Remove ads
Фундамента́льная части́ца — бесструктурная элементарная частица[1], которую до настоящего времени не удалось описать как составную[2]. Частицы, которые в настоящее время считаются элементарными, включают фундаментальные фермионы (кварки, лептоны, антикварки и антилептоны), которые обычно представляют собой «частицы вещества» и «частицы антивещества», а также фундаментальные бозоны (калибровочные бозоны и бозон Хиггса), которые, как правило, являются «частицами силы», которые опосредуют взаимодействия между фермионами[2][3]. Частица, содержащая две или более элементарных частиц, представляет собой составную частицу.
Обычная материя состоит из атомов, когда-то считавшихся элементарными частицами — в переводе с греческого «атом» означает «неделимый, неразрезаемый», хотя существование атома оставалось спорным примерно до 1910 года, так как некоторые ведущие физики рассматривали молекулы как математические иллюзии, а материя в конечном итоге состояла из энергии[2][4]. Субатомные составляющие атома были определены в начале 1930-х годов; электроны и протоны, наряду с фотоном, частицей электромагнитного излучения[2]. В то время недавнее появление квантовой механики радикально изменило концепцию частиц, так как отдельная частица могла бы, казалось бы, охватить поле, как волна. Этот парадокс все ещё не получил удовлетворительного объяснения[5][6].
С помощью квантовой теории было обнаружено, что протоны и нейтроны содержат кварки (верхний и нижний), считающиеся элементарными частицами[2]. В пределах молекулы электрон имеет три степени свободы (заряд, спин, орбиталь), которые можно отделить с помощью волновой функции на три квазичастицы (холон, спинон, орбитон)[7]. Тем не менее, свободный электрон, который не вращается вокруг атомного ядра и не имеет орбитального движения, кажется неделимым и остается элементарной частицей[7].
Приблизительно в 1980 году статус элементарной частицы как действительно элементарного — конечной составляющей вещества — был в основном отвергнут для более практического взгляда[2], который воплотился в Стандартную модель физики элементарных частиц, известную как наиболее экспериментально успешную теорию науки[6][8]. Многие разработки и теории за пределами Стандартной модели, включая популярную суперсимметрию, удваивают число элементарных частиц, выдвигая гипотезу о том, что каждая известная частица ассоциируется с «теневым» партнёром гораздо более массивным[9][10], хотя все такие суперпартнёры остаются нераскрытыми[8][11]. Между тем элементарный бозон, опосредующий гравитацию (гравитон), остается гипотетическим[2]. Кроме того, как показывают гипотезы, пространство-время, вероятно, квантуется, поэтому, скорее всего, существуют «атомы» пространства и самого времени[12].
Remove ads
Фундаментальные бозоны:
| Название | Заряд (e) | Спин | Масса (ГэВ) | Переносимое взаимодействие |
| Фотон | 0 | 1 | 0 | Электромагнитное взаимодействие |
| W± | ±1 | 1 | 80,4 | Слабое взаимодействие |
| Z0 | 0 | 1 | 91,2 | Слабое взаимодействие |
| Глюон | 0 | 1 | 0 | Сильное взаимодействие |
| Бозон Хиггса | 0 | 0 | ≈125,09±0,24[13] | Инертная масса |
Фундаментальные фермионы:
Подробнее 
, 
...
, 
...| Поколение | Кварки с зарядом (+2/3)e | Кварки с зарядом (−1/3)e | ||||||
| Название/ аромат кварка/ антикварка | Символ кварка/ антикварка | Масса (МэВ) | Название/ аромат кварка/ антикварка | Символ кварка/ антикварка | Масса (МэВ) | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | u-кварк (up-кварк) / анти-u-кварк | от 1,5 до 3 | d-кварк (down-кварк) / анти-d-кварк | 4,79±0,07 | ||||
| 2 | c-кварк (charm-кварк) / анти-c-кварк | 1250 ± 90 | s-кварк (strange-кварк) / анти-s-кварк | 95 ± 25 | ||||
| 3 | t-кварк (top-кварк) / анти-t-кварк | 174 340 ± 790[14] | b-кварк (bottom-кварк) / анти-b-кварк | 4200 ± 70 | ||||
У всех кварков есть также электрический заряд, кратный 1/3 элементарного заряда. В каждом поколении один кварк имеет электрический заряд +2/3 (это u-, c- и t-кварки) и один — заряд −1/3 (d-, s- и b-кварки); у антикварков заряды противоположны по знаку. Кроме сильного и электромагнитного взаимодействия, кварки участвуют в слабом взаимодействии.
- Лептоны не участвуют в сильном взаимодействии. Их античастицы — антилептоны (античастица электрона называется позитрон по историческим причинам). Существуют лептоны шести ароматов:
Подробнее 
, 
...
, 
...| Поколение | Заряженный лептон / античастица | Нейтрино / антинейтрино | ||||||||
| Название | Символ | Электрический заряд (e) | Масса (МэВ) | Название | Символ | Электрический заряд (e) | Масса (МэВ) | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Электрон / Позитрон | −1 / +1 | 0,511 | Электронное нейтрино / Электронное антинейтрино | 0 | < 0,0000022[15] | ||||
| 2 | Мюон | −1 / +1 | 105,66 | Мюонное нейтрино / Мюонное антинейтрино | 0 | < 0,17[15] | ||||
| 3 | Тау-лептон | −1 / +1 | 1776,99 | Тау-нейтрино / тау-антинейтрино | 0 | < 15,5[15] | ||||
Remove ads
До XVII века фундаментальными частицами считались 4 стихии/элемента[16].
До начала XX века фундаментальными частицами считались атомы[17]. Далее фундаментальными частицами стали считать атомное ядро и электрон[18]. Далее было открыто, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов и они стали считаться фундаментальными, а не ядро[19]. Потом было открыто, что протоны и нейтроны состоят из кварков[20].
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
Remove ads