikazan je na sl. 5. Za relativističke čestice pri β → 1, E → r, tada se umjesto brzine može koristiti pseudo-brzina η, koja je određena kutom bijega čestice θ, η = (1/2)ln tan(θ/2) . Za razliku od brzine, brzina je aditivna veličina, t.j. y 2 = y 0 + y 1 za bilo koji referentni okvir i za sve relativističke i nerelativističke čestice.
Magnetski trenutak μ = Iπr 2 /c, gdje je struja I = ev/2πr, nastaje zbog rotacije električnog naboja. Dakle, svaka nabijena čestica ima magnetski moment. Kada se razmatra magnetski moment elektrona, koristi se Bohrov magneton
μ B = eć/2m e c = 0,5788·10 -14 MeV/Gs, magnetski moment elektrona = g·μ B ·. Koeficijent g naziva se žiromagnetski omjer. Za elektron g = /μ B · = 2, jer J = ć/2, = μ B pod uvjetom da je elektron točkasta čestica bez strukture. Giromagnetski omjer g sadrži informacije o strukturi čestice. Količina (g − 2) se mjeri u pokusima koji imaju za cilj proučavanje strukture čestica koje nisu leptoni. Za leptone, ova količina ukazuje na ulogu viših elektromagnetskih korekcija (vidi odjeljak 7.1 u nastavku).
U nuklearnoj fizici koristi se nuklearni magneton μ i = eć/2m p c, gdje je m p masa protona.

2.1.1. Heaviside sustav i njegov odnos prema CGS sustavu

• m(g) = m(MeV) 2 10 -27 ,
• l(cm) = l(MeV -1) 2 10 -11 ,
• t (c) \u003d t (MeV -1) b.b 10 -22.

Heavisideov sustav koristi se u fizici visokih energija za opisivanje pojava koje se događaju u mikrokozmosu, a temelji se na korištenju prirodnih konstanti s i ć, koje su odlučujuće u relativističkoj i kvantnoj mehanici.
Numeričke vrijednosti odgovarajućih veličina u CGS sustavu za elektron i proton date su u tablici. 3 i može se koristiti za prelazak s jednog sustava na drugi.

Tablica 3. Numeričke vrijednosti veličina u CGS sustavu za elektron i proton

2.1.2. Planckove (prirodne) jedinice

Kada se razmatraju gravitacijski učinci, uvodi se Planckova ljestvica za mjerenje energije, mase, duljine i vremena. Ako je gravitacijska energija nekog objekta jednaka njegovoj ukupnoj energiji, t.j.

zatim
dužina = 1,6 10 -33 cm,
masa = 2,2 10 -5 g = 1,2 10 19 GeV,
vrijeme = 5,4 10 -44 s,
gdje \u003d 6,67 10 -8 cm 2 g -1 s -2.

Gravitacijski učinci su značajni kada je gravitacijska energija objekta usporediva s njegovom ukupnom energijom.

2.2. Klasifikacija elementarnih čestica

Koncept "elementarne čestice" nastao je uspostavom diskretne prirode strukture materije na mikroskopskoj razini.

Atomi → jezgre → nukleoni → partoni (kvarkovi i gluoni)

U modernoj fizici izraz "elementarne čestice" koristi se za imenovanje velike skupine sićušnih promatranomčestice materije. Ova skupina čestica je vrlo opsežna: p protoni, n neutroni, π- i K-mezoni, hiperoni, šarmirane čestice (J/ψ...) i mnoge rezonancije (ukupno
~ 350 čestica). Te se čestice nazivaju "hadroni".
Pokazalo se da te čestice nisu elementarne, već su kompozitni sustavi, čiji su sastojci uistinu elementarni ili, kako su ih počeli zvati, " temeljna „čestice − partoni, otkriven u proučavanju strukture protona. Proučavanje svojstava partona omogućilo je njihovo poistovjećivanje s kvarkovi I gluoni koju su u razmatranje uveli Gell-Mann i Zweig u klasifikaciji promatranih elementarnih čestica. Pokazalo se da su kvarkovi fermioni sa spinom J = 1/2. Dodijeljeni su im frakcijski električni naboji i barionski broj B = 1/3, budući da se barion s B = 1 sastoji od tri kvarka. Osim toga, da bi se objasnila svojstva nekih bariona, postalo je potrebno uvesti novi kvantni broj – boju. Svaki kvark ima tri stanja boja, označena indeksima 1, 2, 3 ili riječima crveno (R), zeleno (G) i plavo (B). Boja se ni na koji način ne manifestira u promatranim hadronima i djeluje samo unutar njih.
Do danas je otkriveno 6 okusa (vrsta) kvarkova.
U tablici. Slika 4 prikazuje svojstva kvarkova za jedno stanje boje.

Tablica 4. Svojstva kvarkova

Za svaki okus kvarka dana je njegova masa (dane su mase sastavnih kvarkova, a mase trenutnih kvarkova u zagradama), izotopski spin I i 3. projekcija izotopskog spina I 3 , naboj kvarka Q q /e i kvantni brojevi s, c, b, t. Uz ove kvantne brojeve često se koristi i kvantni broj hipernaboja Y = B + s + c + b + t. Postoji veza između projekcije izotopskog spina I 3 , električnog naboja Q i hipernaboja Y: Q = I 3 + (1/2)Y.
Budući da svaki kvark ima 3 boje, u razmatranje mora biti uključeno 18 kvarkova. Kvarkovi nemaju strukturu.
U isto vrijeme, među elementarnim česticama postojala je čitava klasa čestica zvanih " leptona". Oni su također fundamentalne čestice, odnosno nemaju strukturu. Ima ih šest: tri nabijena e, μ, τ i tri neutralna ν e, ν μ, ν τ. Leptoni sudjeluju samo u elektromagnetskim i slabim interakcijama Leptoni i kvarkovi s polucijelim spinom J = (n+1/2)ć, n = 0, 1,... . su fundamentalni fermioni. Postoji nevjerojatna simetrija između leptona i kvarkova: šest leptona i šest kvarkova.
U tablici. Slika 5 prikazuje svojstva osnovnih fermiona: električni naboj Q i u jedinicama naboja elektrona i mase čestice m. Leptoni i kvarkovi spajaju se u tri generacije (I, II i III). Za svaku generaciju, zbroj električnih naboja ∑Q i = 0, uzimajući u obzir 3 naboja u boji za svaki kvark. Svaki fermion ima antifermion.
Osim karakteristika čestica navedenih u tablici, važnu ulogu za leptone imaju leptonski brojevi: elektronski L e jednak +1 za e - i ν e , mion L μ jednak +1 za μ - i ν μ i taon L τ jednako + 1 za τ - i ν τ , koji odgovaraju okusima leptona koji sudjeluju u specifičnim reakcijama i konzervirane su količine. Za leptone, barionski broj B = 0.

Tablica 5. Svojstva temeljnih fermiona

Materija koja nas okružuje sastoji se od fermiona prve generacije mase različite od nule. Utjecaj čestica druge i treće generacije očitovao se u ranom Svemiru. Među temeljnim česticama posebnu ulogu imaju temeljni gauge bozoni, koji imaju cijeli unutarnji kvantni broj spin J = nć, n = 0, 1, .... Gauge bozoni odgovorni su za četiri vrste fundamentalnih interakcija: jake (gluonske g), elektromagnetski (foton γ), slab (bozoni W ±, Z 0), gravitacijski (graviton G). Oni su također bezstrukturne, temeljne čestice.
U tablici. Slika 6 prikazuje svojstva temeljnih bozona, koji su kvanti polja u gauge teorijama.

Tablica 6. Svojstva temeljnih bozona

Uz svojstva otkrivenih gauge bozona γ, W ± , Z 0 , g 1 ,... , g 8, u tablici su prikazana svojstva još neotkrivenih bozona: G gravitona i Higgsovih bozona H 0 , H ± .
Razmotrimo sada najbrojniju skupinu elementarnih čestica s jakom interakcijom - hadrone, kako bismo objasnili čiju strukturu je uveden pojam kvarkova.
Hadroni se dijele na mezone i barione. Mezoni su građeni od kvarka i antikvarka (q). Barioni se sastoje od tri kvarka (q 1 q 2 q 3).
U tablici. 7 navodi svojstva osnovnih hadrona. (Za detaljne tablice pogledajte The European Physical Journal C, Rev. of Particle Phys., v.15, br. 1 - 4, 2000.)

Tablica 7. Svojstva hadrona

Kvark struktura hadrona omogućuje izdvajanje u ovoj velikoj skupini čestica nečudnih hadrona, koji se sastoje od nečudnih kvarkova (u, d), čudnih hadrona, koji uključuju čudan kvark s, šarmiranih hadrona koji sadrže c -kvark, šarm hadrone (donji hadroni) s b kvarkom.
Tablica prikazuje svojstva samo malog dijela hadrona: mezona i bariona. Prikazani su njihova masa, životni vijek, glavni načini raspada i sastav kvarka. Za mezone, barionski broj B = O i leptonski broj L = 0. Za barione, barionski broj B = 1, leptonski broj L = 0. Mezoni su bozoni (cijelobrojni spin), barioni su fermioni ( polucijeli spin).
Daljnje razmatranje svojstava hadrona omogućuje nam da ih kombiniramo u izotopske multiplete koji se sastoje od čestica s istim kvantnim brojevima (barionski broj, spin, unutarnji paritet, neobičnost) i sličnih masa, ali s različitim električnim nabojima. Svaki izotopski multiplet karakterizira izotopski spin I, koji određuje ukupan broj čestica u multipletu, jednak 2I + 1. Izospin može poprimiti vrijednosti 0, 1/2, 1, 3/2, 2 , . .., tj. moguće je postojanje izotopskih singleta, dubleta, tripleta, kvarteta itd. Dakle, proton i neutron čine izotopski dublet, π + -, π - -, π 0 -mezoni se smatraju izotopskim tripletom.
Složeniji objekti u mikrokozmosu su atomske jezgre. Atomska jezgra se sastoji od Z protona i N neutrona. Zbroj Z + N = A je broj nukleona u danom izotopu. Često tablice daju prosječnu vrijednost za sve izotope, a zatim ona postaje frakcijska. Poznate su jezgre za koje su navedene vrijednosti unutar: 1< А < 289, 1 < Z < 116.
Gore navedene čestice razmatraju se u okviru Standardnog modela. Pretpostavlja se da izvan Standardnog modela može postojati još jedna skupina fundamentalnih čestica - supersimetrične čestice (SUSY). Oni bi trebali osigurati simetriju između fermiona i bozona. U tablici. 8 prikazuje pretpostavljena svojstva ove simetrije.

2.3. Terenski pristup problemu interakcija

2.3.1 Svojstva temeljnih interakcija

Ogromna raznolikost fizikalnih pojava koje se javljaju tijekom sudara elementarnih čestica određena je samo četirima vrstama interakcija: elektromagnetskom, slabom, snažnom i gravitacijskom. U kvantnoj teoriji interakcija se opisuje u smislu razmjene specifičnih kvanta (bozona) povezanih s danom vrstom interakcije.
Za vizualni prikaz interakcije čestica, američki fizičar R. Feynman predložio je korištenje dijagrama, koji su dobili njegovo ime. Feynmanovi dijagrami opisuju svaki proces interakcije kada se dvije čestice sudaraju. Svaka čestica uključena u proces predstavljena je linijom na Feynmanovom dijagramu. Slobodni lijevi ili desni kraj linije označava da je čestica u početnom, odnosno konačnom stanju. Unutarnje linije u dijagramima (odnosno linije koje nemaju slobodne krajeve) odgovaraju takozvanim virtualnim česticama. To su čestice koje se rađaju i apsorbiraju u procesu interakcije. Ne mogu se registrirati, za razliku od pravih čestica. Interakcija čestica u dijagramu je predstavljena čvorovima (ili vrhovima). Tip interakcije karakterizira konstanta spajanja α, koja se može zapisati kao: α = g 2 /ćc, gdje je g naboj izvora interakcije i glavna je kvantitativna karakteristika sile koja djeluje između čestica. U elektromagnetskoj interakciji α e \u003d e 2 / ćc \u003d 1/137.

sl.6. Feynmanov dijagram.

Proces a + b →s + d u obliku Feynmanovog dijagrama (slika 6) izgleda ovako: R je virtualna čestica koja se čestice a i b razmjenjuju tijekom interakcije određene interakcijskom konstantom α = g 2 /ćc , koji karakterizira snagu interakcije na udaljenosti , jednakoj radijusu interakcije.
Virtualna čestica može imati masu M x, a kada se ta čestica izmjenjuje, prenosi se 4-impuls t = −q 2 = Q 2 .
U tablici. 9 prikazuje karakteristike različitih vrsta interakcija.

Elektromagnetske interakcije . Elektromagnetske interakcije kojima su podložne sve nabijene čestice i fotoni su najpotpunije i dosljednije proučavane. Nositelj interakcije je foton. Za elektromagnetske sile, konstanta interakcije je numerički jednaka konstanti fine strukture α e = e 2 /ćc = 1/137.
Primjeri najjednostavnijih elektromagnetskih procesa su fotoelektrični efekt, Comptonov efekt, stvaranje parova elektron-pozitron, a za nabijene čestice ionizacijsko raspršenje i kočno svjetlo. Teorija tih interakcija – kvantna elektrodinamika – najtočnija je fizikalna teorija.

Slabe interakcije. Po prvi put uočene su slabe interakcije u β-raspadu atomskih jezgri. I, kako se pokazalo, ti su raspadi povezani s transformacijama protona u neutron u jezgri i obrnuto:
p → n + e + + ν e , n → p + e - + e . Moguće su i obrnute reakcije: hvatanje elektrona e - + p → n + ν e ili antineutrino e + p → e + + n. Slabu interakciju opisao je Enrico Fermi 1934. u smislu kontaktne interakcije četiri fermiona definirane Fermijevom konstantom
G F \u003d 1,4 10 -49 erg cm 3.
Pri vrlo visokim energijama, umjesto interakcije Fermijevog kontakta, slaba interakcija se opisuje kao razmjenska interakcija, u kojoj dolazi do izmjene kvanta sa slabim nabojem g w (po analogiji s električnim nabojem) i koji djeluje između fermiona. Takve kvante prvi je put otkrio 1983. na SppS Collideru (CERN) tim koji je vodio Karl Rubbia. To su nabijeni bozoni − W ± i neutralni bozon − Z 0, njihove su mase jednake: m W± = 80 GeV/c 2 i m Z = 90 GeV/c 2 . Konstanta interakcije α W u ovom slučaju izražena je u terminima Fermijeve konstante:

Tablica 9. Glavne vrste interakcija i njihove karakteristike

O RAZUMIJEVANJU KRETANJA MATERIJE, NJEZINOJ SPOSOBNOSTI ZA SAMORAZVOJ, KAO I POVEZIVANJU I INTERAKCIJI MATERIJALNIH OBJEKATA U SUVREMENOJ PRIRODNOSTI

Tsyupka V.P.

Federalna državna autonomna obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja "Belgorodsko državno nacionalno istraživačko sveučilište" (NRU "BelGU")

1. Kretanje materije

“Integralno svojstvo materije je kretanje” 1 , koje je oblik postojanja materije i očituje se u svakoj njezinoj promjeni. Iz neuništivosti i neuništivosti materije i njenih atributa, uključujući i gibanje, proizlazi da gibanje materije postoji vječno i beskrajno je raznoliko u obliku svojih manifestacija.

Postojanje bilo kojeg materijalnog objekta očituje se u njegovom kretanju, tj. u svakoj promjeni koja se s njim događa. Tijekom promjene uvijek se mijenjaju neka svojstva materijalnog objekta. Budući da cjelokupnost svih svojstava materijalnog objekta, koja karakterizira njegovu sigurnost, individualnost, značajku u određenom trenutku, odgovara njegovom stanju, ispada da je kretanje materijalnog objekta praćeno promjenom njegovih stanja. . Promjena svojstava može ići toliko daleko da jedan materijalni objekt može postati drugi materijalni objekt. “Ali materijalni objekt se nikada ne može pretvoriti u svojstvo” (na primjer, masa, energija), a “vlasništvo - u materijalni objekt” 2, jer samo pokretna tvar može biti promjenjiva tvar. U prirodnoj znanosti kretanje materije naziva se i prirodni fenomen (prirodni fenomen).

Poznato je da „bez kretanja nema materije“ 3 kao što bez materije ne može biti ni kretanja.

Kretanje tvari može se kvantitativno izraziti. Univerzalna kvantitativna mjera gibanja materije, kao i svakog materijalnog objekta, je energija, koja izražava vlastitu aktivnost tvari i bilo kojeg materijalnog objekta. Dakle, energija je jedno od svojstava pokretne materije, a energija ne može biti izvan materije, odvojena od nje. Energija je u ekvivalentnom odnosu s masom. Stoga masa može karakterizirati ne samo količinu tvari, već i stupanj njezine aktivnosti. Iz činjenice da gibanje materije postoji vječno i da je beskonačno raznoliko u obliku svojih manifestacija, neumoljivo slijedi da energija koja kvantitativno karakterizira gibanje materije također postoji vječno (nestvorena i neuništiva) i beskonačno raznolika u obliku svojih manifestacija. . „Dakle, energija nikada ne nestaje i više se ne pojavljuje, samo se mijenja iz jednog oblika u drugi“ 1 u skladu s promjenom tipova kretanja.

Uočavaju se razne vrste (oblike) gibanja materije. Mogu se klasificirati uzimajući u obzir promjene svojstava materijalnih objekata i karakteristike njihovog utjecaja jedni na druge.

Kretanje fizičkog vakuuma (slobodna temeljna polja u normalnom stanju) svodi se na činjenicu da cijelo vrijeme lagano odstupa u različitim smjerovima od svoje ravnoteže, kao da "drhti". Kao rezultat takvih spontanih niskoenergetskih pobuda (odstupanja, perturbacije, fluktuacije) nastaju virtualne čestice koje se odmah otapaju u fizičkom vakuumu. Ovo je najniže (osnovno) energetsko stanje pokretnog fizičkog vakuuma, njegova energija je blizu nule. Ali fizički vakuum može neko vrijeme na nekom mjestu prijeći u uzbuđeno stanje, karakterizirano određenim viškom energije. Kod tako značajnih, visokoenergetskih pobuđivanja (odstupanja, perturbacije, fluktuacije) fizičkog vakuuma, virtualne čestice mogu zaokružiti svoj izgled i tada stvarne fundamentalne čestice raznih vrsta izbijaju iz fizičkog vakuuma, i to u pravilu u parovima ( koji imaju električni naboj u obliku čestice i antičestica s električnim nabojima suprotnih predznaka, na primjer, u obliku para elektron-pozitron).

Pojedinačne kvantne pobude različitih slobodnih temeljnih polja su temeljne čestice.

Fermionska (spinorska) temeljna polja mogu dovesti do 24 fermiona (6 kvarkova i 6 antikvarkova, kao i 6 leptona i 6 antileptona), koji su podijeljeni u tri generacije (obitelji). U prvoj generaciji, gore i dolje kvarkovi (i antikvarkovi), kao i leptoni, elektron i elektronski neutrino (i pozitron s elektronskim antineutrinom), tvore običnu materiju (i rijetko pronađenu antimateriju). U drugoj generaciji, začarani i čudni kvarkovi (i antikvarkovi), kao i leptoni, mion i mionski neutrino (i antimuon s mionskim antineutrinom), imaju veću masu (veći gravitacijski naboj). U trećoj generaciji, pravi i lijepi kvarkovi (i antikvarkovi), kao i leptoni taon i taon neutrino (i antitaon s taon antineutrino). Fermioni druge i treće generacije ne sudjeluju u stvaranju obične materije, nestabilni su i propadaju s nastankom fermiona prve generacije.

Bozonska (mjerna) fundamentalna polja mogu generirati 18 vrsta bozona: gravitacijsko polje - gravitoni, elektromagnetno polje - fotoni, polje slabe interakcije - 3 vrste "viona" 1, gluonsko polje - 8 vrsta gluona, Higgsovo polje - 5 tipova Higgsovih bozoni.

Fizički vakuum u dovoljno visokoenergetskom (pobuđenom) stanju sposoban je generirati mnoge fundamentalne čestice sa značajnom energijom, u obliku mini-svemira.

Za tvar mikrokozmosa, kretanje je smanjeno:

distribuciji, sudaru i pretvorbi jedne u drugu elementarnih čestica;

nastajanje atomskih jezgri iz protona i neutrona, njihovo kretanje, sudar i promjena;

formiranje atoma iz atomskih jezgri i elektrona, njihovo kretanje, sudar i promjena, uključujući skakanje elektrona s jedne atomske orbitale na drugu i njihovo odvajanje od atoma, dodavanje viška elektrona;

nastajanje molekula iz atoma, njihovo kretanje, sudar i promjena, uključujući dodavanje novih atoma, oslobađanje atoma, zamjenu jednih atoma drugima, promjenu međusobnog rasporeda atoma u molekuli.

Za supstanciju makrokozmosa i megasvijeta kretanje se svodi na pomicanje, sudar, deformaciju, destrukciju, ujedinjenje raznih tijela, kao i na njihove najrazličitije promjene.

Ako je kretanje materijalnog objekta (kvantiziranog polja ili materijalnog objekta) popraćeno promjenom samo njegovih fizikalnih svojstava, na primjer, frekvencije ili valne duljine za kvantizirano polje, trenutne brzine, temperature, električnog naboja za materijalni objekt, onda se takvo kretanje označava kao fizički oblik. Ako je kretanje materijalnog objekta popraćeno promjenom njegovih kemijskih svojstava, na primjer, topljivosti, zapaljivosti, kiselosti, tada se takvo kretanje naziva kemijskim oblikom. Ako se kretanje odnosi na promjenu objekata mega-svijeta (kozmičkih objekata), tada se takvo kretanje naziva astronomskim oblikom. Ako se kretanje odnosi na promjenu objekata dubokih zemaljskih školjki (zemljine unutrašnjosti), tada se takvo kretanje naziva geološki oblik. Ako se kretanje odnosi na promjenu objekata geografske ljuske koja objedinjuje sve površinske zemaljske ljuske, tada se takvo kretanje naziva zemljopisnim oblikom. Kretanje živih tijela i njihovih sustava u obliku njihovih različitih vitalnih manifestacija naziva se biološki oblik. Kretanje materijalnih objekata, praćeno promjenom društveno značajnih svojstava uz obvezno sudjelovanje osobe, na primjer, vađenje željezne rude i proizvodnja željeza i čelika, uzgoj šećerne repe i proizvodnja šećera, je naziva društveno determiniranim oblikom kretanja.

Kretanje bilo kojeg materijalnog objekta ne može se uvijek pripisati nekom obliku. Složen je i raznolik. Čak i fizičko kretanje svojstveno materijalnim objektima od kvantiziranog polja prema tijelima može uključivati ​​nekoliko oblika. Na primjer, elastični sudar (sudar) dvaju čvrstih tijela u obliku biljarskih loptica uključuje i promjenu položaja kuglica jedna u odnosu na drugu i stol tijekom vremena, i rotaciju kuglica i trenje kuglice na površini stola i zraka, i kretanje čestica svake kuglice, i praktički reverzibilna promjena oblika kuglica tijekom elastičnog sudara, te izmjena kinetičke energije uz njezinu djelomičnu pretvorbu u unutarnju energiju kuglice tijekom elastičnog sudara, i prijenos topline između kuglica, zraka i površine stola, te mogući radioaktivni raspad jezgri nestabilnih izotopa sadržanih u kuglicama, te prodor neutrina kozmičkih zraka kroz kuglice itd. Razvojem materije i pojavom kemijskih, astronomskih, geoloških, geografskih, bioloških i društveno uvjetovanih materijalnih objekata, oblici kretanja postaju složeniji i raznovrsniji. Tako se u kemijskom gibanju mogu vidjeti i fizikalni oblici gibanja i kvalitativno novi, nesvodivi na fizikalne, kemijski oblici. U kretanju astronomskih, geoloških, geografskih, bioloških i društveno uvjetovanih objekata mogu se vidjeti kako fizikalni i kemijski oblici kretanja, tako i kvalitativno novi, nesvodivi na fizikalne i kemijske, odnosno astronomske, geološke, geografske, biološke ili društveno uvjetovane oblike kretanja. Istodobno, niži oblici gibanja materije ne razlikuju se u materijalnim objektima različitog stupnja složenosti. Na primjer, fizičko kretanje elementarnih čestica, atomskih jezgri i atoma ne razlikuje se u astronomskim, geološkim, geografskim, biološkim ili društveno uvjetovanim materijalnim objektima.

U proučavanju složenih oblika kretanja moraju se izbjegavati dvije krajnosti. Prvo, proučavanje složenog oblika kretanja ne može se svesti na jednostavne oblike kretanja; složeni oblik kretanja ne može se izvesti iz jednostavnih. Na primjer, biološko gibanje ne može se izvesti samo iz fizikalnih i kemijskih oblika gibanja, zanemarujući same biološke oblike gibanja. I drugo, ne možete se ograničiti na proučavanje samo složenih oblika kretanja, zanemarujući jednostavne. Primjerice, proučavanje biološkog kretanja dobra je nadopuna proučavanju fizičkih i kemijskih oblika kretanja koji se očituju u ovom slučaju.

2. Sposobnost materije za samorazvoj

Kao što je poznato, samorazvoj materije, a materija je sposobna za samorazvoj, karakterizira spontano, usmjereno i nepovratno postupno usložnjavanje oblika pokretne materije.

Spontani samorazvoj materije znači da se proces postupnog usložnjavanja oblika pokretne materije odvija sam od sebe, prirodno, bez sudjelovanja bilo kakvih neprirodnih ili nadnaravnih sila, Stvoritelja, zbog unutarnjih, prirodnih uzroka.

Smjer samorazvoja materije znači svojevrsno kanaliziranje procesa postupnog usložnjavanja oblika kretanja materije iz jednog od njegovih oblika koji je postojao ranije u drugi oblik koji se pojavio kasnije: za svaki novi oblik pokretne materije, može pronaći prethodni oblik pokretne materije koji mu je dao početak, i obrnuto, za bilo koji prethodni oblik pokretne materije, možete pronaći novi oblik pokretne materije koji je iz njega proizašao. Pritom je prethodni oblik pokretne materije uvijek postojao prije novog oblika pokretne materije koji je iz nje proizašao, prethodni oblik je uvijek stariji od novog oblika koji je iz njega proizašao. Uslijed kanaliziranja samorazvoja pokretne materije nastaje svojevrsni niz postupnog usložnjavanja njezinih oblika koji pokazuje u kojem smjeru, kao i kroz koje srednje (prijelazne) oblike, povijesni razvoj jednog ili drugog oblika pokretna stvar nastavila.

Nepovratnost samorazvoja materije znači da proces postupnog usložnjavanja oblika pokretne materije ne može ići u suprotnom smjeru, unatrag: novi oblik pokretne materije ne može proizvesti oblik pokretne materije koji mu je prethodio, iz kojeg je nastao, ali može postati prethodni oblik za nove oblike. A ako se iznenada neki novi oblik pokretne materije pokaže vrlo sličnim jednom od oblika koji su mu prethodili, onda to neće značiti da se pokretna tvar počela samorazvijati u suprotnom smjeru: pojavio se prethodni oblik pokretne materije. mnogo ranije, a novi oblik pokretne materije, čak i vrlo sličan njemu, pojavio se mnogo kasnije i predstavlja, iako sličan, ali bitno drugačiji oblik pokretne materije.

3. Komunikacija i interakcija materijalnih objekata

Integralna svojstva materije su komunikacija i interakcija, koji su uzrok njezina kretanja. Budući da su veza i interakcija uzrok kretanja materije, stoga su veza i interakcija, kao i kretanje, univerzalni, tj. svojstveni svim materijalnim objektima, bez obzira na njihovu prirodu, porijeklo i složenost. Sve pojave u materijalnom svijetu određene su (u smislu da su uvjetovane) prirodnim materijalnim vezama i interakcijama, kao i objektivnim zakonima prirode, odražavajući zakone povezanosti i interakcije. “U tom smislu, na svijetu ne postoji ništa natprirodno i apsolutno suprotno materiji.” 1 Interakcija je, kao i kretanje, oblik postojanja (egzistencije) materije.

Postojanje svih materijalnih objekata očituje se u interakciji. Za svaki materijalni „predmet postojati znači nekako se manifestirati u odnosu na druge materijalne objekte, u interakciji s njima, biti u objektivnim vezama i odnosima s njima. Ako hipotetski materijalni „predmet koji se ni na koji način ne bi manifestirao u odnosu na neke druge materijalne objekte, ne bi bio povezan s njima na bilo koji način, ne bi s njima stupio u interakciju, onda ne bi postojao za te druge materijalne objekte. “Ali naša pretpostavka o njemu također se ne bi mogla temeljiti ni na čemu, jer zbog nedostatka interakcije ne bismo imali nikakve informacije o njemu.” 2

Interakcija je proces međusobnog utjecaja jednih materijalnih objekata na druge uz razmjenu energije. Interakcija stvarnih objekata može biti izravna, na primjer, u obliku sudara (sudara) dvaju čvrstih tijela. A to se može dogoditi na daljinu. U ovom slučaju, interakciju stvarnih objekata osiguravaju bozonska (mjerna) temeljna polja povezana s njima. Promjena u jednom materijalnom objektu uzrokuje pobuđivanje (devijaciju, perturbaciju, fluktuaciju) odgovarajućeg bozonskog (mjernog) temeljnog polja povezanog s njim, a to se pobuđivanje širi u obliku vala s konačnom brzinom koja ne prelazi brzinu svjetlosti u vakuumu. (gotovo 300 tisuća km / od). Interakcija stvarnih objekata na udaljenosti, prema kvantno-poljskom mehanizmu prijenosa interakcije, je razmjenske prirode, budući da se interakcija prenosi česticama nosača u obliku kvanta odgovarajućeg bozonskog (kalibarskog) temeljnog polja. Različiti bozoni kao čestice nositelja interakcije su ekscitacije (odstupanja, perturbacije, fluktuacije) odgovarajućih bozonskih (kalibarskih) temeljnih polja: tijekom emisije i apsorpcije materijalnog objekta oni su stvarni, a tijekom širenja virtualni.

Ispada da je u svakom slučaju interakcija materijalnih objekata, čak i na udaljenosti, djelovanje kratkog dometa, budući da se provodi bez ikakvih praznina, praznina.

Interakcija čestice s antičesticom materije popraćena je njihovom anihilacijom, tj. transformacijom u odgovarajuće fermionsko (spinorno) temeljno polje. U tom se slučaju njihova masa (gravitacijska energija) pretvara u energiju odgovarajućeg fermionskog (spinorskog) temeljnog polja.

Virtualne čestice pobuđenog (odbijajućeg, uznemirujućeg, "drhtanja") fizičkog vakuuma mogu komunicirati sa stvarnim česticama, kao da ih obavijaju, prateći ih u obliku takozvane kvantne pjene. Na primjer, kao rezultat interakcije elektrona atoma s virtualnim česticama fizičkog vakuuma, dolazi do određenog pomaka njihovih energetskih razina u atomima, dok sami elektroni izvode oscilatorna gibanja s malom amplitudom.

Postoje četiri vrste temeljnih interakcija: gravitacijska, elektromagnetska, slaba i jaka.

"Gravitacijska interakcija očituje se u međusobnom privlačenju ... materijalnih objekata koji imaju masu" 1 mirovanja, tj. materijalnih objekata, na bilo kojoj velikoj udaljenosti. Pretpostavlja se da je pobuđeni fizički vakuum, koji stvara mnoge fundamentalne čestice, sposoban manifestirati gravitacijsko odbijanje. Gravitacijsku interakciju nose gravitoni gravitacijskog polja. Gravitacijsko polje povezuje tijela i čestice s masom mirovanja. Za širenje gravitacijskog polja u obliku gravitacijskih valova (virtualni gravitoni) nije potreban medij. Gravitacijska interakcija je najslabija po svojoj snazi, stoga je neznatna u mikrosvijetu zbog beznačajnosti masa čestica, u makrokozmosu je uočljiva njena manifestacija i uzrokuje npr. pad tijela na Zemlju, a u megasvijetu ima vodeću ulogu zbog ogromnih masa tijela megasvijeta i osigurava npr. rotaciju Mjeseca i umjetnih satelita oko Zemlje; nastanak i kretanje planeta, planetoida, kometa i drugih tijela u Sunčevom sustavu i njegov integritet; formiranje i kretanje zvijezda u galaksijama - divovski zvjezdani sustavi, uključujući i do stotine milijardi zvijezda, povezanih međusobnom gravitacijom i zajedničkim podrijetlom, kao i njihov integritet; cjelovitost nakupina galaksija - sustava relativno blisko raspoređenih galaksija povezanih gravitacijskim silama; cjelovitost Metagalaksije - sustav svih poznatih nakupina galaksija, povezanih gravitacijskim silama, kao proučavani dio Svemira, cjelovitost cijelog Svemira. Gravitacijska interakcija određuje koncentraciju tvari raspršene u Svemiru i njezino uključivanje u nove cikluse razvoja.

"Elektromagnetska interakcija je posljedica električnih naboja i prenosi se" 1 fotonima elektromagnetskog polja na bilo koje velike udaljenosti. Elektromagnetno polje povezuje tijela i čestice koje imaju električni naboj. Štoviše, stacionarni električni naboji povezani su samo električnom komponentom elektromagnetskog polja u obliku električnog polja, a pokretni električni naboji povezani su i električnom i magnetskom komponentom elektromagnetskog polja. Za širenje elektromagnetskog polja u obliku elektromagnetskih valova nije potreban nikakav dodatni medij, budući da "promjenjivo magnetsko polje stvara izmjenično električno polje, koje je, pak, izvor izmjeničnog magnetskog polja" 2 . “Elektromagnetska interakcija može se očitovati i kao privlačenje (između suprotnih naboja) i kao odbijanje (između” 3 slična naboja). Elektromagnetska interakcija je mnogo jača od gravitacijske. Ona se očituje kako u mikrokozmosu, tako iu makrokozmosu i megasvijetu, ali mu u makrokozmosu pripada vodeća uloga. Elektromagnetska interakcija osigurava interakciju elektrona s jezgrama. Međuatomska i međumolekularna interakcija je elektromagnetska, zahvaljujući njoj npr. postoje molekule i odvija se kemijski oblik kretanja tvari, postoje tijela i određuju se njihova agregatna stanja, elastičnost, trenje, površinska napetost tekućine, vid funkcije. Dakle, elektromagnetska interakcija osigurava stabilnost atoma, molekula i makroskopskih tijela.

Slaba interakcija uključuje elementarne čestice koje imaju masu mirovanja, nose je "vioni" polja 4 kalibra. Polja slabe interakcije vežu različite elementarne čestice s masom mirovanja. Slaba interakcija je mnogo slabija od elektromagnetske, ali jača od gravitacijske. Zbog svog kratkog djelovanja manifestira se samo u mikrokozmosu, uzrokujući npr. većinu samoraspada elementarnih čestica (npr. slobodni neutron se samoraspada uz sudjelovanje negativno nabijenog gabaričkog bozona u proton). , elektron i elektronski antineutrino, ponekad nastaje još jedan foton), interakcija neutrina s ostatkom tvari.

Snažna interakcija očituje se u međusobnom privlačenju hadrona, koji uključuju kvarkove strukture, na primjer, dvokvark mezone i trokvark nukleone. Prenosi se gluonima gluonskih polja. Gluonska polja vežu hadrone. Ovo je najjača interakcija, ali se zbog svog kratkog djelovanja manifestira samo u mikrokozmosu, osiguravajući npr. spajanje kvarkova u nukleonima, vezanje nukleona u atomske jezgre, osiguravajući njihovu stabilnost. Jaka interakcija je 1000 puta jača od elektromagnetske i ne dopušta da se slično nabijeni protoni ujedinjeni u jezgri rasprše. Termonuklearne reakcije, u kojima se više jezgri spaja u jednu, također su moguće zbog jake interakcije. Prirodni termonuklearni reaktori su zvijezde koje stvaraju sve kemijske elemente teže od vodika. Teške multinukleonske jezgre postaju nestabilne i cijepaju se, jer njihove dimenzije već premašuju udaljenost na kojoj se očituje jaka interakcija.

"Kao rezultat eksperimentalnih studija interakcija elementarnih čestica ... ustanovljeno je da se pri visokim energijama sudara protona - oko 100 GeV - ... slaba i elektromagnetska interakcija ne razlikuju - mogu se smatrati jednom elektroslabom interakcija." 1 Pretpostavlja se da im se “pri energiji od 10 15 GeV pridružuje jaka interakcija, a pri” 2 čak i “većim energijama interakcije čestica (do 10 19 GeV) ili pri ekstremno visokoj temperaturi materije, sva četiri temeljna interakcije karakterizira ista snaga, odnosno predstavljaju jednu interakciju” 3 u obliku “supermoći”. Možda su takvi visokoenergetski uvjeti postojali na početku razvoja Svemira koji je nastao iz fizičkog vakuuma. U procesu daljnjeg širenja Svemira, praćenog naglim hlađenjem formirane materije, integralna interakcija je najprije podijeljena na elektroslabu, gravitacijsku i jaku, a zatim je elektroslaba interakcija podijeljena na elektromagnetsku i slabu, odnosno na četiri interakcije bitno različite jedna od druge.

BIBLIOGRAFIJA:

Karpenkov, S. Kh. Osnovni pojmovi prirodnih znanosti [Tekst]: udžbenik. dodatak za sveučilišta / S. Kh. Karpenkov. - 2. izd., prerađeno. i dodatni - M. : Academic Project, 2002. - 368 str.

Koncepti suvremene prirodne znanosti [Tekst]: udžbenik. za sveučilišta / Ed. V. N. Lavrinenko, V. P. Ratnikova. - 3. izd., prerađeno. i dodatni - M. : UNITI-DANA, 2005. - 317 str.

Filozofski problemi prirodnih znanosti [Tekst]: udžbenik. dodatak za diplomirane studente i studente filozofije. i prirode. fak. un-tov / Ed. S. T. Meljuhina. - M. : Viša škola, 1985. - 400 str.

Tsyupka, V.P. Prirodoslovna slika svijeta: koncepti moderne prirodne znanosti [Tekst]: udžbenik. dodatak / V. P. Tsyupka. - Belgorod: IPK NRU "BelGU", 2012. - 144 str.

Tsyupka, V.P. Koncepti moderne fizike koji čine modernu fizičku sliku svijeta [Elektronski izvor] // Znanstveni elektronički arhiv Ruske akademije prirodnih znanosti: izvanredno. elektron. znanstvenim konf. URL "Koncepti moderne prirodne znanosti ili prirodnoznanstvena slika svijeta": http://site/article/6315(objavljeno: 31.10.2011.)

Yandex. Rječnici. [Elektronski izvor] URL: http://slovari.yandex.ru/

1Karpenkov S. Kh. Osnovni pojmovi prirodne znanosti. M. Akademski projekt. 2002., str. 60.

2Filozofski problemi prirodne znanosti. M. Viša škola. 1985. S. 181.

3Karpenkov S. Kh. Osnovni pojmovi prirodnih znanosti ... S. 60.

1Karpenkov S. Kh. Osnovni pojmovi prirodnih znanosti ... S. 79.

1Karpenkov S. Kh.

1 Filozofski problemi prirodnih znanosti ... S. 178.

2Ibid. S. 191.

1Karpenkov S. Kh. Osnovni pojmovi prirodnih znanosti ... S. 67.

1Karpenkov S. Kh. Osnovni pojmovi prirodnih znanosti ... S. 68.

3Filozofski problemi prirodnih znanosti ... S. 195.

4Karpenkov S. Kh. Osnovni pojmovi prirodnih znanosti ... S. 69.

1Karpenkov S. Kh. Osnovni pojmovi prirodnih znanosti ... S. 70.

2Koncepti suvremene prirodne znanosti. M. JEDINSTVO-DANA. 2005. S. 119.

3Karpenkov S. Kh. Osnovni pojmovi prirodnih znanosti ... S. 71.

Tsyupka V.P. O RAZUMIJEVANJU KRETANJA MATERIJE, NJEZINOJ SPOSOBNOSTI ZA SAMORAZVOJ, KAO I KOMUNIKACIJI I INTERAKCIJI MATERIJALNIH OBJEKATA U SUVREMENOJ PRIRODOSLOVNOSTI // Znanstveni elektronički arhiv.
URL: (datum pristupa: 17.03.2020.).

Do relativno nedavno nekoliko stotina čestica i antičestica smatralo se elementarnim. Detaljno proučavanje njihovih svojstava i interakcija s drugim česticama te razvoj teorije pokazalo je da većina njih zapravo nije elementarna, budući da se i same sastoje od najjednostavnijih ili, kako se sada kaže, fundamentalnih čestica. Same temeljne čestice se više ne sastoje od ničega. Brojni eksperimenti su pokazali da se sve temeljne čestice ponašaju kao bezdimenzionalni točkasti objekti koji nemaju unutarnju strukturu, barem do najmanjih udaljenosti koje se sada proučavaju ~10 -16 cm.

Uvod

Među bezbrojnim i raznolikim procesima interakcije između čestica, postoje četiri osnovne ili temeljne interakcije: snažna (nuklearna), elektromagnetska i gravitacijska. U svijetu čestica gravitacijska interakcija je vrlo slaba, njena uloga je još uvijek nejasna i o tome nećemo dalje govoriti.

U prirodi postoje dvije skupine čestica: hadroni koji sudjeluju u svim temeljnim interakcijama i leptoni koji ne sudjeluju samo u jakoj interakciji.

Prema modernim konceptima, interakcije između čestica se provode kroz emisiju i naknadnu apsorpciju kvanta odgovarajućeg polja (jakog, slabog, elektromagnetskog) koji okružuje česticu. Takvi kvanti su gauge bozoni, koji su također fundamentalne čestice. Bozoni imaju svoj vlastiti kutni moment, nazvan spin, jednak cjelobrojnoj vrijednosti Planckove konstante $h = 1,05 \cdot 10^(-27) erg \cdot c$. Kvanti polja i, prema tome, nosioci jake interakcije su gluoni, označeni simbolom g, kvanti elektromagnetskog polja su dobro poznati kvanti svjetlosti - fotoni, označeni sa $\gamma $, i kvanti slabog polja i, sukladno tome, nositelji slabih interakcija su W± (dvostruko ve) - i Z 0 (zet nula)-bozoni.

Za razliku od bozona, sve ostale fundamentalne čestice su fermioni, odnosno čestice koje imaju polucijeli spin jednak h/2.

U tablici. 1 prikazani su simboli temeljnih fermiona - leptona i kvarkova.

Svaka čestica data u tablici. 1 odgovara antičestici, koja se od čestice razlikuje samo po predznacima električnog naboja i drugim kvantnim brojevima (vidi tablicu 2) te u smjeru spina u odnosu na smjer momenta čestice. Antičestice ćemo označavati istim simbolima kao i čestice, ali valovitom linijom iznad simbola.

Čestice u tablici. 1 se označavaju grčkim i latinskim slovima, i to: slovo $\nu$ - tri različita neutrina, slova e - elektron, $\mu$ - mion, $\tau$ - taon, slova u, c, t, d, s , b označava kvarkove; njihova imena i karakteristike dani su u tablici. 2.

Čestice u tablici. 1 grupirani su u tri generacije I, II i III prema strukturi moderne teorije. Naš Svemir je izgrađen od čestica prve generacije - leptona i kvarkova i gauge bozona, ali, kako pokazuje suvremena znanost o razvoju svemira, u početnoj fazi njegova razvoja važnu su ulogu imale čestice sve tri generacije.

Leptoni

Razmotrimo najprije svojstva leptona detaljnije. U gornjem redu tablice 1 sadrži tri različita neutrina: elektron $\nu_e$, mion $\nu_m$ i tau neutrino $\nu_t$. Njihova masa još nije točno izmjerena, ali je određena njezina gornja granica, na primjer, za ne jednaku 10 -5 mase elektrona (odnosno $\leq 10^(-32)$ g).

Gledajući u tablicu. 1 nehotice postavlja pitanje zašto je prirodi bilo potrebno stvaranje tri različita neutrina. Odgovora na ovo pitanje još nema, jer nije stvorena tako opsežna teorija osnovnih čestica koja bi ukazala na nužnost i dovoljnost svih takvih čestica i opisala njihova glavna svojstva. Možda će ovaj problem biti riješen u 21. stoljeću (ili kasnije).

Donja linija tablice. 1 počinje česticom koju smo najviše proučavali – elektronom. Elektron je krajem prošlog stoljeća otkrio engleski fizičar J. Thomson. Uloga elektrona u našem svijetu je ogromna. To su one negativno nabijene čestice koje zajedno s atomskim jezgrama tvore sve nama poznate atome elemenata Periodnog sustava. U svakom atomu, broj elektrona točno je jednak broju protona u atomskoj jezgri, što atom čini električno neutralnim.

Elektron je stabilan, glavna mogućnost uništenja elektrona je njegova smrt u sudaru s antičesticom - pozitron e + . Ovaj proces se zove anihilacija:

$$e^- + e^+ \to \gamma + \gamma .$$

Kao rezultat anihilacije nastaju dva gama kvanta (tzv. visokoenergetski fotoni) koji odnose i energije mirovanja e + i e - i njihove kinetičke energije. Pri visokim energijama e + i e - nastaju parovi adrona i kvarkova (vidi, na primjer, (5) i sl. 4).

Reakcija (1) jasno ilustrira valjanost poznate formule A. Einsteina o ekvivalenciji mase i energije: E = mc 2 .

Doista, tijekom anihilacije pozitrona zaustavljenog u materiji i elektrona u mirovanju, cijela masa njihovog mirovanja (jednaka 1,22 MeV) prelazi u energiju $\gamma$-kvanta, koji nemaju masu mirovanja.

U drugoj generaciji donjeg reda tablice. 1 nalazi se > mion - čestica, koja je po svim svojim svojstvima analog elektrona, ali anomalno velike mase. Masa miona je 207 puta veća od mase elektrona. Za razliku od elektrona, mion je nestabilan. Vrijeme njegova života t= 2,2 10 -6 s. Mion se uglavnom raspada na elektron i dva neutrina prema shemi

$$\mu^- \to e^- + \tilde \nu_e +\nu_(\mu)$$

Još teži analog elektrona je $\tau$-lepton (taon). Njegova je masa više od 3 tisuće puta veća od mase elektrona ($m_(\tau) = 1777$ MeV/c 2), odnosno taon je teži od protona i neutrona. Životni vijek mu je 2,9 10 -13 s, a od više od stotinu različitih shema (kanala) njegovog raspada moguće su sljedeće:

$$\tau^-\left\langle\begin(matrix) \to e^- + \tilde \nu_e +\nu_(\tau)\\ \to \mu^- + \tilde \nu_\mu +\nu_ (\tau)\end(matrica)\desno.$$

Kad smo već kod leptona, zanimljivo je usporediti slabe i elektromagnetske sile na nekoj određenoj udaljenosti, npr. R\u003d 10 -13 cm. Na takvoj udaljenosti, elektromagnetske sile su gotovo 10 milijardi puta veće od slabih sila. Ali to uopće ne znači da je uloga slabih sila u prirodi mala. Daleko od toga.

Upravo su slabe sile odgovorne za mnoge međusobne transformacije različitih čestica u druge čestice, kao na primjer u reakcijama (2), (3), a takve su međusobne transformacije jedna od najkarakterističnijih značajki fizike čestica. Za razliku od reakcija (2), (3), u reakciji (1) djeluju elektromagnetske sile.

Govoreći o leptonima, treba dodati da moderna teorija opisuje elektromagnetske i slabe interakcije uz pomoć jedinstvene elektroslabe teorije. Razvili su ga S. Weinberg, A. Salam i S. Glashow 1967. godine.

kvarkovi

Sama ideja kvarkova nastala je kao rezultat briljantnog pokušaja klasificiranja velikog broja čestica uključenih u snažne interakcije i nazvanih hadroni. M. Gell-Man i G. Zweig sugerirali su da se svi hadroni sastoje od odgovarajućeg skupa osnovnih čestica - kvarkova, njihovih antikvarkova i nositelja snažne interakcije - gluona.

Ukupan broj adrona koji se trenutno promatra je preko stotinu čestica (i isto toliko antičestica). Mnogi deseci čestica još nisu registrirani. Svi hadroni se dijele na teške čestice tzv barioni, i prosjeci imenovani mezona.

Barione karakterizira barionski broj b= 1 za čestice i b = -1 za antibarione. Njihovo rođenje i uništenje uvijek se događaju u parovima: barion i antibarion. Mezoni imaju barionski naboj b = 0. Prema ideji Gell-Mann-a i Zweiga, svi se barioni sastoje od tri kvarka, antibarioni - od tri antikvarka. Stoga je svakom kvarku dodijeljen barionski broj 1/3, tako da bi ukupno barion imao b= 1 (ili -1 za antibarion koji se sastoji od tri antikvarka). Mezoni imaju barionski broj b= 0, pa se mogu sastaviti od bilo koje kombinacije parova bilo kojeg kvarka i bilo kojeg antikvarka. Osim kvantnih brojeva koji su isti za sve kvarkove - spin i barionski broj, postoje i druge važne karakteristike kao što je veličina njihove mase mirovanja m, veličina električnog naboja P/e(u dijelovima naboja elektrona e\u003d 1.6 · 10 -19 coulomb) i određeni skup kvantnih brojeva koji karakteriziraju tzv. okus kvarka. To uključuje:

1) vrijednost izotopskog spina ja i veličina njegove treće projekcije, tj ja 3 . Tako, u-kvark i d-kvark tvori izotopski dublet, pripisuje im se puni izotopski spin ja= 1/2 s projekcijama ja 3 = +1/2 odgovara u-kvark, i ja 3 = -1/2 odgovara d-kvark. Obje komponente dubleta imaju slične mase i identične su po svim ostalim svojstvima, osim električnog naboja;

2) kvantni broj S- neobičnost karakterizira čudno ponašanje nekih čestica koje imaju anomalno dug životni vijek (~10 -8 - 10 -13 s) u usporedbi s karakterističnim nuklearnim vremenom (~10 -23 s). Same čestice su nazvane čudnim, sadrže jedan ili više čudnih kvarkova i čudnih antikvarkova. Stvaranje ili nestanak čudnih čestica uslijed jakih interakcija događa se u parovima, odnosno u bilo kojoj nuklearnoj reakciji zbroj $\Sigma$S prije reakcije mora biti jednak $\Sigma$S nakon reakcije. Međutim, u slabim interakcijama zakon očuvanja neobičnosti ne vrijedi.

U pokusima na akceleratorima uočene su čestice koje se ne mogu opisati korištenjem u-, d- I s-kvarkovi. Po analogiji sa neobičnošću, bilo je potrebno uvesti još tri nova kvarka s novim kvantnim brojevima IZ = +1, U= -1 i T= +1. Čestice sastavljene od ovih kvarkova imaju mnogo veću masu (> 2 GeV/c2). Imaju široku paletu shema raspada s životnim vijekom od ~10 -13 s. Sažetak karakteristika svih kvarkova dat je u tablici. 2.

Svaki kvark u tablici. 2 odgovara njegovom antikvarku. Za antikvarke, svi kvantni brojevi imaju predznak suprotan onom naznačenom za kvark. O veličini mase kvarkova mora se reći sljedeće. Dato u tablici. 2 vrijednosti odgovaraju masama golih kvarkova, odnosno samih kvarkova bez uzimanja u obzir gluona koji ih okružuju. Masa odjevenih kvarkova zbog energije koju nose gluoni je veća. To je posebno vidljivo za najlakše u- I d-kvarkovi, čiji gluonski omotač ima energiju od oko 300 MeV.

Kvarkovi koji određuju osnovna fizikalna svojstva čestica nazivaju se valentni kvarkovi. Osim valentnih kvarkova, hadroni sadrže virtualne parove čestica – kvarkove i antikvarke koje gluoni emitiraju i apsorbiraju vrlo kratko vrijeme.

(gdje E je energija virtualnog para), što se događa uz kršenje zakona održanja energije u skladu s Heisenbergovom relacijom nesigurnosti. Zovu se virtualni parovi kvarkova morski kvarkovi ili morski kvarkovi. Dakle, struktura hadrona uključuje valentne i morske kvarkove i gluone.

Glavna značajka svih kvarkova je da su oni vlasnici odgovarajućih jakih naboja. Naboji jakog polja imaju tri jednake varijante (umjesto jednog električnog naboja u teoriji električnih sila). U povijesnoj terminologiji ove tri vrste naboja nazivaju se bojama kvarkova, i to: uvjetno crvena, zelena i plava. Dakle, svaki kvark u tablici. 1 i 2 mogu biti u tri oblika i obojena je čestica. Miješanje sve tri boje, baš kao što se to događa u optici, daje bijelu boju, odnosno izbjeljuje česticu. Svi promatrani hadroni su bezbojni.

Interakcije kvarkova provode osam različitih gluona. Izraz "gluon" u prijevodu s engleskog znači ljepilo, odnosno ovi kvanti polja su čestice koje, takoreći, spajaju kvarkove. Kao i kvarkovi, gluoni su obojene čestice, ali budući da svaki gluon mijenja boje dva kvarka odjednom (kvark koji emitira gluon i kvark koji je apsorbirao gluon), gluon je obojen dvaput, noseći boju i antiboju, obično razlikuje se od boje.

Masa mirovanja gluona, kao i fotona, jednaka je nuli. Osim toga, gluoni su električno neutralni i nemaju slab naboj.

Hadroni se također obično dijele na stabilne čestice i rezonancije: barion i mezon.
Rezonancije se odlikuju izuzetno kratkim životnim vijekom (~10 -20 -10 -24 s), budući da je njihovo raspadanje posljedica jake interakcije.

Desetine takvih čestica otkrio je američki fizičar L.V. Alvarez. Budući da je put takvih čestica do raspadanja toliko kratak da se ne mogu uočiti u detektorima koji registriraju tragove čestica (kao što je komora s mjehurićima i sl.), sve su one otkrivene neizravno, prisustvom pikova u ovisnosti vjerojatnost interakcije raznih čestica međusobno na energiju. Slika 1 objašnjava ono što je rečeno. Slika prikazuje ovisnost presjeka interakcije (proporcionalan vrijednosti vjerojatnosti) pozitivnog piona $\pi^+$ s protonom str od kinetičke energije piona. Pri energiji od oko 200 MeV vidi se vrh u toku presjeka. Njegova širina je $\Gamma = 110$ MeV, a ukupna masa čestica $\Delta^(++)$ jednaka je $T^(")_(max)+M_p c^2+M_\pi c^2 =1232$ MeV /s 2 , gdje je $T^(")_(max)$ kinetička energija sudara čestica u sustavu njihova središta mase. Većina rezonancija se može smatrati pobuđenim stanjem stabilnih čestica, budući da imaju isti sastav kvarka kao i njihove stabilne kolege, iako je masa rezonancija veća zbog energije pobuđenja.

Kvarkov model hadrona

Kvarkov model hadrona počet ćemo opisivati ​​iz crtanja linija polja koje izlaze iz izvora - kvarka s nabojem u boji i koji završava na antikvarku (Sl. 2, b). Za usporedbu, na sl. 2, a pokazujemo da u slučaju elektromagnetske interakcije linije sile odstupaju od svog izvora – električnog naboja poput ventilatora, jer virtualni fotoni koje izvor istovremeno emitira ne stupaju u interakciju jedni s drugima. Rezultat je Coulombov zakon.

Za razliku od ove slike, sami gluoni imaju naboje u boji i međusobno snažno djeluju. Kao rezultat toga, umjesto lepeze linija sile, imamo snop, prikazan na Sl. 2, b. Uže je razvučeno između kvarka i antikvarka, ali najviše iznenađuje to što sami gluoni, koji imaju obojene naboje, postaju izvori novih gluona, čiji se broj povećava kako se udaljavaju od kvarka.
Takav obrazac interakcije odgovara ovisnosti potencijalne energije interakcije između kvarkova o udaljenosti između njih, prikazanoj na sl. 3. Naime: do udaljenosti R> 10 -13 cm, ovisnost U(R) ima ljevkasti karakter, a jačina naboja u boji u ovom rasponu udaljenosti je relativno mala, tako da kvarkovi na R> 10 -15 cm u prvoj aproksimaciji mogu se smatrati slobodnim česticama koje ne djeluju. Ovaj fenomen ima poseban naziv asimptotske slobode kvarkova pri malom R. Međutim, kada R više od neke kritične vrijednosti $R_(cr) \približno 10^(-13)$ cm U(R) postaje izravno proporcionalna vrijednosti R. Iz ovoga izravno slijedi da je sila F = -dU/dR= const, odnosno ne ovisi o udaljenosti. Nijedna druga interakcija koju su fizičari prethodno proučavali nije imala tako neobično svojstvo.

Proračuni pokazuju da sile koje djeluju između kvarka i antikvarka, doista, počevši od $R_(cr) \oko 10_(-13)$ cm, prestaju ovisiti o udaljenosti, ostajući na razini ogromne vrijednosti blizu 20 tona. Na daljinu R~ 10 -12 cm (jednako polumjeru prosječnih atomskih jezgri) sile boje su više od 100 tisuća puta veće od elektromagnetskih sila. Usporedimo li silu boje s nuklearnim silama između protona i neutrona unutar atomske jezgre, ispada da je sila boje tisuće puta veća! Tako se pred fizičarima otvorila nova grandiozna slika obojenih sila u prirodi, mnogo redova veličine veće od trenutno poznatih nuklearnih sila. Naravno, odmah se postavlja pitanje mogu li se takve sile natjerati da rade kao izvor energije. Nažalost, odgovor na ovo pitanje je ne.

Naravno, postavlja se još jedno pitanje: na koje udaljenosti R između kvarkova, potencijalna energija raste linearno s povećanjem R?
Odgovor je jednostavan: na velikim udaljenostima snop linija polja puca, budući da je energetski isplativije formirati prekid s rođenjem kvark-antikvark para čestica. To se događa kada je potencijalna energija na prekidu veća od mase mirovanja kvarka i antikvarka. Proces razbijanja snopa linija sila gluonskog polja prikazan je na sl. 2, u.

Takve kvalitativne ideje o rođenju kvark-antikvarka omogućuju razumijevanje zašto se pojedinačni kvarkovi uopće ne promatraju i ne mogu promatrati u prirodi. Kvarkovi su zauvijek zarobljeni unutar hadrona. Ovaj fenomen neizbacivanja kvarkova naziva se zatočeništvo. Pri visokim energijama može biti povoljnije da se snop odjednom prekine na više mjesta, tvoreći skup $q \tilde q$-parova. Na ovaj način pristupili smo problemu višestrukog rođenja. parovi kvark-antikvark i formiranje tvrdih mlaznica kvarka.

Razmotrimo prvo strukturu svjetlosnih hadrona, odnosno mezona. Sastoje se, kao što smo već rekli, od jednog kvarka i jednog antikvarka.

Izuzetno je važno da oba partnera u paru imaju isti naboj u boji i isti anti-naboj (na primjer, plavi kvark i antiplavi antikvark), tako da njihov par, bez obzira na okus kvarka, nema boju (a promatramo samo bezbojne čestice).

Svi kvarkovi i antikvarkovi imaju spin (u dijelovima h) jednako 1/2. Stoga je ukupni spin kombinacije kvarka s antikvarkom ili 0 kada su spinovi antiparalelni, ili 1 kada su spinovi međusobno paralelni. No spin čestice može biti veći od 1 ako se sami kvarkovi rotiraju duž nekih orbita unutar čestice.

U tablici. Slika 3 prikazuje neke uparene i složenije kombinacije kvarkova s ​​naznakom kojim prije poznatim hadronima odgovara ova kombinacija kvarkova.

Od trenutno najbolje proučavanih mezona i mezonskih rezonancija, najveću skupinu čine lagane nearomatske čestice čiji kvantni brojevi S = C = B= 0. Ova skupina uključuje oko 40 čestica. Tablica 3 počinje pioni $\pi$ ±,0 koje je otkrio engleski fizičar S.F. Powell 1949. godine. Nabijeni pioni žive oko 10 -8 s, raspadaju se u leptone prema sljedećim shemama:

$\pi^+ \to \mu + \nu_(\mu)$ i $\pi^- \to \mu^- + \tilde \nu_(\mu)$.

Njihovi "rođaci" u tablici. 3 - rezonancije $\rho$ ±,0 (rho mezoni) za razliku od piona imaju spin J= 1, oni su nestabilni i žive samo oko 10 -23 s. Razlog raspada $\rho$ ±,0 je jaka interakcija.

Razlog raspada nabijenih piona je slaba interakcija, naime činjenica da su kvarkovi koji čine česticu sposobni emitirati i apsorbirati kao rezultat slabe interakcije za kratko vrijeme. t u skladu s relacijom (4), virtualni gauge bozoni: $u \to d + W^+$ ili $d \to u + W^-$, a za razliku od leptona, postoje i prijelazi kvarka jedne generacije u kvark druge generacije, na primjer $u \to b + W^+$ ili $u \to s + W^+$, itd., iako su takvi prijelazi puno rjeđi od prijelaza unutar jedne generacije. Istodobno, tijekom svih takvih transformacija, električni naboj u reakciji je očuvan.

Proučavanje mezona, uključujući s- I c-kvarkova, dovela je do otkrića nekoliko desetaka čudnih i šarmiranih čestica. Njihova istraživanja sada se provode u mnogim znanstvenim centrima svijeta.

Proučavanje mezona, uključujući b- I t-kvarkovi, intenzivno su počeli na akceleratorima, a o njima za sada nećemo detaljnije govoriti.

Prijeđimo na razmatranje teških hadrona, odnosno bariona. Svi se sastoje od tri kvarka, ali oni koji imaju sve tri boje, budući da su, poput mezona, svi barioni bezbojni. Kvarkovi unutar bariona mogu imati orbitalno gibanje. U tom će slučaju ukupni spin čestice premašiti ukupni spin kvarkova, jednak 1/2 ili 3/2 (ako su spinovi sva tri kvarka međusobno paralelni).

Barion s minimalnom masom je proton str(vidi tablicu 3). Od protona i neutrona sastoje se sve atomske jezgre kemijskih elemenata. Broj protona u jezgri određuje njezin ukupni električni naboj Z.

Druga glavna čestica u atomskim jezgrama je neutron. n. Neutron je nešto teži od protona, nestabilan je i u slobodnom stanju s životnim vijekom od oko 900 s raspada se na proton, elektron i neutrino. U tablici. 3 prikazuje kvark stanje protona uud i neutrona udd. Ali sa spinom ove kombinacije kvarkova J= 3/2, formiraju se rezonancije $\Delta^+$ i $D^0$. Svi ostali barioni sastavljeni su od težih kvarkova s, b, t, i imaju mnogo veću masu. Među njima je bio poseban interes W- -hiperon, koji se sastoji od tri čudna kvarka. Prvi put je otkriven na papiru, odnosno proračunom, koristeći ideje o kvarkovnoj strukturi bariona. Predviđena su sva glavna svojstva ove čestice, a zatim potvrđena eksperimentima.

Mnoge eksperimentalno promatrane činjenice danas uvjerljivo govore o postojanju kvarkova. Konkretno, govorimo o otkriću novog procesa u reakciji sudara elektrona i pozitrona, koji dovodi do stvaranja kvark-antikvark mlazova. Shema ovog procesa prikazana je na sl. 4. Eksperiment je izveden na sudaračima u Njemačkoj i SAD-u. Strelice pokazuju smjerove greda na slici e+ i e- , a iz točke njihova sudara emitira se kvark q i antikvark $\tilde q$ pod zenitnim kutom $\Theta$ prema smjeru leta e+ i e- . Ovaj $q+\tilde q$ par nastaje u reakciji

$$e^+ + e^- \to \gamma_(virt) \to q + \tilde q$$

Kao što smo već rekli, podvezica od linija sile (češće kažu struna) razbija se na svoje komponente s dovoljno velikom napetošću.
Pri visokim energijama kvarka i antikvarka, kao što je ranije spomenuto, struna puca na mnogim mjestima, zbog čega se formiraju dvije uske zrake sekundarnih bezbojnih čestica u oba smjera duž linije leta q kvarka i antikvarka, kao prikazano na sl. 4. Takvi snopovi čestica nazivaju se mlazovi. U eksperimentu se vrlo često opaža stvaranje tri, četiri ili više mlazova čestica istovremeno.

U pokusima koji su provedeni pri energijama superubrzanja u kozmičkim zrakama, u kojima je sudjelovao i autor ovog članka, dobivene su fotografije procesa nastanka mnogih mlazova. Činjenica je da je uže ili struna jednodimenzionalni i stoga su središta formiranja tri, četiri ili više mlaza također smještena duž ravne linije.

Teorija koja opisuje jake interakcije naziva se kvantna kromodinamika ili skraćeno QCD. Mnogo je kompliciranija od teorije elektroslabih interakcija. QCD je posebno uspješan u opisivanju takozvanih tvrdih procesa, odnosno procesa interakcije čestica s velikim prijenosom impulsa između čestica. Iako stvaranje teorije još nije dovršeno, mnogi teoretski fizičari već su zauzeti stvaranjem "velikog ujedinjenja" - ujedinjenja kvantne kromodinamike i teorije elektroslabe interakcije u jedinstvenu teoriju.

U zaključku, ukratko se zadržimo na tome da li šest leptona i 18 raznobojnih kvarkova (i njihovih antičestica), kao i kvanti temeljnih polja, iscrpljuju foton, W ± -, Z 0 -bozoni, osam gluona i, konačno, kvanti gravitacijskog polja - gravitoni - cijeli arsenal uistinu elementarnih, točnije, fundamentalnih čestica. Očito nije. Najvjerojatnije su opisane slike čestica i polja samo odraz našeg dosadašnjeg znanja. Nije uzalud što već postoje mnoge teorijske ideje u koje se uvodi velika skupina takozvanih supersimetričnih čestica, oktet superteških kvarkova i još mnogo toga.

Očito je da je moderna fizika još uvijek daleko od izgradnje cjelovite teorije čestica. Možda je veliki fizičar Albert Einstein bio u pravu, vjerujući da bi samo uzimanje u obzir gravitacije, unatoč njezinoj sada naizgled maloj ulozi u mikrokozmosu, omogućilo izgradnju rigorozne teorije čestica. Ali sve je to već u 21. stoljeću ili još kasnije.

Književnost

1. Okun L.B. Fizika elementarnih čestica. Moskva: Nauka, 1988.

2. Kobzarev I.Yu. Dobitnici Nobelove nagrade 1979.: S. Weinberg, S. Glashow, A. Salam // Priroda. 1980. N 1. S. 84.

3. Zeldovich Ya.B. Klasifikacija elementarnih čestica i kvarkova u prezentaciji za pješake // Uspekhi nat. znanosti. 1965. T. 8. S. 303.

4. Krainov V.P. Odnos nesigurnosti za energiju i vrijeme // Soros Educational Journal. 1998. N 5. S. 77-82.

5. I. Nambu, “Zašto nema slobodnih kvarkova”, Usp. Phys. znanosti. 1978. V. 124. S. 146.

6. Ždanov G.B., Maksimenko V.M., Slavatinsky S.A. Eksperiment "Pamir" // Priroda. 1984. broj 11. S. 24

Recenzent članka L.I. Sarychev

S. A. Slavatinski Moskovski institut za fiziku i tehnologiju, Dolgoprudny, Moskovska regija

vidi također

Napišite recenziju na članak "Fundamentalna čestica"

Bilješke

Linkovi

• S. A. Slavatinski// Moskovski institut za fiziku i tehnologiju (Dolgoprudny, Moskovska regija)
• Slavatinsky S.A. // SOZH, 2001., br. 2, str. 62–68 arhiva http://web.archive.org/web/20060116134302/http://journal.issep.rssi.ru/annot.php?id=S1176
• // nuclphys.sinp.msu.ru
• // second-physics.ru
• // fizika.ru
• // nature.web.ru
• // nature.web.ru
• // nature.web.ru