Hvad er de forskellige slags subatomære partikler?
Der er to hovedkategorier af subatomære partikler - fermioner og bosoner. Fermions er de partikler, vi tænker på som "ting" - leptoner som elektronet, neutrino og fætre, og kvarker som Up Quark og andre i sin betydelige familie. Gauge Bosons er de partikler, der formidler de fire grundlæggende kræfter i naturen - de svage og stærke nukleare kræfter, elektromagnetisme og tyngdekraft. Disse inkluderer den velkendte foton, og dets langt mindre hyppigt set kusiner, W- og Z-bosoner, gluoner og (fysikere forventer) graviton, de meget efterspurgte partikler, der tænkes at mediere gravitationsinteraktioner.
Det er vigtigt at forstå forskellen mellem subatomiske partikler og grundlæggende partikler. Grundlæggende betyder, at partiklen ikke har mindre bestanddele; Det er grundlæggende. Ikke alle subatomære partikler er grundlæggende, skønt alle kendte grundlæggende partikler er subatomiske, hvilket betyder mindre end atomer. For eksempel protoner og neutroner, subatomiske partikler, derMake op atomet, er sammensatte partikler snarere end grundlæggende, der er sammensat af stadig-smaller kvarker og gluoner. Eksotiske partikler som Tau Neutrino eller Muons er subatomiske, fordi de er mindre end atomer, men det er værdifuldt at huske, at dette ikke er en del af atomerne, der udgør synlige strukturer i vores univers.
Subatomære partikler er så mange og varierede, at fysikere har brugt udtrykket "partikel zoologisk have" til at beskrive dem. Inden for Leptons domæne er der 3 typer elektron -elektron, muon og tau - 3 typer neutrino og deres antipartikler, der fremstiller 12 leptoner. Der er fire kendte gauge -bosoner - foton-, W- og Z -bosoner og gluon. To yderligere bosoner, der næsten helt sikkert findes, men endnu ikke er blevet observeret, inkluderer Higgs Boson og Graviton. Dette bringer den samlede grundlæggende partikler til 18. Tilføj i toppen, ned, bund, op,Mærkelige og charme kvarker og deres antikviteter, og du har 30 grundlæggende, subatomære partikler.
Det er dog ikke alt. Du kan huske, at en proton eller neutron består af tre kvarker. Disse inkluderer to af enten op og ned kvarker, og en af de resterende kvark, der sidder sammen med gluoner i atomens kerne. Dette er dog ikke den eneste mulige Quark -konfiguration - bare den mest stabile. Hvis du på en eller anden måde kunne hente grundlæggende partikler efter ønske og sætte dem sammen i vilkårlige konfigurationer, kan du oprette tusinder af nye subatomære partikler.
Hundredvis af disse subatomære partikler er faktisk blevet observeret i partikelacceleratoreksperimenter. De inkluderer mesoner, der kun har to kvarker, og hadroner, der har tre lignende protoner og neutroner. Der er også de såkaldte limballs eller gluonium, subatomære partikler sammensat af intet andet end gluoner og den mistænkte tetraquark, en art af subatomisk partikel, der ville være sammensataf fire kvarker. Eksisterer Pentaquarks og videre? Måske det, men at finde dem ville kræve eksperimentelt apparatur langt over vores nuværende bedste.