Hva er de forskjellige typene av subatomiske partikler?

Det er to hovedkategorier av subatomære partikler - fermioner og bosoner. Fermions er partiklene vi tenker på som "sånt" - leptoner som elektron, neutrino og kusiner, og kvarker som up quark og andre i den betydelige familien. Målebosoner er partiklene som medierer de fire grunnleggende naturkreftene - de svake og sterke atomkreftene, elektromagnetismen og tyngdekraften. Disse inkluderer det velkjente fotonet, og dets langt mindre synlige kusiner, W- og Z-bosoner, gluoner og (fysikere forventer) graviton, den ettertraktede partikkelen som er tenkt å formidle gravitasjonsinteraksjoner.

Det er viktig å forstå forskjellen mellom subatomære partikler og grunnleggende partikler. Grunnleggende betyr at partikkelen ikke har mindre bestanddeler; det er grunnleggende. Ikke alle subatomiske partikler er grunnleggende, selv om alle kjente grunnleggende partikler er subatomære, noe som betyr mindre enn atomer. For eksempel er protoner og nøytroner, subatomære partikler som utgjør atomet, sammensatte partikler snarere enn grunnleggende, som utgjøres av fortsatt mindre kvarker og gluoner. Eksotiske partikler som tau neutrino eller muons er subatomære fordi de er mindre enn atomer, men det er verdifullt å huske at disse ikke er en del av atomene som utgjør synlige strukturer i vårt univers.

Subatomiske partikler er så mange og varierte at fysikere har brukt uttrykket "partikkelzoo" for å beskrive dem. I domenet til leptoner er det 3 typer elektron - elektron, muon og tau - 3 typer nøytrino, og antipartikler derav, som utgjør 12 leptoner. Det er fire kjente målebosoner - fotonet, W- og Z-bosoner og gluon. To ekstra bosoner, som nesten helt sikkert eksisterer, men ennå ikke er observert, inkluderer Higgs-boson og graviton. Dette bringer totalen av grunnleggende partikler til 18. Legg i topp, ned, bunn, opp, rare og sjarmerende kvarker, og antikvarker derav, og du har 30 grunnleggende, subatomiske partikler.

Det er imidlertid ikke alt. Du husker kanskje at et proton eller nøytron består av tre kvarker. Disse inkluderer to av enten opp og ned kvarker, og en av den gjenværende kvarken, festet sammen med gluoner i atomkjernen. Dette er imidlertid ikke den eneste mulige kvarkkonfigurasjonen - bare den mest stabile. Hvis du på en eller annen måte kunne plukke opp grunnleggende partikler etter ønske og feste dem sammen i vilkårlige konfigurasjoner, kan du lage tusenvis av nye subatomiske partikler.

Hundrevis av disse subatomære partiklene er faktisk blitt observert i partikkelakseleratoreksperimenter. De inkluderer mesoner, som bare har to kvarker, og hadroner, som har tre lignende protoner og nøytroner. Det er også de såkalte glukeboller eller gluonium, subatomære partikler sammensatt av ikke annet enn gluoner, og den mistenkte tetraquark, en art av subatomisk partikkel som vil være sammensatt av fire kvarker. Eksisterer pentaquarks og utover? Kanskje det, men for å finne dem ville det kreve eksperimentelle apparater langt over vår nåværende beste.