Co to jest fizyka cząstek elementarnych?

Fizyka cząstek to badanie cząstek podstawowych i sił, które nimi kierują. Ponieważ wiele podstawowych cząstek pojawia się tylko podczas relatywistycznych zderzeń w akceleratorach cząstek, zwanych potocznie „niszczycielami atomów”, fizyka cząstek jest również znana jako „fizyka wysokich energii”. Od 1929 r. Fizycy uderzają w cząstki z ogromną prędkością.

Najlepszy obraz fizyki cząstek, jaki mamy dzisiaj, nazywa się Modelem Standardowym, opracowanym skrupulatnie w latach 70. Była to reakcja na „zoo cząstek”, ogromną proliferację niezwykłych cząstek podstawowych odkrytych podczas eksperymentów fizyki wysokich energii w latach 50. i 60. XX wieku. Ostateczna liczba cząstek wyniosła około 31, w tym 24 fermiony (kwarki, elektrony, neutrina i ich antycząstki), 6 bozonów (z których jeden, grawiton, jeszcze nie został zaobserwowany) i jedna nieuchwytna cząstka odpowiedzialna za właściwość samej masy, której również nie zaobserwowano, bozon Higgsa. Zasadniczo fermiony tworzą materię, a bozony pośredniczą w interakcjach między materią. Światło pochodzące z ekranu komputera składa się z fotonów, które są bozonami. Oddziałują z fermionami tworzącymi gałkę oczną.

Większość otaczającej nas materii składa się tylko z kilku podstawowych cząstek: kwarków górnych, kwarków dolnych i elektronów. Co sekundę przepływa przez nasze ciała 50 trylionów neutrin o niskiej masie, przepływa przez całą Ziemię prawie tak, jakby jej tam nawet nie było. Neutrina, których nazwa oznacza „małą neutralną cząsteczkę”, są tak nieuchwytne, że nawet nie wiadomo było, że miały masę do 1998 roku. Jeden z najnowszych obszarów astronomii znany jest jako astronomia neutrino, w której strumień neutrin ze Słońca i supernowych obserwuje się za pomocą ogromnych detektorów.

Chociaż tylko kilka cząstek w zoo cząstek stanowi materię, którą znamy, fizyka cząstek daje nam świetny wgląd w strukturę rzeczywistości, pokazując nam mniej powszechne warianty i to, jak pasują do zjednoczonej rodziny. Można powiedzieć, że fizyka cząstek jest odpowiedzialna za istnienie energii jądrowej, medycyny nuklearnej i bomb nuklearnych. Fizyka cząstek jest uważana za jedną z najbardziej szanowanych dziedzin nauki, ponieważ kończy się wnikaniem w wiedzę, która jest przydatna w innych obszarach, takich jak matematyka.