Jaké jsou různé druhy subatomických částic?

Existují dvě hlavní kategorie subatomických částic - fermiony a bosony. Fermiony jsou částice, které považujeme za „věci“ - leptony jako elektron, neutrino a bratranci a kvarky jako kvark up a další v jeho velké rodině. Měřicí bosony jsou částice, které zprostředkovávají čtyři základní přírodní síly - slabé a silné jaderné síly, elektromagnetismus a gravitaci. Patří mezi ně známý foton a jeho daleko méně často viděné sestřenice, W a Z bosony, gluony a (fyzikové očekávají) graviton, vyhledávaná částice, která zprostředkovává gravitační interakce.

Je důležité pochopit rozdíl mezi subatomickými částicemi a základními částicemi. Základní znamená, že částice nemá menší složky; je to zásadní. Ne všechny subatomické částice jsou základní, ačkoli všechny známé základní částice jsou subatomární, což znamená menší než atomy. Například protony a neutrony, subatomické částice, které tvoří atom, jsou složené částice spíše než základní částice, které jsou tvořeny z ještě menších kvarků a gluonů. Exotické částice, jako je tau neutrin nebo miony, jsou subatomární, protože jsou menší než atomy, ale je třeba si uvědomit, že se nejedná o část atomů, které tvoří viditelné struktury v našem vesmíru.

Subatomické částice jsou tak četné a rozmanité, že je fyzici použili pro jejich popis. V oblasti leptonů existují 3 typy elektron - elektron, mion a tau - 3 typy neutrin a jejich antičástice, které tvoří 12 leptonů. Existují čtyři známé kalibrační bosony - foton, W a Z bosony a gluon. Dva další bosony, které téměř jistě existují, ale dosud nebyly pozorovány, zahrnují Higgsův bozon a graviton. Tím se celkový počet základních částic zvýší na 18. Přidejte horní, dolní, dolní, horní, podivné a kouzelné kvarky a jejich antikvarky a máte 30 základních subatomických částic.

To však není všechno. Možná si vzpomenete, že proton nebo neutron se skládá ze tří kvarků. Patří sem dva kvarky nahoru a dolů a jeden ze zbývajících kvarků, přilepených spolu s gluony v jádru atomu. Nejedná se však o jedinou možnou konfiguraci kvarků - pouze o nejstabilnější. Pokud byste mohli nějakým způsobem zachytit základní částice a držet je pohromadě v libovolných konfiguracích, můžete vytvořit tisíce nových subatomických částic.

Stovky těchto subatomických částic byly skutečně pozorovány v experimentech s urychlovačem částic. Zahrnují mezony, které mají pouze dva kvarky, a hadrony, které mají tři podobné protony a neutrony. Existují také tzv. Gluebaly nebo gluonium, subatomické částice složené z ničeho jiného než gluony a podezřelý tetraquark, druh subatomické částice, který by byl složen ze čtyř kvarků. Existují pentaquarky i mimo ni? Možná ano, ale jejich nalezení by vyžadovalo experimentální aparát daleko nad rámec našich současných nejlepších.