Particule elementare: ce este?

Puțini oameni nu cunosc un astfel de lucru ca un "electron", și la urma urmei înseamnă "particulă elementară". Desigur, majoritatea oamenilor au puține idei despre ce este și de ce este nevoie. Pe televizor, în cărți, în ziare și în reviste, aceste particule sunt reprezentate de puncte mici sau de bile. Datorită acestui fapt, oamenii nevoiași cred că forma particulelor este într-adevăr sferică și că ei zboară, interacționează, se ciocnesc, etc. Dar o astfel de judecată este în mod fundamental greșită. Conceptul de particule elementare este extrem de dificil de înțeles, însă nu este niciodată prea târziu să încercați să obțineți cel puțin o idee foarte apropiată de natura acestor particule.

La începutul secolului trecut, oamenii de știință au încurcat în mod serios de ce electronul nu se încadrează nucleul atomic, deoarece, în conformitate cu mecanica Newtoniană, atunci când toată energia sa este renunțată, el trebuie pur și simplu să cadă pe miez. În mod surprinzător, acest lucru nu se întâmplă. Cum pot explica asta?

Faptul este că fizica în interpretarea ei clasică și particula elementară sunt lucruri incompatibile. Nu se supune legilor fizicii obișnuite, deoarece funcționează conform principiilor mecanica cuantică. Principiul fundamental aici este incertitudinea. El spune că este imposibil să se determine cu precizie și simultan două cantități interconectate. Cu cât este mai determinată prima dintre ele, cu atât mai puțin se poate determina cea de-a doua. Această definiție este urmată de corelații cuantice, dualismul valurilor corpusulare, efect tunel, val și multe altele.

Primul factor important este incertitudinea momentului de coordonate. Plecând de la bazele mecanicii clasice, putem aminti că conceptele de impuls și traiectoria corpului sunt inseparabile și sunt întotdeauna clar definite. Să încercăm să transferăm acest model în lumea microscopică. De exemplu, o particulă elementară are un impuls exact. Apoi, atunci când încercăm să determinăm traiectoria mișcării, vom întâlni indeterminarea coordonatelor. Aceasta înseamnă că electronul este detectat imediat în toate punctele unui volum mic de spațiu. Dacă încerci să te concentrezi exact pe traiectoria mișcării sale, atunci impulsul dobândește un înțeles difuz.

Din aceasta rezultă că indiferent cât de greu încercăm să determinăm o anumită valoare, al doilea imediat devine vag. Acest principiu se bazează pe proprietatea valurilor particulelor. Electronul nu are o coordonată clară. Putem spune că este localizat simultan în toate punctele din spațiu, care este limitat de lungimea de undă. O astfel de reprezentare ne permite să înțelegem mai clar ce este o particulă elementară.

Aproximativ aceeași incertitudine apare în relația dintre energie și timp. Particula interacționează în mod constant, chiar dacă există vidul fizic. Această interacțiune durează ceva timp. Dacă ne imaginăm că acest indicator este mai mult sau mai puțin definit, atunci energia devine nedeterminată. Această încălcare este acceptată legile conservării energiei în spații mici ipotecate.

Regularitatea prezentată generează particule cu consum redus de energie - cuantele câmpurilor fundamentale. Un asemenea domeniu nu este o substanță continuă. Se compune din cele mai mici particule. Interacțiunea dintre ele este asigurată de emisia de fotoni absorbiți de alte particule. Aceasta menține nivelul de energie și produce particule elementare stabile care nu pot cădea pe miez.

Particulele elementare sunt în mod inerent inseparabile, deși diferă unele de altele prin masa și anumite caracteristici. Prin urmare, au fost dezvoltate anumite clasificări. De exemplu, tipul de interacțiune poate fi distins între leptoni și hadroni. Hadronii, la rândul lor, sunt împărțiți în mezoni, care constau din două cuarci și baryoni, în care sunt trei cuarci. Cele mai cunoscute baryoni sunt neutronii și protonii.

Particulele elementare și proprietățile lor fac posibilă distingerea a două clase: bosoane (cu nivele întregi și zero), fermioane (cu spin-jumătate integral). Fiecare particulă are propria antiparticlă cu caracteristici opuse. Numai protonii, leptonii și neutronii sunt stabili. Toate celelalte particule sunt supuse dezintegrării și se transformă în particule stabile.