Фундамента́льная части́ца — бесструктурная элементарная частица , которую до настоящего времени не удалось описать как составную . Частицы, которые в настоящее время считаются элементарными, включают фундаментальные фермионы ( кварки , лептоны , и антилептоны ), которые обычно представляют собой «частицы вещества» и «частицы антивещества », а также фундаментальные бозоны ( калибровочные бозоны и бозон Хиггса ), которые, как правило, являются «частицами силы», которые опосредуют взаимодействия между фермионами . Частица, содержащая две или более элементарных частиц, представляет собой составную частицу .

Обычная материя состоит из атомов, когда-то считавшихся элементарными частицами — в переводе с греческого « атом » означает «неделимый, неразрезаемый», хотя существование атома оставалось спорным примерно до 1910 года, так как некоторые ведущие физики рассматривали молекулы как математические иллюзии, а материя в конечном итоге состояла из энергии . Субатомные составляющие атома были определены в начале 1930-х годов; электроны и протоны , наряду с фотоном , частицей электромагнитного излучения . В то время недавнее появление квантовой механики радикально изменило концепцию частиц, так как отдельная частица могла бы, казалось бы, охватить поле, как волна . Этот парадокс все ещё не получил удовлетворительного объяснения .

С помощью квантовой теории было обнаружено, что протоны и нейтроны содержат кварки ( верхний и нижний ), считающиеся элементарными частицами . В пределах молекулы электрон имеет три степени свободы ( заряд , спин , орбиталь ), которые можно отделить с помощью волновой функции на три квазичастицы ( холон , спинон , орбитон ) . Тем не менее, свободный электрон, который не вращается вокруг атомного ядра и не имеет орбитального движения, кажется неделимым и остается элементарной частицей .

Приблизительно в 1980 году статус элементарной частицы как действительно элементарного — конечной составляющей вещества — был в основном отвергнут для более практического взгляда , который воплотился в Стандартную модель физики элементарных частиц, известную как наиболее экспериментально успешную теорию науки . Многие разработки и теории за пределами Стандартной модели , включая популярную суперсимметрию , удваивают число элементарных частиц, выдвигая гипотезу о том, что каждая известная частица ассоциируется с «теневым» партнёром гораздо более массивным , хотя все такие суперпартнёры остаются нераскрытыми . Между тем элементарный бозон, опосредующий гравитацию ( гравитон ), остается гипотетическим . Кроме того, как показывают гипотезы, пространство-время , вероятно, квантуется, поэтому, скорее всего, существуют «атомы» пространства и самого времени .

Фундаментальные бозоны

Фундаментальные бозоны:

Фундаментальные фермионы

Фундаментальные фермионы :

Поколение		Кварки с зарядом (+2/3) e				Кварки с зарядом (−1/3) e
		Название/ аромат кварка/ антикварка	Символ кварка/ антикварка	Масса ( МэВ )		Название/ аромат кварка/ антикварка	Символ кварка/ антикварка	Масса ( МэВ )
1		u-кварк (up-кварк) / анти-u-кварк	${\displaystyle u/\,{\overline {u}}}$	от 1,5 до 3		d-кварк (down-кварк) / анти-d-кварк	${\displaystyle d/\,{\overline {d}}}$	4,79±0,07
2		c-кварк (charm-кварк) / анти-c-кварк	${\displaystyle c/\,{\overline {c}}}$	1250 ± 90		s-кварк (strange-кварк) / анти-s-кварк	${\displaystyle s/\,{\overline {s}}}$	95 ± 25
3		t-кварк (top-кварк) / анти-t-кварк	${\displaystyle t/\,{\overline {t}}}$	174 340 ± 790		b-кварк (bottom-кварк) / анти-b-кварк	${\displaystyle b/\,{\overline {b}}}$	4200 ± 70

У всех кварков есть также электрический заряд , кратный 1/3 элементарного заряда. В каждом поколении один кварк имеет электрический заряд +2/3 (это u-, c- и t-кварки) и один — заряд −1/3 (d-, s- и b-кварки); у антикварков заряды противоположны по знаку. Кроме сильного и электромагнитного взаимодействия, кварки участвуют в слабом взаимодействии.

• Лептоны не участвуют в сильном взаимодействии. Их античастицы — антилептоны (античастица электрона называется позитрон по историческим причинам). Существуют лептоны шести ароматов :

Поколение		Заряженный лептон / античастица					Нейтрино / антинейтрино
		Название	Символ	Электрический заряд ( e )	Масса ( МэВ )		Название	Символ	Электрический заряд ( e )	Масса ( МэВ )
1		Электрон / Позитрон	${\displaystyle e^{-}\,/\,e^{+}}$	−1 / +1	0,511		Электронное нейтрино / Электронное антинейтрино	${\displaystyle \nu _{e}\,/\,{\overline {\nu }}_{e}}$	0	< 0,0000022
2		Мюон	${\displaystyle \mu ^{-}\,/\,\mu ^{+}}$	−1 / +1	105,66		Мюонное нейтрино / Мюонное антинейтрино	${\displaystyle \nu _{\mu }\,/\,{\overline {\nu }}_{\mu }}$	0	< 0,17
3		Тау-лептон	${\displaystyle \tau ^{-}\,/\,\tau ^{+}}$	−1 / +1	1776,99		Тау-нейтрино / тау-антинейтрино	${\displaystyle \nu _{\tau }\,/\,{\overline {\nu }}_{\tau }}$	0	< 15,5

История

До XVII века фундаментальными частицами считались 4 стихии/элемента .

До начала XX века фундаментальными частицами считались атомы . Далее фундаментальными частицами стали считать атомное ядро и электрон . Далее было открыто, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов и они стали считаться фундаментальными, а не ядро . Потом было открыто, что протоны и нейтроны состоят из кварков .

Примечания

Ссылки

• С. А. Славатинский // Московский физико-технический институт ( Долгопрудный , Московской обл.)
• Славатинский С. А. // СОЖ, 2001, No 2, с. 62-68 архив
• // nuclphys.sinp.msu.ru
• [www.second-physics.ru/lib/articles/kiev2008.pdf ОСНОВИ ФІЗИЧНОЇ ВЗАЄМОДІЇ c.6] // second-physics.ru
• // physics.ru
• // nature.web.ru
• // nature.web.ru
• // nature.web.ru