Quels sont les différents types de particules subatomiques?
Il existe deux catégories principales de particules subatomiques - les fermions et les bosons. Les fermions sont les particules que nous considérons comme du "matériel" - des leptons comme l'électron, le neutrino et les cousins, et des quarks comme le quark up et d'autres de sa grande famille. Les bosons de jauge sont les particules qui assurent la médiation des quatre forces fondamentales de la nature - forces nucléaires faibles et fortes, électromagnétisme et gravité. Ceux-ci incluent le photon familier, et ses cousins beaucoup moins fréquemment vus, les bosons de W et Z, les gluons et (les physiciens s'attendent) le graviton, la particule très recherchée qui médiatiserait les interactions gravitationnelles.
Il est important de comprendre la différence entre les particules subatomiques et les particules fondamentales. Fondamental signifie que la particule ne contient pas de constituants plus petits. c'est fondamental. Toutes les particules subatomiques ne sont pas fondamentales, bien que toutes les particules fondamentales connues soient subatomiques, ce qui signifie plus petites que des atomes. Par exemple, les protons et les neutrons, particules subatomiques constituant l'atome, sont des particules composites plutôt que fondamentales, constituées de quarks et de gluons encore plus petits. Les particules exotiques comme le neutrino tau ou les muons sont subatomiques car elles sont plus petites que les atomes, mais il est utile de rappeler qu'elles ne font pas partie des atomes constituant les structures visibles de notre univers.
Les particules subatomiques sont si nombreuses et variées que les physiciens ont utilisé le terme "zoo de particules" pour les décrire. Dans le domaine des leptons, il existe 3 types de neutrino électron-électron, muon et tau - 3 types de neutrinos et leurs antiparticules, soit 12 leptons. Il existe quatre bosons de jauge connus: le photon, les bosons de W et Z et le gluon. Deux autres bosons, qui existent presque certainement, mais n'ont pas encore été observés, incluent le boson de Higgs et le graviton. Cela porte le nombre total de particules fondamentales à 18. Ajoutez les quarks haut, bas, haut, étranges et charmants, ainsi que leurs antiquarks, et vous obtenez 30 particules subatomiques fondamentales.
Cependant, ce n'est pas tout. Vous vous souviendrez peut-être qu'un proton ou un neutron est composé de trois quarks. Celles-ci incluent deux des quarks de haut en bas et un des quark restants, collés avec des gluons dans le noyau de l'atome. Cependant, ce n'est pas la seule configuration possible de quark - juste la plus stable. Si vous pouviez en quelque sorte prélever des particules fondamentales à volonté et les assembler dans des configurations arbitraires, vous pourriez créer des milliers de nouvelles particules subatomiques.
Des centaines de ces particules subatomiques ont en fait été observées dans des expériences avec accélérateur de particules. Ils incluent les mésons, qui n'ont que deux quarks, et les hadrons, qui en ont trois, comme les protons et les neutrons. Il y a aussi les soi-disant boules de colle ou gluonium, des particules subatomiques composées uniquement de gluons, et le présumé tétraquark, une espèce de particule subatomique qui serait composée de quatre quarks. Les pentaquarks et au-delà existent-ils? Peut-être que oui, mais pour les trouver, il faudrait un appareil expérimental bien supérieur à notre meilleur actuel.