QUIZ: Στοιχειώδη Σωμάτια και Υποατομικά Σωματίδια
Σύμφωνα με τη Σωματιδιακή Φυσική, στοιχειώδες σωμάτιο χαρακτηρίζεται το μικρότερο δομικό σωματίδιο της ύλης που έχει ανακαλυφθεί και που δεν διαιρείται περαιτέρω σε ακόμη μικρότερα, τουλάχιστον με τα σημερινά δεδομένα. Συνεπώς ένα στοιχειώδες σωμάτιο είναι ένα σωμάτιο που δεν έχει εσωτερική δομή, δεν αποτελείται δηλαδή από άλλα σωματίδια. Τα στοιχειώδη σωμάτια αποτελούν τα δομικά υλικά όλων των άλλων σωματίων (υποατομικών).
Σύμφωνα με τη Σωματιδιακή Φυσική, στοιχειώδες σωμάτιο χαρακτηρίζεται το μικρότερο δομικό σωματίδιο της ύλης που έχει ανακαλυφθεί και που δεν διαιρείται περαιτέρω σε ακόμη μικρότερα, τουλάχιστον με τα σημερινά δεδομένα. Συνεπώς ένα στοιχειώδες σωμάτιο είναι ένα σωμάτιο που δεν έχει εσωτερική δομή, δεν αποτελείται δηλαδή από άλλα σωματίδια. Τα στοιχειώδη σωμάτια αποτελούν τα δομικά υλικά όλων των άλλων σωματίων (υποατομικών).
Τα στοιχειώδη σωμάτια κατατάσσονται σε δύο κύριες κατηγορίες:
- Τα σωματίδια δομής, τα φερμιόνια, που συμμετέχουν στη δομή της ύλης (αυτά είναι τα κουάρκ και τα λεπτόνια),
- Τα σωματίδια φορείς, που είναι μποζόνια και είναι φορείς των δυνάμεων. Αυτά είναι το φωτόνιο (ηλεκτρομαγνητική δύναμη), τα W και Z μποζόνια (ασθενής αλληλεπίδραση), το γκλουόνιο ή γλουόνιο (ισχυρή αλληλεπίδραση) και το υποθετικό βαρυτόνιο (βαρυτική δύναμη).
Τα πρωτόνια δεν είναι στοιχειώδη σωμάτια, καθώς αποτελούνται από τρία κουάρκ: 2 up κουαρκ και ένα down κουάρκ.
Τα στοιχειώδη σωμάτια κατατάσσονται σε δύο κύριες κατηγορίες:
- Τα σωματίδια δομής, τα φερμιόνια, που συμμετέχουν στη δομή της ύλης (αυτά είναι τα κουάρκ και τα λεπτόνια),
- Τα σωματίδια φορείς, που είναι μποζόνια και είναι φορείς των δυνάμεων. Αυτά είναι το φωτόνιο (ηλεκτρομαγνητική δύναμη), τα W και Z μποζόνια (ασθενής αλληλεπίδραση), το γκλουόνιο ή γλουόνιο (ισχυρή αλληλεπίδραση) και το υποθετικό βαρυτόνιο (βαρυτική δύναμη).
Τα πρωτόνια δεν είναι στοιχειώδη σωμάτια, καθώς αποτελούνται από τρία κουάρκ: 2 up κουαρκ και ένα down κουάρκ.
Ανάμεσα στα κουάρκ εμφανίζεται η ισχυρή πυρηνική δύναμη. Τα σωματίδια φορείς της ισχυρής πυρηνικής δύναμης είναι τα γλουόνια.
Ανάμεσα στα κουάρκ εμφανίζεται η ισχυρή πυρηνική δύναμη. Τα σωματίδια φορείς της ισχυρής πυρηνικής δύναμης είναι τα γλουόνια.
Το άτομο οποιουδήποτε στοιχείου αποτελείται από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Από αυτά, τα ηλεκτρόνια είναι στοιχειώδη σωμάτια, ενώ τα πρωτόνια και τα νετρόνια έχουν ως δομικά συστατικά τους τα κουάρκ και ως φορείς της ισχυρής πυρηνικής δύναμης τα γλουόνια, που ανήκουν και αυτά στα στοιχειώδη σωμάτια.
Το άτομο οποιουδήποτε στοιχείου αποτελείται από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Από αυτά, τα ηλεκτρόνια είναι στοιχειώδη σωμάτια, ενώ τα πρωτόνια και τα νετρόνια έχουν ως δομικά συστατικά τους τα κουάρκ και ως φορείς της ισχυρής πυρηνικής δύναμης τα γλουόνια, που ανήκουν και αυτά στα στοιχειώδη σωμάτια.
Οι βασικές κατηγορίες των κουάρκ είναι οι γεύσεις, οι οποίες είναι έξι: up (πάνω), down (κάτω), top (κορυφή), bottom (βυθός), strange (παράξενο), charm (γοητεία). Όλα τα κουάρκ έχουν ημιακέραιο σπιν, το οποίο τα κατατάσσει σε μία κατηγορία σωματιδίων που ονομάζονται φερμιόνια.
Οι βασικές κατηγορίες των κουάρκ είναι οι γεύσεις, οι οποίες είναι έξι: up (πάνω), down (κάτω), top (κορυφή), bottom (βυθός), strange (παράξενο), charm (γοητεία). Όλα τα κουάρκ έχουν ημιακέραιο σπιν, το οποίο τα κατατάσσει σε μία κατηγορία σωματιδίων που ονομάζονται φερμιόνια.
Ο τρόπος με τον οποίο «βλέπουμε», δηλαδή εντοπίζουμε και ταυτοποιούμε τα υποατομικά σωματίδια είναι μέσω της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασής τους με άλλα σωματίδια της ύλης. Εφόσον τα νετρίνα δεν έχουν φορτίο, δεν συμμετέχουν ούτε σε κάποια ανταλλαγή φορτίου με άλλα σωματίδια, αλλά ούτε σε κάποια απορρόφηση/εκπομπή φωτονίων και επομένως δεν μπορούν να εντοπιστούν από τις μετρητικές μας συσκευές.
Ο τρόπος με τον οποίο «βλέπουμε», δηλαδή εντοπίζουμε και ταυτοποιούμε τα υποατομικά σωματίδια είναι μέσω της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασής τους με άλλα σωματίδια της ύλης. Εφόσον τα νετρίνα δεν έχουν φορτίο, δεν συμμετέχουν ούτε σε κάποια ανταλλαγή φορτίου με άλλα σωματίδια, αλλά ούτε σε κάποια απορρόφηση/εκπομπή φωτονίων και επομένως δεν μπορούν να εντοπιστούν από τις μετρητικές μας συσκευές.
Γνωρίζουμε ότι μέσω τεράστιων μαγνητών κατά μήκος του LHC, τα πρωτόνια επιταχύνονται φτάνοντας ταχύτητες 0,99999c ‒όπου c είναι η ταχύτητα του φωτός (300.000 km/sec)‒ πριν συγκρουστούν, οπότε σε ένα δευτερόλεπτο θα έχουν διανύσει ολόκληρο τον επιταχυντή περίπου 10.000 φορές.
Γνωρίζουμε ότι μέσω τεράστιων μαγνητών κατά μήκος του LHC, τα πρωτόνια επιταχύνονται φτάνοντας ταχύτητες 0,99999c ‒όπου c είναι η ταχύτητα του φωτός (300.000 km/sec)‒ πριν συγκρουστούν, οπότε σε ένα δευτερόλεπτο θα έχουν διανύσει ολόκληρο τον επιταχυντή περίπου 10.000 φορές.
Σε κάθε σωμάτιο της ύλης αντιστοιχεί ένα αντισωμάτιο (σωμάτιο αντιύλης), το οποίο έχει ίδια μάζα αλλά αντίθετο φορτίο.
Σε κάθε σωμάτιο της ύλης αντιστοιχεί ένα αντισωμάτιο (σωμάτιο αντιύλης), το οποίο έχει ίδια μάζα αλλά αντίθετο φορτίο.
Το αντισωμάτιο του ηλεκτρονίου είναι το ποζιτρόνιο, το οποίο έχει μάζα ~ 0,511 MeV και φορτίο +1e.
Το αντισωμάτιο του ηλεκτρονίου είναι το ποζιτρόνιο, το οποίο έχει μάζα ~ 0,511 MeV και φορτίο +1e.
Τα πρωτόνια αποτελούνται από 2 up κουάρκ και ένα down κουάρκ, ενώ τα νετρόνια από δύο down κουάρκ και ένα up κουάρκ. Επομένως, τα πρωτόνια και τα νετρόνια αποτελούνται από τις ίδιες γεύσεις κουάρκ, αλλά σε διαφορετικό συνδυασμό.
Τα πρωτόνια αποτελούνται από 2 up κουάρκ και ένα down κουάρκ, ενώ τα νετρόνια από δύο down κουάρκ και ένα up κουάρκ. Επομένως, τα πρωτόνια και τα νετρόνια αποτελούνται από τις ίδιες γεύσεις κουάρκ, αλλά σε διαφορετικό συνδυασμό.
