Елементарне честице су најмањи познати блокови универзума. Сматра се да немају унутрашњу структуру, што значи да истраживачи мисле о њима као о нула-димензионалним тачкама које не заузимају простор. Електрони су вероватно најпознатије елементарне честице, али Стандардни модел физике, који описује интеракције честица и готово све силе, препознаје 10 укупних елементарних честица.
Електрони и сродне честице
Електрони су негативно наелектрисане компоненте атома. Иако се сматра да су нодимензионалне честице тачака, електрони су окружени облаком других виртуелних честица које непрестано трепере у и излазе из њега, а који у суштини делују као део самог електрона. Неке теорије су предвиђале да електрон има благо позитиван и благо негативан пол, што значи да би овај облак виртуалних честица требао бити мало асиметричан.
Да је то случај, електрони би се могли понашати другачије него њихови антиматеријски парови, позитрони, што потенцијално објашњава многе мистерије о материји и антиматерији. Али физичари су више пута измерили облик електрона и открили да је он савршено округао према најбољим сазнањима, остављајући их без одговора на антиматеријске загонетке.
Електрони имају два тежа рођака, која се зову муон и тау. Муони се могу створити када високоенергетске космичке зраке из свемира погоде врх Земљине атмосфере, стварајући туш егзотичних честица. Таус је још ређи и тежи за производњу, јер су више од 3.400 пута тежи од електрона. Неутрини, електрони, муони и таус чине категорију основних честица које се називају лептони.
Кваркови и њихова ћудљивост
Кваркови, који чине протоне и неутроне, су друга врста темељних честица. Заједно са лептоном, кваркови чине ствари које ми сматрамо материјом.
Некада давно, научници су веровали да су атоми најмањи могући предмети; реч потиче од грчког „атомос“, што значи „недељив“. Око 20. века, показано је да се атомска језгра састоје од протона и неутрона. Затим су током 1950-их и 60-их година акцелератори честица откривали гомилу егзотичних субатомских честица, попут пиона и каона.
1964. године, физичари Мурраи Гелл-Манн и Георге Звеиг самостално су предложили модел који би могао објаснити унутрашњу функцију протона, неутрона и остатка зоо-честица, према историјском извештају Националне лабораторије за убрзавање СЛАЦ-а у Калифорнији. Унутар протона и неутрона налазе се ситне честице које се називају кваркови, а који се налазе у шест могућих врста или укуса: горе, доле, чудно, шарм, одоздо и одоздо.
Протони су направљени од два горе кварка и довн кварка, док су неутрони састављени од два пада и успона. Горњи и доњи кваркови су најлакше сорте. Будући да масивне честице имају тенденцију пропадања у мање масивне, кваркови према горе и доле су такође најчешћи у свемиру; према томе, протони и неутрони чине већину материје коју познајемо.
До 1977, физичари су издвојили пет од шест кваркова у лабораторији - горе, доле, чудно, шарм и дно - али тек 1995. године истраживачи у Националној лабораторији за убрзавање Фермилаба у Илиноису пронашли су последњи квар, горњи кварк. Потрага за њим била је толико интензивна као и каснији лов на Хиггсов бозон. Врхунски кварк био је тако тежак за производњу, јер је око 100 трилијуна пута тежи од кваркова, што значи да му је било потребно много више енергије да се направи акцелератор честица.
Природне честице
Затим су ту четири основне силе природе: електромагнетизам, гравитација и јаке и слабе нуклеарне силе. Свака од њих има придружене темељне честице.
Фотони су најпознатији; они носе електромагнетну силу. Глуони носе снажну нуклеарну силу и настањују се кварковима унутар протона и неутрона. Слабу силу која посредује одређене нуклеарне реакције носе две темељне честице, В и З бозони. Неутринови, који осећају само слабу силу и гравитацију, делују у интеракцији са овим бозонима, па су физичари били у стању да прво пруже доказе за њихово постојање помоћу неутрина, наводи ЦЕРН.
Гравитација је овде аутсајдер. Он није уграђен у Стандардни модел, мада физичари сумњају да би он могао имати придружене основне честице, које би се назвале гравитон. Ако гравитони постоје, можда би их било могуће створити на великом хадронском сударачу (ЛХЦ) у Женеви, Швајцарска, али они би брзо нестали у додатним димензијама, остављајући иза себе празну зону, где би били, наводи ЦЕРН. До сада, ЛХЦ није приметио гравитоне или додатне димензије.
Неумољиви Хиггсов бозон
Коначно, ту је Хиггсов бозон, краљ елементарних честица који је одговоран за давање свих осталих честица њихове масе. Лов на Хиггса био је главни подухват научника који су покушали да употпуне свој каталог Стандардног модела. Када је Хиггс коначно примећен, 2012. године, физичари су се радовали, али резултати су их такође оставили на тешком месту.
Хиггс изгледа прилично тачно онако како је предвиђено да изгледа, али научници су се надали још. Зна се да је стандардни модел непотпун; на пример, недостаје му опис гравитације, а истраживачи су мислили да би проналажење Хигса помогло да се укажу на друге теорије које би могле заменити стандардни модел. Али до сада су се испразнили у тој потрази.
Додатни ресурси:
