„Elemi részecske” változatai közötti eltérés

A [[részecskefizika|részecskefizikában]] az '''elemi részecske''' kétféle értelemben használatos. Általában olyan részecskét értünk alatta, amely tovább nem bontható (a tudomány mai állása szerint), néha az összes olyan [[részecske|részecskét]] beleértik, ami más, nagyobb részecskének az építőköve. Például az [[atom]]ok kisebb részecskékből, [[elektron]]okból, [[proton]]okból és [[neutron]]okból épülnek fel. Viszont a proton és a neutron még elemibb részecskékből, a [[kvark]]okból és [[gluon]]okból áll, ez az első, gyakoribb felfogás szerint nem elemi részecske. A fizika egyik leglényegesebb célkitűzése, hogy megtalálja a legelemibb részecskéket, amelyekből az összes többi részecske felépíthető, míg maguknak nincsenek még elemibb összetevőik. Ez különbözteti meg őket a többi [[szubatomi részecske|szubatomi részecskétől]].

 

 

{| cellpadding="2" {{széptáblázat}}

|}

 

 

A részecskefizika [[standard modell]]je 12-féle elemi [[fermion]]t ([[anyagi részecske|anyagi részecskét]]) és 5-féle [[bozon]]t ([[közvetítő részecske|közvetítő részecskét]]), valamint [[antirészecske|antirészecskéiket]] és a nemrég kísérletileg is felfedezett [[Higgs-bozon]]t tartalmazza. A standard modellt egyébként egy ideiglenes, nem alapvető elméletnek tekinthetjük a fizikusok általános véleménye szerint, sőt az is előfordulhat, hogy valamelyik komponenséről idővel kiderül majd, hogy nem alapvető, hanem összetett részecske. Létezhetnek ezenkívül olyan elemi részecskék, amelyeket a standard modell nem ír le. A legfontosabb említendő ilyen részecske a [[graviton]], a [[gravitációs kölcsönhatás]] feltételezett közvetítője.

[[Fájl:Részecske áttekintés.png|thumb|Az elemi részecskék áttekintése az egymásra gyakorolt hatásuk, illetve elméleteik szempontjából]]

 

 

A 12 alapvető fermiont 3 családba sorolhatjuk, amelyek mindegyikének 4 tagja van. 6 részecske közülük [[kvark]], 6 pedig [[lepton]]. Az utóbbiak közül 3 [[neutrínó]], a maradék pedig az [[elektron]], a [[müon]] és a [[tau-lepton]].

Ha figyelembe vesszük, hogy a kvarkok háromféle színben léteznek, akkor az egyes családok össztöltésére 3·(2/3 - 1/3)-1+0 = 0 jön ki.

 

 

* Az [[elektromágneses kölcsönhatás]] esetén a [[foton]].

Összesen tehát tizenkét kölcsönhatást közvetítő részecskénk van.

 

 

A [[Higgs-bozon]] a [[standard modell]] szerint két gyenge dublettből maradó egyetlen nagy tömegű részecske, ami spontán sérti az elektrogyenge szimmetriát az elektromágneses szimmetriává, közben tömeget adva a három gyenge közvetítő részecskének, valamint a kvarkoknak és a leptonoknak.

 

 

A [[fizika]] fejlődése során az első ilyen kiterjesztés magának a [[téridő]] fogalmának megszületése volt. Korábban a fizikai egyenletek a konkrét folyamatokat leíró törvényeknek megfelelően a hármastérbeli ([[Euklideszi-tér]]) koordináták változását adták meg az idő függvényében, ill. egy fizikai objektum paramétereit a külön kezelt térkoordináták, valamint az idő függvényében. A koordináták is és az idő is abszolút mennyiségek voltak abban az értelemben, hogy két jelenség távolsága ill. időkülönbsége minden koordináta-rendszerben ugyanaz volt.

Mind a relativisztikus, mind a szuperszimmetrikus kiterjesztés megduplázza a fizikai részecskék számát.

 

 

A nem relativisztikus [[kvantummechanika|kvantummechanikában]] a [[hullámfüggvény]] és konjugáltjának szorzata egy valós skalármennyiség, a valószínűségi sűrűség eloszlása, ezért a két függvény transzformációs tulajdonságai minden [[koordináta-rendszer]]ben ugyanolyan kapcsolatban állnak egymással. Relativisztikus esetben viszont a sűrűség egy [[négyesvektor]] nulladik komponense, elveszik tehát a kovariáns kapcsolat a hullámfüggvény és konjugáltja között, hiszen szorzatuk nem skalár. A konjugált mennyiség önálló szabadsági fokká válik, amit az antirészecskék megjelenésével azonosíthatunk. Minden részecskének van antirészecskéje, vannak olyanok azonban, akik a saját maguk antirészecskéi. Az ilyen részecskék hullámfüggvénye valós, töltésük semleges és ''valódi semleges részecskéknek'' hívjuk őket. Ilyen részecske például a [[foton]].

 

 

A [[szupermező]]k Grassman-sváltozók szerinti sorfejtésében – ez a sorfejtés a [[Grassmann-szám]]ok algebrája miatt véges – első tagként a [[négyestér]]beli részecskemező szerepel, majd a Grassmann-spinor és egy „másik mező” szorzata, valamint még néhány további tag. Ez a másik mező új részecskét, a szokásos részecske [[szuperpartner]]ét írja le. Mivel – feles spinű részecske transzformációs tulajdonságaival rendelkező – Grassmann-spinorral szorozva ugyanolyanok a transzformációs tulajdonságai, mint a négyestérbeli mezőé, ezért ha a „szokásos” részecske [[fermion]], akkor a szuperpartner „bozon” és megfordítva. Minden részecskének van ilyen szuperpartnere a [[szuperszimmetria]] elmélete szerint. Kísérletileg még nem sikerült igazolni a létezésüket, de nagyon sok elméleti érv szól emellett. A szuperszimmertia, ha létezik is, akkor is sérült, hiszen sérülés nélkül a szuperpartnerek tömege ugyanakkora lenne, mint a „rendes” részecskéké, és akkor már biztosan felfedeztük volna őket. Így a sérülés miatt nyilván nagy tömegű részecskékről van szó, a sértés módja (direkt vagy spontán) azonban szintén vizsgálat tárgya.

 

 

Az [[elektrodinamika]] [[mértékszabadság]]ának vizsgálata és a [[kvantum-elektrodinamika]]i kiterjesztése a sugárzási térről ([[foton]]) az anyagi terekre ([[elektron]]) is kimutatta, hogy ez egy lokális [[U(1)]]-szimmetria, ami egyértelműen megszabja az anyagi terek (töltések) és a sugárzási tér részecskéinek a kölcsönhatását, és a töltések közötti kölcsönhatást is ilyen töltés-sugárzási kölcsönhatásokon megy keresztül. Azaz az elektromágneses kölcsönhatás közvetítő részecskéje a foton.

 

 

Ezt az eredményt a [[kvantumtérelmélet]] általánosította, a [[gyenge kölcsönhatás]]t és az [[erős kölcsönhatás]]t is ilyen lokális szimmetriával rendelkező térelméletek azaz [[mértékelmélet (fizika)|mértékelméletek]], az [[elektrogyenge elmélet]] és a [[kvantumszíndinamika]] segítségével írta le. Ez a kölcsönhatásokat közvetítő részecskék, a gyenge ([[W-bozon]]ok, [[Z-bozon]]) ill. erős mértékbozonok ([[gluon]]ok) megjelenésével járt. Az elektromágneses U(1) belső tér pedig SU(3)×SU(2)×U(1)-belső térré bővült, amin belüli transzformációkkal szemben szimmetria érvényesül ([[Standard modell]]).

 

 

A gyenge kölcsönhatás SU(2)-szimmetriája sérült, melyre a [[Higgs-bozon]] [[spontán szimmetriasértés|spontán szimmetriasértése]] ad magyarázatot, mivel ez egy sajátos, önkölcsönhatással rendelkező részecske, ami a sértésen keresztül tömeget ad a gyenge közvetítő bozonoknak és a fermionoknak ([[kvark]]oknak és [[lepton]]oknak).

 

* [[Részecskefelfedezések évszámokban]]

 

{{Elemi részecske}}

{{Portál|Fizika}}

{{DEFAULTSORT:Elemireszec~ske}}