Рубрика: Физика
Стандарден модел на субатомски елементарни честички
Автор: Петар Лагудин
Објавено на 25.01.2021 - 12:30

Пример на симулирани податоци коишто ги моделира CMS детекторот на честички кој е дел од Големиот хадронски судирач (LHC) при ЦЕРН, Женева (Извор: ЦЕРН/ CERN)

Сета материја во универзумот е составена од елементарни честички коишто се сметаат за неделиви на честички помали од нив. Да се потсетиме, во не толку далечното минато атомите беа сметани за неделиви елементарни честички; впрочем тие така и се именувани според грчкиот збор „атом“, кој во превод значи „неделив“. Но, со текот на времето дојде до развој на квантната теорија, којашто внесе нов поглед на структурата на материјата и со тоа започна идентификација на честички помали од атомот, т.н. „субатомски“ честички. Најпрво беа идентификувани составните компоненти на атомот, електроните и протоните, всушност „носители на материјата“, но, паралелно со нив беа идентификувани и честичките фотони, носители на елементарната електромагнетска природна сила. Натаму, перманентно следеа низа нови идентификации и на други субатомски честички, така што Стандардниот модел на субатомските честички денес содржи вкупно 18 различни типови честички. Моделот е прикажан на многу интересен начин на сликата во прилог, па ќе го проследиме!

За почеток ќе кажеме дека тој содржи две основни групи. Во првата основна група припаѓаат субчестичките „носители на материјата“, кои носат групно име „фермиони“, а ги има вкупно дванаесет на број. Останатите шест типа субчестички се носители на четирите основни природни сили: слабата нуклеарна, јаката нуклеарна, електромагнетската и гравитациската сила, и го носат групното име „бозони“.

Приказ на Стандардниот модел на субатомските честички. (Извор: ЦЕРН/ CERN)

Првата основна група, „фермионите“, исто така е поделена на две подгрупи, секоја од нив со по шест типа различни субатомски честички (следете ја сликата во прилог). Првата подгрупа го носи генеричкото име „лептони“ (Leptons), а другата подгрупа го носи генеричкото име „кваркови“ (Quarks). Разликата меѓу овие две подгрупи е во тоа што честичките лептони можат да егзистираат самостојно, додека честичките кваркови можат да егзистираат само спрегнати во групи. Спецификацијата на честичките во подгрупата лептони е следната: електрон, електрон-неутрино, мион (muon), мион-неутрино, тау (tau) и тау-неутрино. На честичките во подгрупата кваркови е: долен кварк (down quark), горен кварк (up quark), чуден кварк (strange quark), шармантен кварк (charm quark), дно кварк (bottom quark) и врвен кварк (top quark). На приказот гледаме дека во спецификацијата на субатомските честички наведена е и годината во која честичката била идентификувана. Претходно рековме дека кварковите не можат да егзистираат самостојно, туку само спрегнати во групи. Типичен пример за тоа се честичките протон и неутрон, кои го носат групното име „нуклеони“, како компоненти коишто го сочинуваат јадрото (nucleus) на атомите. Тие се составени со по 3 меѓусебно спрегнати кварка. Структурата на атомот и на неговото јадро се покажани на горниот дел на сликата. 

Исто така рековме и дека елементарните честички од наведените две подгрупи се носители на сета материја во универзумот, меѓутоа сега ќе го допрецизираме тоа со дополнување дека во универзумот главно егзистираат првите два типа честички од наведените подгрупи. Имено, тие се најстабилни бидејќи имаат најмали маси, па за нивна егзистенција е нужна минимална енергија. Сите останати фермиони имаат многу поголеми маси, па се нестабилни и имаат краток живот. Тие се појавиле при висока енергија по Биг Бенгот, но бргу се распаднале. Денес овие честички можат да се создадат само во акцелератори. Според тоа, првите два типа честички во двете подгрупи се главни креатори на материјата, па затоа се издвоено покажани на висок пиедестал на шематскиот приказ.   

Минуваме на втората основна група во која, како што рековме, припаѓаат субатомските честички носители на четирите елементарни природни сили (ги наведовме во почетокот на написот). Тие носат групно име „бозони“. Во оваа група припаѓаат честичките: фотон – носител на електромагнетската сила, потоа следат бозоните Z0 , W+  и W- – носители на слабата нуклеарна сила, по нив следат „глуоните“ – носители на јаката нуклеарна сила, додека честичката гравитон – носител на силата на гравитацијата, сè уште не е идентификувана. Меѓутоа, како сатисфакција идентификуван е т.н. Хигсов (Higgs) бозон, поинаку наречен „Божја честичка“, носител на т.н. Хигсово поле, кој во интеракција со субатомските честички ја креира големината на нивните маси. (“Божјата честица на дофат!?!”, онлајн; ”Што по откритието на Хигсовиот бозон?” , ЕМИТЕР 7-8/2012, “Хигсовиот бозон и енигмите на универзумот”, ЕМИТЕР11/2013; Хигсовиот бозон го разјаснува отсуството на антиматеријата во универзумот?, Емитер 9-10/2016 )

Клучни зборови:
Пример на симулирани податоци коишто ги моделира CMS детекторот на честички кој е дел од Големиот хадронски судирач (LHC) при ЦЕРН, Женева (Извор: ЦЕРН/ CERN)

Пример на симулирани податоци коишто ги моделира CMS детекторот на честички кој е дел од Големиот хадронски судирач (LHC) при ЦЕРН, Женева (Извор: ЦЕРН/ CERN)

Приказ на Стандардниот модел на субатомските честички. (Извор: ЦЕРН/ CERN)

Приказ на Стандардниот модел на субатомските честички. (Извор: ЦЕРН/ CERN)