Fizica particulelor elementare
Fizica particulelor elementare și a interacțiunilor nucleare are ca obiectiv descrierea în amănunt a forțelor și interacțiunilor care guvernează universul.
Cuprins |
Fermioni [modificare]
Fermionii reprezintă o clasă de particule elementare având spinul semiîntreg (1/2;3/2;5/2; etc), spre deosebire de bosoni, care au spinul întreg. Denumirea de fermion a fost dată după numele fizicianului italian Enrico Fermi. Fermionii se supun principiului de excluziune al lui Pauli: într-o stare cuantică dată nu pot exista doi fermioni. Cea mai cunoscută particulă elementară ce se încadrează în clasa fermionilor este electronul, care are spinul 1/2. Popularea nivelelor energetice cu fermioni într-un sistem cuantic, la o temperatură dată, este descrisă și determinată de statistica Fermi-Dirac.
Substanța, în oricare stare a sa, este constituită din atomi. La rândul lor atomii sunt constituiți din electroni ce orbitează în jurul nucleelor. La nivelul de cunoștințe actual electronii sunt indivizibili (există totuși și unele teorii care susțin că electronii ar avea o structură - ar fi la rândul lor constituiți din alte particule, dar aceste teorii nu sunt demonstrate experimental). Nucleele atomilor sunt constituite din protoni și neutroni, aceștia la rândul lor fiind constituiți din quarkuri. Toate aceste particule elementare interacționează între ele, interacțiunile acestora fiind numite și forțe fundamentale.
Interacțiuni [modificare]
La momentul actual se cunosc patru forțe sau interacțiuni fundamentale:
- Interacțiunea gravitațională - guvernează mișcarea planetelor, a sistemelor solare, a întregii materii.
- Interacțiunea Electromagnetică - este forța care guvernează mișcarea electronilor pe orbite, în jurul nucleelor.
- Interacțiunea Nucleară Slabă - este forța care ține legați protonii și neutronii, formând nucleele atomilor.
- Interacțiunea Nucleară Tare - este forța care ține legate quarkurile în protoni și în neutroni.
Toate aceste interacțiuni sunt mijlocite de particule de schimb.
Bosonii, particulele ce intermediază interacțiunile [modificare]
În fizica cuantică acțiunea acestor forțe se transmite la distanță prin intermediul particulelor de schimb: interacțiunea dintre doi fermioni este mijlocită prin (este mediată de, ia naștere prin, se bazează pe, decurge din) un schimb de particule de schimb (bosoni).
Există două analogii în domeniul macrocosmic care ilustrează această mijlocire a interacțiunilor nucleare prin particule de schimb:
- Pentru forțele de respingere: Doi copii (fermioni) care stau față în față pe câte o plută pe un lac și îșî aruncă unul altuia câte o minge (boson). După ce o prind, fiecare din ei are iarăși în mână câte o minge, dar plutele s-au pus acum în mișcare și se îndepărtează una de alta - se „resping”. [1]
- Pentru forțele de atracție: Doi copii (fermioni) care stau spate în spate pe câte o plută pe un lac și îșî aruncă unul altuia, de fapt în direcția opusă, câte un bumerang (boson). După ce fiecare bumerang se reîntoarce și e prins de celălalt copil, fiecare din ei are iarăși în mână câte un bumerang, dar plutele s-au pus acum în mișcare și se apropie una de alta - se „atrag”. [2]
Note [modificare]
- ^ Revista germană Spektrum der Wissenschaft nr. 10/2010 p.42
- ^ Revista germană Spektrum der Wissenschaft nr. 11/2010 p.7
Vezi și [modificare]
Legături externe [modificare]
- Clubul Fizica Particulelor, un portal românesc de popularizare a fizicii particulelor
