Co je teorie částic?

Teorie částic je neuvěřitelně široce věřená teorie hmoty, která v podstatě drží tu hmotu tvořenou malými částicemi, které se neustále pohybují. Teorie částic je doménou částicové fyziky, která je známá také jako fyzika s vysokou energií, protože mnoho z nejzákladnějších částic se v přírodě obvykle nevyskytuje, ale lze ji vytvořit vytvořením extrémně vysokoenergetických interakcí mezi částicemi.

Předchůdce moderní částicové teorie sahá až do starověkého Řecka, kdy filozofové v 6. století BCE usoudili, že existují základní částice hmoty. Po tisíce let poté však teorie částic zmizela ve většině světa a místo toho vyvstaly různé jiné teorie. V 19. století však došlo k návratu a vědec jménem John Dalton navrhoval základní, nedělitelnou částici, která tvořila veškerou hmotu. Nazval tuto částici atomem, podle řeckého slova, které znamenalo nedělitelné.

Koncem 19. století se však ukázalo, že atom ve skutečnosti není nedělitelný a že atomy tvoří ještě menší částice. Během 20. století a do 21. století byly tyto částice rozděleny a objeveny nové vysokoenergetické částice. Objev těchto částic pomohl upřesnit a rozšířit povahu fyziky částic a velká část práce, kterou dnes musíme udělat, souvisí s vytvářením nových částic, které je třeba pozorovat. To se provádí vytvářením velmi vysokoenergetických interakcí v urychlovačích částic, kde jsou částice vypouštěny jeden za druhým neuvěřitelně vysokými rychlostmi, v podstatě se rozpadají na jejich základní kousky a uvolňují energetické částice, které se rychle rozptýlí.

Pracovní model teorie částic je nyní známý jako standardní model. Standardní model, i když nejde o skutečnou sjednocující teorii, je pozoruhodně blízko. Zaměřuje se na tři ze čtyř známých interakcí: elektromagnetické, silné a slabé síly. Nezabývá se gravitační silou, což ji činí neúplnou, ale stále umožňuje velké porozumění částicím a vesmíru jako celku. Model obsahuje dvacet čtyři základních částic, které tvoří hmotu, a měřicí bosony, které zprostředkovávají síly. To také předpovídá druh bosonu, Higgsův boson, který je jediný boson, který ještě nebyl pozorován, by měl být detekován velkým hadronovým srážkem.

Na základní úrovni pomáhá teorie částic kategorizovat tři hlavní stavy hmoty, které vidíme na každodenní úrovni. Částice jsou vnímány ve vztahu k sobě navzájem a množství energie, které mají, což ovlivňuje, jak se pohybují. Ve stavu, kdy jsou částice silně přitahovány k sobě, a jsou drženy pevně pohromadě ve stavu, kdy vibrují, ale zůstávají relativně pevné, existuje pevná látka. Když je mezi částicemi nějaká přitažlivost a jsou drženy poněkud pohromadě, s relativně volným stupněm pohybu existuje kapalina. A když je mezi částicemi malá přitažlivost a mohou se volně pohybovat, existuje plyn.