Particulele elementare care compun Universul

Este atomul componenta fundamentala din care este materia construita ori acesta poate fi spart la rândul sau în parti mai mici?

Exista alte particule în afara celor ce compun atomul? Cum se transmite gravitatia? Ce tine nucleul atomului unit? Cât de departe sunt electronii de nucleu?particulele elementare care compun Universul

Desi „caramizile” fundamentale din care este construit Universul sunt considerate a fi atomii, în ultima suta de ani s-au facut progrese semnificative în determinarea constituentilor atomilor, precum si în determinarea ori suspectarea existentei unor alte particule care completeaza tabloul elementelor constitutive ale materiei. Aceste componente care nu pot fi, dupa opinia curenta, „sparte” în parti si mai mici sunt denumite particule fundamentale ori particule elementare.

Aceste particule elementare sunt împartite în doua categorii:

1.Bosonii, particule forts, cu spin întreg.
2.Fermionii, particule cu masa, clasificati în leptoni si quarcuri.

Tabloul particulelor elementare
BOSONII (particule cu spin întreg 0, 1…) FERMIONII (particule cu spin fractional 1/2, 3/2…)

Gravitonul

Fotonul

Bosonii slabi. Forta slaba

Gluonul. Forta tare

Bosonul Higgs

LEPTONI:

Electronul

Neutrinul electronic

Miuonul

Neutrinul Miuonic

Tauonul

Neutrinul Tauonic

QUARCURI:

Up

Down

Charm

Strange

Top

Bottom

BOSONII

Bosonii:

Gravitonul. Este particula-forta purtatoare a gravitatii, care este cea mai slaba forta. Nu exista înca nicio dovada experimentala ca aceasta particula forta exista, facând din gravitatie una dintre problemele centrale ale fizicii moderne.

Fotonul. Este purtatorul radiatiei electromagnetice, în întregul ei, incluzând undele radio, lumina, razele x, razele gama etc. Fotonul si câmpul electromagnetic asociat tin atomii împreuna. Forta electromagnetica este de asemenea responsabila de interactiunea dintre atomi si dintre molecule; fara aceasta, obiectele nu ar avea consistenta.

Bosonii slabi. Forta slaba. W+, W- si Z0 sunt bosonii slabi, purtatorii fortei slabe. Forta slaba este responsabila de dezintegrarile radioactive, conducând la transformarea unui quarc down în quarc up. Aceasta schimbare are ca efect transformarea neutronului în proton, transformare însotita de eliberarea unui electron. De asemenea, forta slaba poate transforma un proton într-un neutron. Bosonii purtatori ai fortei slabe au fost descoperiti în 1983 de Carlo Rubbia si Simon Van der Meer.2011_12_14_135731592_rsz

Gluonul. Forta tare. Este purtatorul fortei tari si actioneaza la distante foarte mici de aproximativ 10-13 cm. Forta tare tine quarcurile la un loc formând protonii si neutronii. De asemenea, forta tare tine la un loc protonii si neutronii ce formeaza nucleul atomului. În lipsa acestei forte, protonii, gratie fortei de respingere creata de sarcina lor pozitiva, s-ar îndeparta unii de altii. Primele indicii despre existenta gluonilor au aparut la un laborator din Hamburg, în 1979.

Bosonul Higgs. Câmpul Higgs încearca sa explice aparitia masei determinate experimental a bosonilor care erau întelesi ca fiind lipsiti de masa; astfel, acest câmp încetineste bosonii slabi ce ar evolua cu viteza luminii si care în principiu nu au masa, iar prin aceasta încetinire bosonii slabi obtin masa. La temperaturi înalte, bosonii slabi calatoresc cu viteza luminii, fiind lipsiti de masa.

Anuntul privind descoperirea bosonului Higgs a fost facut la data de 4 iulie 2012, putând reprezenta, daca se va confirma ca este într-adevar vorba de bosonul Higgs, cea mai importanta descoperire stiintifica a secolului al XXI-lea de pâna la aceasta data si una dintre marile descoperiri ale omenirii.index

FERMIONII

Fermionii contin trei familii de particule:

Fermionii, familia nr.1, care constituie materia de care luam act, ca oameni:

Leptonii:

Electronul. Particula încarcata negativ ce înconjoara nucleul atomului. Întrucât nucleul atomului este încarcat pozitiv electric, electronul este atras catre centrul atomului. Modul în care electronii sunt aranjati în orbita în jurul nucleului determina caracteristicile chimice ale atomului. Sarcina electrica a electronilor împiedica electronii sa treaca unul prin altul, forta de respingere care apare tinându-i separati.

Neutrinul Electronic. Acestia pot calatorii distante uriase fara a interactiona cu materia, aproximativ 600 de milioane de neutrino trecând prin corpul uman în fiecare secunda. Ei pot penetra pamântul nestingheriti, sunt fara masa ori aproape, cu o masa infima si interactioneaza cu materia doar prin intermediul fortei slabe si a gravitatiei. Wolfgang Pauli a prezis existenta neutrino în 1930, dar a fost descoperit abia în 1957 de Clyde Cowan si Fred Reines.

Quarcurile:

Quarcul up. Cel mai putin masiv dintre cele sase tipuri de quarcuri, acesta se combina cu quarcul down pentru a crea materia pe care o experimentam în mod curent. Quarcurile nu au fost observate niciodata, dar sunt dovezi care i-au convins pe fizicieni de existenta lor. În 1964 Murraz Gell-Mann si George Zweig au avansat ideea existentei quarcurilor, iar în 1968, la Acceleratorul liniar din Stanford a fost confirmata.particulele elementare care compun Universul

Quarcul down. Acesta, împreuna cu quarcul up formeaza protonii si neutronii care constituie nucleul atomic. Doua quarcuri down si un quarc up formeaza un neutron. Un quarc down si doua quarcuri up formeaza un proton.

Fermionii, familia nr.2, copie mai masiva a primei familii:

Leptonii:

Miuonul. Este o particula cu sarcina electrica, mult mai masiv decât electronul si mult mai instabil decât acesta. Doua treimi din miuoni se dezintegreaza în electron, neutrinoul miuonic si electron anti-neutrino în 2 microsecunde de la aparitie. Miuonul a fost descoperit dupa electron, proton si neutron. În 1937 Jabez C. Street si Edward C. Stevenson au gasit dovezi ale existentei acestuia.

Neutrinul Miuonic. Tipul de dezintegrare radioactiva ce produce miuonii neutrino, produce de asemenea si miuonii. A fost descoperit în 1961 de Jack Steinberger, Melvin Schwarty si Leon Lederman.

Quarcurile

Quarcul charm. Este similar quarcului up, dar este mult mai masiv. A fost descoperit în anul 1974.

Quarcul strange. Are denumirea astfel, pentru ca atunci când a fost descoperit, s-a observat ca durata sa de viata era mai mare decât cea asteptata.celula-vie-si-nucleul

Fermionii, familia nr.3, copie si mai masiva a primei familii:

Leptonii:

Tauonul. Este identic cu electronul, dar este de 3,500 de ori mai greu si mai instabil decât acesta. Are o durata de viata mai mica de 10-12 dintr-o secunda, înainte sa se dezintegreze în alte particule. A fost descoperit în 1975 de Martin Perl.

Neutrinul Tauonic. Este cel mai masiv dintre cele trei tipuri de neutrini. Existenta acestuia a fost confirmata atunci când o particula care nu putea fi decât un neutrin tauonic s-a lovit de nucleul unui atom si a rezultat un lepton tau. Prima dovada directa dateaza din anul 2000, laboratorul Fermi, Illinois.

Quarcuri:

Quarcul top. Masa unui quarc top este echivalenta cu nucleul unui atom de aur, care contine 197 de protoni si tot atâti neutroni. A fost descoperit în 1995 la laboratorul Fermi.

Quarcul bottom. A fost descoperit, de asemenea, la laboratorul american Fermi în anul 1977.

sursa: Scientia.ro

Bogdan

Per aspera ad astra