ذرات بنیادی ماده در زمان ما در مورد درک حرکت ماده، توانایی آن برای خودسازی، و همچنین ارتباط و تعامل اشیاء مادی در علوم طبیعی مدرن

در مورد درک حرکت ماده، توانایی آن در خودسازی، و همچنین ارتباط و تعامل اشیاء مادی در علوم طبیعی مدرن

Tsyupka V. P.

ایالت خودمختار فدرال موسسه تحصیلیبالاتر آموزش حرفه ای"ملی ایالت بلگورود دانشگاه تحقیقاتی(دانشگاه تحقیقات ملی "BelSU")

1. حرکت ماده

«یک خاصیت لاینفک ماده حرکت است» 1 که شکلی از وجود ماده است و در هر یک از تغییرات آن ظاهر می شود. از تخلّق ناپذیری و زوال ناپذیری ماده و صفات آن، از جمله حرکت، برمی آید که حرکت جوهری از ابد وجود دارد و در قالب مظاهر آن بی نهایت متنوع است.

وجود هر شیء مادی در حرکت آن، یعنی در هر تغییری که با آن رخ می دهد، متجلی می شود. در طول تغییر، برخی از ویژگی های جسم مادی همیشه تغییر می کند. از آنجایی که مجموع تمام خصوصیات یک شی مادی، مشخص کننده قطعیت، فردیت و ویژگی آن در یک لحظه خاص از زمان، با وضعیت آن مطابقت دارد، معلوم می شود که حرکت یک شی مادی با تغییر در حالات آن همراه است. . تغییر در خواص می تواند تا آنجا پیش رود که یک شی مادی می تواند به شیء مادی دیگر تبدیل شود. «اما یک جسم مادی هرگز نمی تواند به یک خاصیت تبدیل شود» (مثلاً جرم، انرژی)، و «یک خاصیت به یک شیء مادی» 2، زیرا فقط ماده متحرک می تواند جوهری در حال تغییر باشد. در علوم طبیعی به حرکت ماده پدیده طبیعی نیز می گویند. پدیده طبیعی).

معلوم است که «بدون حرکت هیچ ماده ای وجود ندارد» 3 همانطور که بدون ماده حرکتی وجود ندارد.

حرکت ماده را می توان به صورت کمی بیان کرد. معیار کمی جهانی حرکت ماده و همچنین هر جسم مادی انرژی است که بیانگر فعالیت ذاتی ماده و هر جسم مادی است. از این رو انرژی یکی از خواص ماده متحرک است و انرژی نمی تواند خارج از ماده و جدا از آن باشد. انرژی رابطه ای معادل با جرم دارد. در نتیجه، جرم می تواند نه تنها مقدار یک ماده، بلکه میزان فعالیت آن را نیز مشخص کند. از آنجایی که حرکت ماده ازلی وجود دارد و در شکل مظاهر آن بی نهایت متنوع است، به طور اجتناب ناپذیری نتیجه می گیرد که انرژی که از نظر کمی حرکت ماده را مشخص می کند، ازلی (آفریده و زوال ناپذیر) نیز وجود دارد و در شکل بی نهایت متنوع است. از مظاهر آن "بنابراین، انرژی هرگز ناپدید نمی شود یا دوباره ظاهر نمی شود، بلکه فقط از نوعی به نوع دیگر تبدیل می شود" 1 مطابق با تغییر در انواع حرکت.

انواع (اشکال) حرکت ماده مشاهده می شود. آنها را می توان با در نظر گرفتن تغییرات در خواص اشیاء مادی و ویژگی های تأثیر آنها بر یکدیگر طبقه بندی کرد.

حرکت خلاء فیزیکی (میدان های بنیادی آزاد در حالت عادی) به این واقعیت ختم می شود که دائماً در جهات مختلف از تعادل خود کمی منحرف می شود، گویی "میلرزد". در نتیجه چنین تحریکات خود به خودی کم انرژی (انحراف، اختلالات، نوسانات) ذرات مجازی تشکیل می شوند که بلافاصله در خلاء فیزیکی حل می شوند. این کمترین حالت انرژی (پایه) یک خلاء فیزیکی متحرک است، انرژی آن نزدیک به صفر است. اما یک خلاء فیزیکی می‌تواند برای مدتی در مکانی به حالت هیجان‌انگیز تبدیل شود که مشخصه آن مقدار زیادی انرژی است. با چنین برانگیختگی های پر انرژی (انحراف، اختلالات، نوسانات) خلاء فیزیکی، ذرات مجازی می توانند ظاهر خود را کامل کنند و سپس ذرات بنیادی واقعی از خلاء فیزیکی خارج شوند. انواع متفاوت، و، به عنوان یک قاعده، به صورت جفت (دارای شارژ الکتریکیبه شکل یک ذره و ضد ذره با بارهای الکتریکی با علائم متضاد، به عنوان مثال، به شکل یک جفت الکترون-پوزیترون).

برانگیختگی‌های کوانتومی منفرد میدان‌های بنیادی آزاد مختلف، ذرات بنیادی هستند.

میدان های بنیادی فرمیون (اسپینور) می توانند 24 فرمیون (6 کوارک و 6 آنتی کوارک، و همچنین 6 لپتون و 6 آنتی لپتون) تولید کنند که به سه نسل (خانواده) تقسیم می شوند. در نسل اول، کوارک های بالا و پایین (و آنتی کوارک ها)، و همچنین لپتون ها، یک الکترون و یک نوترینوی الکترونی (و یک پوزیترون با یک پادنوترینوی الکترونی)، ماده معمولی (و پاد ماده به ندرت کشف شده) را تشکیل می دهند. در نسل دوم، کوارک‌های جذاب و عجیب (و آنتی‌کوارک‌ها)، و همچنین لپتون‌ها، میون و میون نوترینو (و آنتی‌میون با آنتی‌نوترینوی میون) که جرم بیشتری دارند (بار گرانشی بزرگ‌تر) وجود دارند. در نسل سوم کوارک های واقعی و جذاب (و آنتی کوارک ها) و همچنین لپتون های تاون و تاون نوترینو (و آنتی تان با آنتی نوترینو تاون) وجود دارند. فرمیون های نسل دوم و سوم در تشکیل ماده معمولی شرکت نمی کنند، ناپایدار هستند و با تشکیل فرمیون های نسل اول تحلیل می روند.

میدان های بنیادی بوزونی (گیج) می توانند 18 نوع بوزون تولید کنند: میدان گرانشی - گراویتون ها، میدان الکترومغناطیسی - فوتون ها، میدان برهمکنش ضعیف - 3 نوع "ویون" 1، میدان گلوئون - 8 نوع گلوئون، میدان هیگز - 5 نوع هیگز. بوزون ها

یک خلاء فیزیکی در یک حالت به اندازه کافی پرانرژی (برانگیخته) قادر است بسیاری از ذرات بنیادی با انرژی قابل توجهی را به شکل یک جهان کوچک تولید کند.

برای ماده ریزجهان، حرکت به زیر کاهش می یابد:

به گسترش، برخورد و تبدیل ذرات بنیادی به یکدیگر؛

تشکیل هسته های اتمی از پروتون ها و نوترون ها، حرکت، برخورد و تغییر آنها.

تشکیل اتم ها از هسته اتم و الکترون ها، حرکت، برخورد و تغییر آنها، از جمله پرش الکترون ها از یک مدار اتمی به مدار دیگر و جدا شدن آنها از اتم ها، افزودن الکترون های اضافی.

تشکیل مولکول‌ها از اتم‌ها، حرکت، برخورد و تغییر آنها، از جمله افزودن اتم‌های جدید، آزاد شدن اتم‌ها، جایگزینی برخی اتم‌ها با برخی دیگر، و تغییر ترتیب اتم‌ها نسبت به یکدیگر در یک مولکول.

برای جوهر دنیای ماکرو و دنیای مگا، حرکت به جابجایی، برخورد، تغییر شکل، تخریب، یکپارچگی اجسام مختلف و همچنین به متنوع ترین تغییرات آنها ختم می شود.

اگر حرکت یک جسم مادی (میدان کوانتیزه یا جسم مادی) تنها با تغییر در آن همراه باشد مشخصات فیزیکیبه عنوان مثال، فرکانس یا طول موج برای یک میدان کوانتیزه، سرعت لحظه ای، دما، بار الکتریکی برای یک جسم مادی، سپس چنین حرکتی به عنوان شکل فیزیکی نامیده می شود. اگر حرکت یک جسم مادی با تغییر در خواص شیمیایی آن، به عنوان مثال، حلالیت، اشتعال پذیری، اسیدیته همراه باشد، چنین حرکتی به عنوان یک شکل شیمیایی طبقه بندی می شود. اگر حرکت مربوط به تغییرات در اجرام مگا جهان (اجرای کیهانی) باشد، چنین حرکتی به عنوان یک شکل نجومی طبقه بندی می شود. اگر حرکت مربوط به تغییرات در اشیاء پوسته های اعماق زمین (داخل زمین) باشد، چنین حرکتی به عنوان یک شکل زمین شناسی طبقه بندی می شود. اگر حرکت مربوط به تغییرات در اشیاء پوسته جغرافیایی باشد که تمام پوسته های سطحی زمین را متحد می کند، چنین حرکتی به عنوان یک شکل جغرافیایی طبقه بندی می شود. حرکت اجسام زنده و سیستم های آنها در قالب تظاهرات مختلف زندگی آنها به عنوان اشکال بیولوژیکی طبقه بندی می شود. جابجایی اشیاء مادی، همراه با تغییر در خصوصیات اجتماعی مهم با مشارکت اجباری انسان، به عنوان مثال، استخراج سنگ آهن و تولید آهن و فولاد، کشت چغندر قند و تولید شکر، طبقه بندی می شود. به عنوان یک شکل اجتماعی تعیین شده از جنبش.

حرکت هر شیء مادی را نمی توان همیشه به یک شکل نسبت داد. پیچیده و متنوع است. حتی حرکت فیزیکی ذاتی اجسام مادی از میدان کوانتیزه تا اجسام می تواند چندین شکل را شامل شود. به عنوان مثال، برخورد الاستیک (برخورد) دو مواد جامددر قالب توپ های بیلیارد شامل تغییر موقعیت توپ ها در طول زمان نسبت به یکدیگر و میز و چرخش توپ ها و اصطکاک توپ ها روی سطح میز و هوا و حرکت ذرات هر توپ و تغییر عملاً برگشت پذیر در شکل توپ ها در هنگام برخورد الاستیک و تبادل انرژی جنبشی با تبدیل جزئی آن به انرژی داخلی توپ در هنگام برخورد کشسان و انتقال حرارت بین توپ ها، هوا و سطح جدول و فروپاشی احتمالی رادیواکتیو هسته ایزوتوپ های ناپایدار موجود در توپ ها و نفوذ نوترینوهای پرتو کیهانی از طریق توپ ها و غیره. با توسعه مواد و ظهور مواد شیمیایی، نجومی، زمین شناسی، جغرافیایی، بیولوژیکی و اجتماعی اشیاء، اشکال حرکت پیچیده تر و متنوع تر می شوند. بنابراین، در حرکت شیمیایی می توان هم اشکال فیزیکی حرکت و هم از نظر کیفی جدید را دید که قابل تقلیل به اشکال فیزیکی و شیمیایی نیستند. در حرکت اجسام نجومی، زمین شناسی، جغرافیایی، بیولوژیکی و تعیین شده اجتماعی، می توان هم اشکال حرکت فیزیکی و شیمیایی و هم از نظر کیفی جدید، غیرقابل تقلیل به فیزیکی و شیمیایی، به ترتیب نجومی، زمین شناسی، جغرافیایی، بیولوژیکی یا اجتماعی را مشاهده کرد. اشکال تعیین شده حرکت در عین حال، اشکال پایین حرکت ماده در اجسام مادی با درجات مختلف پیچیدگی تفاوتی ندارند. به عنوان مثال، حرکت فیزیکی ذرات بنیادی، هسته‌های اتم و اتم‌ها در میان اجرام مادی نجومی، زمین‌شناسی، جغرافیایی، بیولوژیکی یا اجتماعی تعیین‌شده تفاوتی ندارد.

در مطالعه اشکال پیچیده حرکت باید از دو افراط پرهیز کرد. اولاً، مطالعه یک شکل پیچیده حرکت را نمی توان به اشکال ساده حرکت تقلیل داد؛ یک شکل پیچیده حرکت را نمی توان از شکل های ساده استخراج کرد. به عنوان مثال، حرکت بیولوژیکی را نمی توان تنها از اشکال فیزیکی و شیمیایی حرکت استخراج کرد، در حالی که خود اشکال بیولوژیکی حرکت را نادیده گرفت. و ثانیاً، شما نمی توانید خود را محدود به مطالعه اشکال پیچیده حرکت کنید و موارد ساده را نادیده بگیرید. به عنوان مثال، مطالعه حرکت بیولوژیکی به خوبی تکمیل کننده بررسی اشکال فیزیکی و شیمیایی حرکت است که در این مورد ظاهر می شود.

2. توانایی ماده برای توسعه خود

همانطور که مشخص است، خود تکاملی ماده، و ماده قادر به توسعه خود است، با پیچیدگی گام به گام خود به خود، جهت دار و غیرقابل برگشت اشکال ماده متحرک مشخص می شود.

رشد خود به خودی ماده به این معنی است که فرآیند پیچیده شدن تدریجی اشکال ماده متحرک به خودی خود و به طور طبیعی بدون مشارکت هیچ نیروی غیرطبیعی یا ماوراء طبیعی خالق به دلایل درونی و طبیعی رخ می دهد.

جهت خودسازی ماده به معنای نوعی کانالیزه کردن روند پیچیده شدن تدریجی اشکال ماده متحرک از شکلی است که قبلاً وجود داشته به شکل دیگری که بعداً ظاهر شده است: برای هر شکل جدیدی از ماده متحرک می توان شکل قبلی را یافت. شکلی از ماده متحرک که منشأ آن را به وجود آورده است، و بالعکس، برای هر شکل قبلی از ماده متحرک، می توان شکل جدیدی از ماده متحرک را یافت که از آن برخاسته است. علاوه بر این، شکل قبلی ماده متحرک همیشه قبل از شکل جدید ماده متحرک که از آن برخاسته وجود داشته است، شکل قبلی همیشه قدیمی‌تر از شکل جدیدی است که از آن پدید آمده است. به لطف کانالی شدن خود-توسعه ماده متحرک، مجموعه ای عجیب از پیچیدگی تدریجی اشکال آن به وجود می آید که نشان می دهد در کدام جهت و همچنین از طریق کدام شکل های میانی (انتقالی) رفته است. توسعه تاریخینوعی ماده متحرک

برگشت ناپذیری خود-توسعه ماده به این معنی است که روند پیچیده شدن تدریجی اشکال ماده متحرک نمی تواند در جهت معکوس و به عقب حرکت کند: شکل جدیدی از ماده متحرک نمی تواند شکل قبلی ماده متحرک را ایجاد کند که از آن خارج شود. بوجود آمد، اما می تواند به شکل قبلی برای اشکال جدید تبدیل شود. و اگر ناگهان معلوم شود که هر شکل جدیدی از ماده متحرک بسیار شبیه به یکی از اشکال قبل از آن است، این بدان معنا نیست که ماده متحرک در جهت مخالف شروع به رشد خود کرد: شکل قبلی ماده متحرک خیلی زودتر ظاهر شد. و شکل جدید ماده متحرک، حتی و بسیار شبیه به آن، بسیار دیرتر ظاهر شد و اگرچه مشابه است، اما اساساً شکلی از ماده متحرک متفاوت است.

3. ارتباط و تعامل اشیاء مادی

خواص ذاتی ماده اتصال و فعل و انفعال است که عامل حرکت آن است. از آنجا که اتصال و فعل و انفعال علت حرکت جوهری است، بنابراین اتصال و تعامل مانند حرکت، جهانی است، یعنی ذاتی همه اشیای مادی، صرف نظر از ماهیت، منشأ و پیچیدگی آنها. همه پدیده ها در جهان مادی (به معنای شرطی شدن) توسط پیوندها و فعل و انفعالات طبیعی مادی و همچنین قوانین عینی طبیعت تعیین می شوند که الگوهای ارتباط و تعامل را منعکس می کنند. از این نظر، هیچ چیز ماوراء طبیعی و مطلقاً مخالف ماده در جهان وجود ندارد.» 1 فعل و انفعال، مانند حرکت، شکلی از وجود (وجود) ماده است.

وجود همه اشیای مادی در کنش متقابل متجلی می شود. وجود هر شیء مادی به این معناست که به نحوی خود را در ارتباط با سایر اشیاء مادی، تعامل با آنها، در پیوندها و روابط عینی با آنها نشان دهد. اگر یک ماده فرضی «شی ء که به هیچ وجه در رابطه با برخی دیگر از اشیاء مادی ظاهر نمی شود، به هیچ وجه با آنها ارتباط برقرار نمی کند، با آنها تعامل نمی کند، آنگاه «برای این اشیاء مادی دیگر وجود نخواهد داشت. اما فرض ما در مورد او نیز نمی تواند بر اساس چیزی باشد، زیرا به دلیل عدم تعامل ما اطلاعاتی در مورد او صفر خواهیم داشت. 2

کنش متقابل فرآیند تأثیر متقابل برخی از اشیاء مادی بر برخی دیگر با تبادل انرژی است. برهم کنش اجسام مادی می تواند مستقیم باشد، مثلاً به صورت برخورد (ضربه) دو جسم جامد. یا ممکن است از راه دور اتفاق بیفتد. در این مورد، تعامل اجسام مادی توسط میدان های بنیادی بوزونی (گیج) مرتبط با آنها تضمین می شود. تغییر در یک جسم مادی باعث تحریک (انحراف، اغتشاش، نوسان) میدان بنیادی بوزونی (گیج) مربوط به آن می شود و این تحریک به شکل موجی با سرعت محدودی که از سرعت نور در خلاء تجاوز نمی کند منتشر می شود. (تقریباً 300 هزار کیلومتر/ با). برهم کنش اجسام مادی در فاصله، با توجه به مکانیسم انتقال میدان کوانتومی انتقال برهمکنش، ماهیت تبادلی دارد، زیرا ذرات حامل برهمکنش را به شکل کوانتوم های میدان بنیادی بوزونی (گیج) مربوطه منتقل می کنند. بوزون های مختلف، به عنوان ذرات حامل برهمکنش، برانگیختگی (انحراف، اغتشاش، نوسانات) میدان های بنیادی بوزونی (گیج) متناظر هستند: در حین انتشار و جذب توسط یک جسم مادی واقعی و در حین انتشار مجازی هستند.

به نظر می رسد که در هر صورت، تعامل اشیاء مادی، حتی در فاصله، یک عمل کوتاه برد است، زیرا بدون هیچ شکاف یا خلأ انجام می شود.

برهم کنش یک ذره با یک پاد ذره یک ماده با نابودی آنها، یعنی تبدیل آنها به میدان اساسی فرمیون (اسپینور) مربوطه همراه است. در این حالت، جرم آنها (انرژی گرانشی) به انرژی میدان بنیادی فرمیونی (اسپینر) مربوطه تبدیل می شود.

ذرات مجازی خلاء فیزیکی برانگیخته (انحراف، مزاحم، "لرزان") می توانند با ذرات واقعی تعامل داشته باشند، گویی آنها را در بر گرفته و به شکل فوم کوانتومی همراهی می کنند. به عنوان مثال، در نتیجه برهم کنش الکترون های یک اتم با ذرات مجازی خلاء فیزیکی، تغییر خاصی در سطوح انرژی آنها در اتم ها رخ می دهد و خود الکترون ها حرکات نوسانی را با دامنه کمی انجام می دهند.

چهار نوع برهمکنش اساسی وجود دارد: گرانشی، الکترومغناطیسی، ضعیف و قوی.

"برهم کنش گرانشی خود را در جاذبه متقابل ... اجسام مادی که جرم دارند" 1 در حالت سکون، یعنی اجسام مادی در هر فاصله زیاد، ظاهر می شود. فرض بر این است که خلاء فیزیکی برانگیخته، که بسیاری از ذرات بنیادی را تولید می‌کند، می‌تواند دافعه گرانشی را نشان دهد. برهمکنش گرانشی توسط گرانتون های میدان گرانشی انجام می شود. میدان گرانشی اجسام و ذرات را با جرم ساکن به هم متصل می کند. برای انتشار یک میدان گرانشی به شکل امواج گرانشی (گراویتون های مجازی) به محیطی نیاز نیست. برهمکنش گرانشی از نظر قدرت ضعیف‌ترین است، بنابراین در جهان خرد به دلیل ناچیز بودن توده‌های ذرات ناچیز است؛ در دنیای ماکرو جهان تجلی آن محسوس است و مثلاً باعث سقوط اجسام به زمین و در مگا جهان می‌شود. به دلیل وجود توده‌های عظیم اجسام در جهان بزرگ نقش اصلی را ایفا می‌کند و به عنوان مثال، چرخش ماه و ماهواره‌های مصنوعی را به دور زمین تضمین می‌کند. تشکیل و حرکت سیارات، سیارات، دنباله دارها و دیگر اجرام در منظومه شمسی و یکپارچگی آن؛ شکل‌گیری و حرکت ستارگان در کهکشان‌ها - سیستم‌های ستاره‌ای غول‌پیکر، از جمله تا صدها میلیارد ستاره، که با گرانش متقابل و منشا مشترک و همچنین یکپارچگی آنها به هم متصل شده‌اند. یکپارچگی خوشه‌های کهکشانی - سیستم‌های کهکشان‌هایی با فاصله نسبتاً نزدیک که توسط نیروهای گرانشی به هم متصل شده‌اند. یکپارچگی متا کهکشان - سیستم همه خوشه های کهکشانی شناخته شده که توسط نیروهای گرانشی به هم متصل شده اند، به عنوان بخشی مورد مطالعه از کیهان، یکپارچگی کل جهان. برهمکنش گرانشی غلظت ماده پراکنده در کیهان و گنجاندن آن در چرخه های توسعه جدید را تعیین می کند.

"برهمکنش الکترومغناطیسی توسط بارهای الکتریکی ایجاد می شود و توسط فوتون های میدان الکترومغناطیسی در هر فواصل بزرگی منتقل می شود." میدان الکترومغناطیسی اجسام و ذرات دارای بار الکتریکی را به هم متصل می کند. علاوه بر این، بارهای الکتریکی ساکن فقط توسط مؤلفه الکتریکی میدان الکترومغناطیسی به شکل متصل می شوند میدان الکتریکیو بارهای الکتریکی متحرک توسط هر دو مؤلفه الکتریکی و مغناطیسی میدان الکترومغناطیسی به یکدیگر متصل می شوند. برای انتشار یک میدان الکترومغناطیسی به شکل امواج الکترومغناطیسی، هیچ وسیله اضافی مورد نیاز نیست، زیرا "یک میدان مغناطیسی متغیر یک میدان الکتریکی متناوب ایجاد می کند، که به نوبه خود منبع یک میدان مغناطیسی متناوب است" 2. «برهم کنش الکترومغناطیسی می تواند خود را هم به صورت جاذبه (بین بارهای غیرمشابه) و هم به صورت دافعه (بین» 3 مانند بارها نشان دهد. برهم کنش الکترومغناطیسی بسیار قوی تر از برهمکنش گرانشی است. هم در عالم صغیر و هم در عالم کلان و مگاجهان خود را نشان می دهد، اما نقش رهبری در عالم کلان متعلق به آن است. برهمکنش الکترومغناطیسی برهمکنش الکترون ها با هسته را تضمین می کند. برهم کنش بین اتمی و بین مولکولی الکترومغناطیسی است، به لطف آن، به عنوان مثال، مولکول ها وجود دارند و انجام می شوند. فرم شیمیاییحرکات ماده، اجسام وجود دارند و توسط آنها تعیین می شوند حالت های تجمعکشش، اصطکاک، کشش سطحی مایع، عملکردهای بینایی. بنابراین، برهمکنش الکترومغناطیسی پایداری اتم ها، مولکول ها و اجسام ماکروسکوپی را تضمین می کند.

ذرات بنیادی که دارای جرم سکون هستند در برهمکنش ضعیف شرکت می کنند؛ این ذرات توسط "ویون های" 4 میدان سنج حمل می شوند. میدان های برهمکنش ضعیف ذرات بنیادی مختلف را با جرم سکون متصل می کند. اندرکنش ضعیف بسیار ضعیف تر از نیروی الکترومغناطیسی، اما قوی تر از نیروی گرانشی است. به دلیل عملکرد کوتاه خود، خود را فقط در عالم کوچک نشان می دهد، به عنوان مثال، اکثریت خود تجزیه ذرات بنیادی را ایجاد می کند (به عنوان مثال، یک نوترون آزاد با مشارکت یک بوزون گیج بار منفی به یک پروتون تجزیه می شود. ، الکترون و الکترون پادنوترینو، گاهی اوقات این نیز یک فوتون تولید می کند)، برهمکنش نوترینوها با بقیه ماده.

برهم کنش قوی خود را در جاذبه متقابل هادرون ها نشان می دهد که شامل ساختارهای کوارکی، به عنوان مثال، مزون های دو کوارکی و نوکلئون های سه کوارکی می شود. توسط گلوئون های میدان گلوئونی منتقل می شود. میدان های گلوئون هادرون ها را به هم متصل می کنند. این قوی ترین برهمکنش است، اما به دلیل عملکرد کوتاه آن، فقط در عالم کوچک ظاهر می شود، به عنوان مثال، اتصال کوارک ها در نوکلئون ها، اتصال نوکلئون ها در هسته های اتمی، تضمین پایداری آنها. برهم کنش قوی 1000 برابر قوی تر از برهمکنش الکترومغناطیسی است و اجازه نمی دهد پروتون های باردار مشابهی که در هسته متحد شده اند به دور بروند. واکنش های گرما هسته ای که در آن چندین هسته در یک هسته با هم ترکیب می شوند، به دلیل برهم کنش قوی امکان پذیر است. طبیعی راکتورهای حرارتیستاره هایی هستند که همه چیز را خلق می کنند عناصر شیمیاییسنگین تر از هیدروژن هسته‌های چند هسته‌ای سنگین ناپایدار می‌شوند و شکافت می‌شوند، زیرا اندازه آنها از فاصله‌ای که در آن برهمکنش قوی خود را نشان می‌دهد بیشتر است.

"در نتیجه تحقیقات تجربیفعل و انفعالات ذرات بنیادی ... کشف شد که در انرژی های برخورد زیاد پروتون ها - حدود 100 گیگا ولت - ... برهمکنش های ضعیف و الکترومغناطیسی تفاوتی ندارند - آنها را می توان به عنوان یک برهمکنش الکتریکی ضعیف در نظر گرفت. 1 فرض بر این است که "در انرژی 10 15 گیگا ولت آنها توسط یک برهمکنش قوی به هم می پیوندند، و در" 2 "انرژی های برهم کنش ذرات حتی بالاتر (تا 10 19 گیگا ولت) یا در دمای بسیار بالای ماده، همه چهار برهمکنش اساسی با قدرت یکسان مشخص می شوند، یعنی یک تعامل را نشان می دهند» 3 در قالب یک «ابر قدرت». شاید چنین شرایط پرانرژی در آغاز توسعه کیهان وجود داشته باشد که از خلاء فیزیکی بیرون آمده است. در فرآیند انبساط بیشتر کیهان، همراه با سرد شدن سریع ماده حاصل، برهمکنش انتگرالی ابتدا به الکتروضعیف، گرانشی و قوی تقسیم شد و سپس برهمکنش الکتروضعیف به الکترومغناطیسی و ضعیف، یعنی به چهار اساساً متفاوت تقسیم شد. فعل و انفعالات.

کتابشناسی - فهرست کتب:

کارپنکوف، اس.خ. مفاهیم اساسی علوم طبیعی [متن]: کتاب درسی. کتابچه راهنمای دانشگاه ها / S. K. Karpenkov. – ویرایش دوم، بازبینی شده. و اضافی – م.: پروژه آکادمیک، 1381. – 368 ص.

مفاهیم علوم طبیعی مدرن [متن]: کتاب درسی. برای دانشگاه ها / اد. V. N. Lavrinenko، V. P. Ratnikova. – ویرایش سوم، بازبینی شده. و اضافی – M.: UNITY-DANA, 2005. – 317 p.

مسائل فلسفی علوم طبیعی [متن]: کتاب درسی. راهنما برای دانشجویان کارشناسی ارشد و دانشجویان فلسفه. و طبیعی جعلی un-tov / اد. S. T. Melyukhina. - م.: دانشکده تحصیلات تکمیلی، 1985. – 400 ص.

Tsyupka، V.P. تصویر علمی طبیعی جهان: مفاهیم علوم طبیعی مدرن [متن]: کتاب درسی. کمک هزینه / V. P. Tsyupka. – بلگورود: IPK NRU “BelSU”, 2012. – 144 p.

Tsyupka, V. P. مفاهیم فیزیک مدرن که تصویر فیزیکی مدرن جهان را تشکیل می دهد [منبع الکترونیکی] // آرشیو الکترونیکی علمی آکادمی روسیهعلوم طبیعی: مکاتبه. الکترون علمی conf. "مفاهیم علوم طبیعی مدرن یا تصویر علمی طبیعی جهان" URL: http://site/article/6315( ارسال شده: 10/31/2011)

یاندکس. لغت نامه ها آدرس [منبع الکترونیکی]: http://slovari.yandex.ru/

1کارپنکوف اس.خ.مفاهیم اولیه علوم طبیعی. M. پروژه دانشگاهی. 2002. ص 60.

2 مسائل فلسفی علوم طبیعی. M. مدرسه عالی. 1985. ص 181.

3کارپنکوف اس.خ.مفاهیم پایه علوم طبیعی ... ص 60.

1کارپنکوف اس.خ.مفاهیم پایه علوم طبیعی ... ص ۷۹.

1کارپنکوف اس.خ.

1مسائل فلسفی علوم طبیعی ... ص 178.

2همانجا ص 191.

1کارپنکوف اس.خ.مفاهیم پایه علوم طبیعی ... ص ۶۷.

1کارپنکوف اس.خ.مفاهیم پایه علوم طبیعی ... ص ۶۸.

3مسائل فلسفی علوم طبیعی ... ص 195.

4کارپنکوف اس.خ.مفاهیم پایه علوم طبیعی ... ص ۶۹.

1کارپنکوف اس.خ.مفاهیم پایه علوم طبیعی ... ص 70.

2 مفاهیم علوم طبیعی مدرن. M. UNITY-DANA. 2005. ص 119.

3کارپنکوف اس.خ.مفاهیم پایه علوم طبیعی ... ص ۷۱.

Tsyupka V.P. در مورد درک حرکت ماده، توانایی آن در خودسازی، و همچنین ارتباط و تعامل اشیاء مادی در علوم طبیعی مدرن // آرشیو الکترونیکی علمی.
آدرس اینترنتی: (تاریخ دسترسی: 2020/03/17).

± 1 1 80,4 تعامل ضعیف Z 0 0 1 91,2 تعامل ضعیف گلوئون 0 1 0 تعامل قوی بوزون هیگز 0 0 ≈125.09±0.24 جرم بی اثر

نسل		کوارک های با بار (+2/3)				کوارک های با بار (-1/3)
			نماد کوارک/آنتی کوارک	جرم (MeV)		نام / طعم کوارک / آنتی کوارک	نماد کوارک/آنتی کوارک	جرم (MeV)
1		u-quark (up-quark) / anti-u-quark	$u\; /\; \backslash ،\; \backslash overline(u)$	از 1.5 تا 3		d-quark (down-quark) / anti-d-quark	$d\; /\; \backslash ،\; \backslash overline(d)$	0.07±4.79
2		سی کوارک (جذاب کوارک) / ضد سی کوارک	$c\; /\; \backslash ،\; \backslash overline(c)$	90 ± 1250		s-quark (کوارک عجیب) / anti-s-quark	$s\; /\; \backslash ،\; \backslash overline(s)$	25 ± 95
3		تی کوارک (بالا کوارک) / ضد تی کوارک	$t\; /\; \backslash ،\; \backslash overline(t)$	174 200 ± 3300		ب-کوارک (پایین-کوارک) / ضد ب-کوارک	$b\; /\; \backslash ،\; \backslash overline(b)$	70±4200

همچنین ببینید

نظری در مورد مقاله ذره بنیادی بنویسید

یادداشت

پیوندها

• S. A. Slavatinsky// موسسه فیزیک و فناوری مسکو (Dolgoprudny، منطقه مسکو)
• Slavatinsky S.A. // SOZH، 2001، شماره 2، ص. 62–68 بایگانی web.archive.org/web/20060116134302/journal.issep.rssi.ru/annot.php?id=S1176
• // nuclphys.sinp.msu.ru
• // second-physics.ru
• //physics.ru
• // nature.web.ru
• // nature.web.ru
• // nature.web.ru

اساسی ذرات کامپوزیت ذرات اتصالات اساسی و/یا ذرات مرکب منظم غیر معمول دیگر طبقه بندی ها ذرات

گزیده ای که ذره بنیادی را توصیف می کند

روز بعد دیر از خواب بیدار شد. او با تجدید تأثیرات گذشته، اول از همه به یاد آورد که امروز باید خود را به امپراتور فرانتس معرفی کند، به یاد وزیر جنگ، آجودان مؤدب اتریشی، بیلیبین و گفتگوی عصر دیروز افتاد. کاملا پوشیده لباس فرمکه مدتها بود آن را نپوشیده بود، برای سفر به قصر، سرحال، سرزنده و خوش تیپ، با بازوی بسته وارد دفتر بیلیبین شد. چهار نفر از آقایان هیئت دیپلماتیک در دفتر بودند. بولکونسکی با شاهزاده ایپولیت کوراگین که منشی سفارت بود آشنا بود. بیلیبین او را به دیگران معرفی کرد.
آقایانی که از بیلیبین دیدن کردند، افراد سکولار، جوان، ثروتمند و شاداب، هم در وین و هم در اینجا حلقه جداگانه ای تشکیل دادند که بیلیبین که رئیس این حلقه بود، آن را لس nftres نامید. این حلقه که تقریباً منحصراً از دیپلمات ها تشکیل شده بود، ظاهراً منافع خاص خود را داشت که ربطی به جنگ و سیاست، منافع جامعه عالی، روابط با زنان خاص و جنبه روحانی خدمت نداشت. ظاهراً این آقایان با کمال میل شاهزاده آندری را به عنوان یکی از اعضای خود پذیرفتند (افتخاری که به تعداد کمی انجام دادند). از روی ادب و به عنوان موضوعی برای ورود به گفتگو، از او سؤالات متعددی در مورد ارتش و نبرد پرسیده شد و گفتگو دوباره به شوخی ها و شایعات ناسازگار و شاد تبدیل شد.
یکی از آنها به شکست یکی از دیپلمات‌های همکارش گفت: «اما به‌ویژه خوب است، آنچه که به‌ویژه خوب است این است که صدراعظم مستقیماً به او گفت که انتصابش به لندن یک ترفیع است و او باید از این نظر به قضیه نگاه کند». آیا هیکل او را همزمان می بینید؟...
اما بدتر از آن، آقایان، من به شما کوراگین می دهم: آن مرد در بدبختی است، و این دون خوان، این مرد وحشتناک، از آن سوء استفاده می کند!
شاهزاده هیپولیت روی صندلی ولتر دراز کشیده بود و پاهایش روی بازو روی هم قرار گرفته بود. او خندید.
او گفت: "Parlez moi de ca، [بیا، بیا]."
- اوه، دون خوان! ای مار! - صداها شنیده شد.
بیلیبین رو به شاهزاده آندری کرد: «تو نمی‌دانی، بولکونسکی، که تمام وحشت ارتش فرانسه(تقریباً گفتم - ارتش روسیه) - هیچ چیز در مقایسه با آنچه این مرد بین زنان انجام داد.
شاهزاده هیپولیت گفت: "La femme est la compagne de l"homme، [یک زن دوست مرد است]،" و شروع به نگاه کردن از لاگنت به پاهای بلند شده خود کرد.
بیلیبین و ما از خنده منفجر شدند و به چشمان ایپولیت نگاه کردند. شاهزاده آندری دید که این ایپولیت، که او (باید اعتراف می کرد) تقریباً به همسرش حسادت می کرد، در این جامعه یک بوفه است.
بیلیبین به آرامی به بولکونسکی گفت: "نه، من باید با شما با کوراگین رفتار کنم." - وقتی از سیاست صحبت می کند جذاب است، باید این اهمیت را ببینید.
او در کنار هیپولیتوس نشست و در حالی که چین های روی پیشانی خود جمع کرد، با او در مورد سیاست گفتگو کرد. شاهزاده آندری و دیگران هر دو را محاصره کردند.
هیپولیت شروع کرد و به همه نگاه کرد: "Le cabinet de Berlin ne peut pas exprimer un sentiment d" alliance، "sans exprimer... comme dans sa derieniere note... vous comprenez... vous comprenez... et puis. si sa Majeste l"Empereur ne deroge pas au principe de notre alliance... [کابینه برلین نمی تواند نظر خود را در مورد اتحاد بدون بیان بیان کند... همانطور که در یادداشت آخرش... می فهمی... می فهمی.. با این حال، اگر اعلیحضرت امپراتور جوهر اتحاد ما را تغییر ندهد...]
او در حالی که دستش را گرفت به شاهزاده آندری گفت: "Attendez, je n"ai pas fini...." و...» مکث کرد. – On ne pourra pas imputer a la fin de non recevoir notre depeche du 28 noembre. نظر Voila tout cela finira. [صبر کن، من تمام نشده ام. فکر می‌کنم مداخله قوی‌تر از عدم مداخله خواهد بود و... اگر اعزام 28 نوامبر ما پذیرفته نشود، نمی‌توان موضوع را تمام‌شده تلقی کرد. چگونه این همه پایان خواهد یافت؟]
و او دست بولکونسکی را رها کرد و نشان داد که او اکنون کاملاً کارش را تمام کرده است.
بیلیبین که کلاه موهایش روی سرش حرکت می کرد گفت: "Demosthenes, je te reconnais au caillou que tu as cache dans ta bouche d"or! [دموستنس، من تو را از سنگریزه ای که در لب های طلایی خود پنهان کرده ای می شناسم!] لذت .
همه خندیدند. هیپولیتوس بلندتر از همه خندید. او ظاهراً رنج می برد، خفه می شد، اما نتوانست در برابر خنده های وحشیانه ای که صورت همیشه بی حرکتش را دراز می کرد مقاومت کند.
بیلیبین گفت: «خب، آقایان، بولکونسکی مهمان من در خانه و اینجا در برون است، و من می‌خواهم تا آنجا که می‌توانم با او تمام خوشی‌های زندگی را در اینجا پذیرایی کنم.» اگر در برون بودیم، آسان بود. اما اینجا، dans ce vilain trou morave [در این سوراخ بد موراویایی]، دشوارتر است، و من از همه شما کمک می خواهم. Il faut lui faire les honneurs de Brunn. [ما باید برون را به او نشان دهیم.] شما تئاتر را به دست می گیرید، من – جامعه، شما، هیپولیتوس، البته – زنان.
- باید آملی را به او نشان دهیم، او دوست داشتنی است! - گفت یکی از ما نوک انگشتانش را بوسید.
بیلیبین گفت: "به طور کلی، این سرباز تشنه به خون باید به دیدگاه های انسانی تر تبدیل شود."
بولکونسکی در حالی که به ساعتش نگاه می‌کرد، گفت: «بعید است آقایان از مهمان‌نوازی شما استفاده کنم، و حالا وقت آن است که بروم.
- جایی که؟
- به امپراطور.
- در باره! ای ای
- خوب، خداحافظ، بولکونسکی! خداحافظ شاهزاده؛ صداهایی شنیده شد: «زودتر برای شام بیا». - ما از شما مراقبت می کنیم.
بیلیبین با همراهی بولکونسکی تا سالن جلویی گفت: "سعی کنید تا آنجا که ممکن است نظم در تحویل آذوقه ها و مسیرها را هنگام صحبت با امپراتور تحسین کنید."
بولکونسکی با لبخند پاسخ داد: "و من می خواهم تعریف کنم، اما نمی توانم، آنقدر که می دانم."
- خب در کل تا جایی که ممکنه صحبت کن. اشتیاق او مخاطبان است. اما او خودش دوست ندارد صحبت کند و نمی داند چگونه، همانطور که خواهید دید.

این سه ذره (و همچنین ذرات دیگری که در زیر توضیح داده شده است) به طور متقابل جذب و بر اساس آنها دفع می شوند اتهامات، که با توجه به تعداد نیروهای اساسی طبیعت فقط چهار نوع وجود دارد. بارها را می توان به ترتیب کاهشی نیروهای مربوطه به صورت زیر مرتب کرد: بار رنگی (نیروهای برهمکنش بین کوارک ها). بار الکتریکی (نیروهای الکتریکی و مغناطیسی)؛ بار ضعیف (نیروها در برخی فرآیندهای رادیواکتیو)؛ در نهایت جرم (نیروی گرانشی یا برهمکنش گرانشی). کلمه "رنگ" در اینجا هیچ ربطی به رنگ نور مرئی ندارد. این به سادگی مشخصه یک بار قوی و بزرگترین نیروها است.

اتهامات ذخیره می شوند، یعنی شارژ وارد شده به سیستم برابر با شارژ، از آن بیرون می آید. اگر مجموع بار الکتریکی تعداد معینی از ذرات قبل از برهمکنش آنها، مثلاً 342 واحد باشد، پس از برهمکنش، صرف نظر از نتیجه آن، برابر با 342 واحد خواهد بود. این همچنین برای بارهای دیگر صدق می کند: رنگ (بار تعامل قوی)، ضعیف و جرم (جرم). ذرات در بارهای خود متفاوت هستند: در اصل، آنها این بارها هستند. اتهامات مانند "گواهی" حق پاسخگویی به نیروی مناسب است. بنابراین، فقط ذرات رنگی تحت تأثیر نیروهای رنگ قرار می گیرند، فقط ذرات باردار الکتریکی تحت تأثیر نیروهای الکتریکی و غیره قرار می گیرند. خواص یک ذره با بیشترین نیروی وارد بر آن مشخص می شود. فقط کوارک ها حامل همه بارها هستند و بنابراین تحت تأثیر همه نیروها قرار می گیرند که در میان آنها غالب رنگ است. الکترون ها همه بارها به جز رنگ دارند و نیروی غالب برای آنها نیروی الکترومغناطیسی است.

پایدارترین ها در طبیعت معمولاً ترکیبات خنثی ذرات هستند که در آنها بار ذرات یک علامت با بار کل ذرات علامت دیگر جبران می شود. این مربوط به حداقل انرژی کل سیستم است. (به همین ترتیب، دو آهنربا میله ای در یک خط قرار گرفته اند، با قطب شمالیکی از آنها رو به قطب جنوب دیگری است که با حداقل انرژی میدان مغناطیسی مطابقت دارد.) جاذبه از این قاعده مستثنی است: جرم منفی وجود ندارد. هیچ جسمی وجود ندارد که به سمت بالا بیفتد.

انواع ماده

ماده معمولی از الکترون‌ها و کوارک‌ها تشکیل می‌شود که در اجسامی که رنگ خنثی و سپس بار الکتریکی دارند گروه‌بندی می‌شوند. قدرت رنگ خنثی می شود، همانطور که در زیر با جزئیات بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت، زمانی که ذرات به صورت سه قلو ترکیب شوند. (از این رو خود اصطلاح "رنگ" که از اپتیک گرفته شده است: سه رنگ اصلی وقتی با هم مخلوط می شوند سفید تولید می کنند.) بنابراین، کوارک هایی که قدرت رنگ اصلی آنهاست، سه تایی را تشکیل می دهند. اما کوارک ها، و آنها به تقسیم می شوند تو-کوارک (از انگلیسی به بالا - بالا) و د-کوارک ها (از انگلیسی به پایین - پایین)، همچنین دارای بار الکتریکی برابر با تو-کوارک و برای د-کوارک دو تو-کوارک و یک د-کوارک ها بار الکتریکی +1 می دهند و یک پروتون و یک تشکیل می دهند تو-کوارک و دو د- کوارک ها بار الکتریکی صفر می دهند و یک نوترون تشکیل می دهند.

پروتون‌ها و نوترون‌های پایدار که توسط نیروهای رنگ باقی‌مانده برهم‌کنش بین کوارک‌های سازنده‌شان به یکدیگر جذب می‌شوند، یک هسته اتمی خنثی از رنگ را تشکیل می‌دهند. اما هسته ها حامل بار الکتریکی مثبت هستند و با جذب الکترون های منفی که به دور هسته می چرخند مانند سیاراتی که به دور خورشید می چرخند، تمایل به تشکیل اتم خنثی دارند. الکترون‌های موجود در مدارشان در فواصل ده‌ها هزار برابر بیشتر از شعاع هسته از هسته حذف می‌شوند - شواهدی که نشان می‌دهد نیروهای الکتریکی نگه‌دارنده آنها بسیار ضعیف‌تر از نیروهای هسته‌ای هستند. به لطف قدرت برهمکنش رنگ، 99.945 درصد از جرم یک اتم در هسته آن قرار دارد. وزن تو- و د- جرم کوارک ها حدود 600 برابر یک الکترون است. بنابراین، الکترون ها بسیار سبک تر و متحرک تر از هسته هستند. حرکت آنها در ماده ناشی از پدیده های الکتریکی است.

چندین صد نوع طبیعی اتم (از جمله ایزوتوپ ها) وجود دارد که از نظر تعداد نوترون ها و پروتون ها در هسته و بر این اساس در تعداد الکترون ها در مدار آنها متفاوت است. ساده ترین اتم هیدروژن است که از یک هسته به شکل پروتون و یک الکترون منفرد تشکیل شده است که به دور آن می چرخد. تمام مواد «مرئی» در طبیعت از اتم‌ها و اتم‌های تا حدی «تجزیه‌شده» تشکیل شده‌اند که یون نامیده می‌شوند. یون ها اتم هایی هستند که با از دست دادن (یا به دست آوردن) چندین الکترون، به ذرات باردار تبدیل شده اند. ماده ای که تقریباً به طور کامل از یون تشکیل شده باشد، پلاسما نامیده می شود. ستارگانی که در اثر واکنش‌های گرما هسته‌ای در مراکز می‌سوزند عمدتاً از پلاسما تشکیل شده‌اند و از آنجایی که ستارگان رایج‌ترین شکل ماده در کیهان هستند، می‌توان گفت که کل جهان عمدتاً از پلاسما تشکیل شده است. به طور دقیق تر، ستارگان عمدتاً گاز هیدروژن کاملاً یونیزه شده هستند، یعنی. مخلوطی از پروتون‌ها و الکترون‌ها، و بنابراین، تقریباً کل جهان مرئی از آن تشکیل شده است.

این ماده مرئی است. اما ماده نامرئی نیز در کیهان وجود دارد. و ذراتی هستند که به عنوان حامل نیرو عمل می کنند. در برخی از ذرات پادذرات و حالت های برانگیخته وجود دارد. همه اینها منجر به فراوانی بیش از حد ذرات "بنیادی" می شود. در این فراوانی می توان نشانه ای از ماهیت واقعی و واقعی ذرات بنیادی و نیروهایی که بین آنها اعمال می شود، یافت. طبق جدیدترین تئوری ها، ذرات ممکن است اساساً اجسام هندسی گسترده - "رشته ها" در فضای ده بعدی باشند.

دنیای نامرئی

جهان نه تنها حاوی ماده مرئی است (بلکه سیاهچاله ها و ماده تاریک"، مانند سیارات سردی که در صورت روشن شدن قابل مشاهده می شوند). همچنین ماده واقعاً نامرئی وجود دارد که در هر ثانیه به همه ما و کل جهان نفوذ می کند. این یک گاز سریع متحرک از ذرات یک نوع - نوترینوهای الکترونی است.

نوترینوی الکترونی شریک یک الکترون است، اما بار الکتریکی ندارد. نوترینوها فقط یک بار به اصطلاح ضعیف را حمل می کنند. جرم استراحت آنها، به احتمال زیاد، صفر است. اما آنها با میدان گرانشی برهمکنش دارند زیرا انرژی جنبشی دارند E، که مربوط به جرم موثر است مترطبق فرمول اینشتین E = mc 2 کجا ج- سرعت نور.

نقش کلیدی نوترینو این است که به دگرگونی کمک می کند و-کوارک ها در د-کوارک ها که در نتیجه پروتون به نوترون تبدیل می شود. نوترینوها به عنوان "سوزن کاربراتور" برای واکنش های همجوشی ستاره ای عمل می کنند که در آن چهار پروتون (هسته هیدروژن) با هم ترکیب می شوند و یک هسته هلیوم را تشکیل می دهند. اما از آنجایی که هسته هلیوم از چهار پروتون تشکیل نشده، بلکه از دو پروتون و دو نوترون تشکیل شده است، برای چنین همجوشی هسته ای لازم است که دو و- کوارک ها به دو تبدیل شدند د-کوارک شدت دگرگونی تعیین می کند که ستاره ها با چه سرعتی بسوزند. و فرآیند تبدیل توسط بارهای ضعیف و نیروهای برهمکنش ضعیف بین ذرات تعیین می شود. که در آن وکوارک (بار الکتریکی +2/3، بار ضعیف +1/2)، برهمکنش با یک الکترون (بار الکتریکی - 1، بار ضعیف -1/2)، تشکیل می‌شود. دکوارک (بار الکتریکی -1/3، بار ضعیف -1/2) و نوترینوی الکترونی (بار الکتریکی 0، بار ضعیف +1/2). بارهای رنگی (یا فقط رنگ ها) دو کوارک در این فرآیند بدون نوترینو از بین می روند. نقش نوترینو دفع بار ضعیف جبران نشده است. بنابراین، سرعت تبدیل بستگی به میزان ضعیف بودن نیروهای ضعیف دارد. اگر ضعیف تر از آنچه هستند بودند، ستاره ها اصلا نمی سوختند. اگر آنها قوی تر بودند، ستاره ها مدت ها پیش می سوختند.

نوترینوها چطور؟ از آنجایی که این ذرات برهمکنش بسیار ضعیفی با مواد دیگر دارند، تقریباً بلافاصله ستاره هایی را که در آن متولد شده اند ترک می کنند. همه ستارگان می درخشند و نوترینو ساطع می کنند و نوترینوها در بدن ما و کل زمین شبانه روز می درخشند. بنابراین آنها در سراسر جهان سرگردان هستند تا اینکه شاید وارد یک تعامل جدید شوند ستاره ها).

حاملان فعل و انفعالات

چه چیزی باعث می شود که نیروهایی که بین ذرات در فاصله عمل می کنند؟ فیزیک مدرنپاسخ: به دلیل تبادل ذرات دیگر. دو اسکیت باز سرعتی را تصور کنید که یک توپ را به اطراف پرتاب می کنند. با دادن حرکت به توپ در هنگام پرتاب و دریافت تکانه با توپ دریافتی، هر دو فشاری را در جهتی دور از یکدیگر دریافت می کنند. این می تواند ظهور نیروهای دافعه را توضیح دهد. اما در مکانیک کوانتومی که پدیده‌های موجود در دنیای کوچک را در نظر می‌گیرد، کشش غیرمعمول و تغییر مکان رویدادها مجاز است که به ظاهر غیرممکن منجر می‌شود: یکی از اسکیت بازان توپ را به سمتی پرتاب می‌کند. از جانبمتفاوت است، اما با این وجود آن یکی شایداین توپ را بگیر تصور اینکه اگر این امکان وجود داشت (و در دنیای ذرات بنیادی امکان پذیر است) دشوار نیست، بین اسکیت بازان جاذبه ایجاد می شد.

ذراتی که به دلیل تبادل آنها نیروهای برهمکنش بین چهار "ذره ماده" مورد بحث در بالا، ذرات گیج نامیده می شوند. هر یک از چهار برهمکنش - قوی، الکترومغناطیسی، ضعیف و گرانشی - دارای مجموعه ای از ذرات سنج خاص خود است. ذرات حامل برهمکنش قوی گلوئون هستند (فقط هشت عدد از آنها وجود دارد). فوتون حامل برهمکنش الکترومغناطیسی است (تنها یکی وجود دارد و ما فوتون ها را به عنوان نور درک می کنیم). ذرات حامل برهمکنش ضعیف، بوزون های بردار میانی هستند (آنها در سال های 1983 و 1984 کشف شدند. دبلیو + -, دبلیو- بوزون ها و خنثی ز-بوزون). ذره حامل برهمکنش گرانشی همان گراویتون فرضی است (فقط باید یکی باشد). همه این ذرات، به جز فوتون و گراویتون، که می توانند بی نهایت مسافت طولانی را طی کنند، تنها در فرآیند تبادل بین ذرات ماده وجود دارند. فوتون ها جهان را با نور پر می کنند و گراویتون ها پر می شوند امواج گرانشی(هنوز به طور قابل اعتماد کشف نشده است).

ذره ای که قادر به انتشار ذرات گیج است گفته می شود که توسط میدان نیروها احاطه شده است. بنابراین، الکترون هایی که قادر به گسیل فوتون هستند توسط الکتریکی و میدانهای مغناطیسیو همچنین میدان های ضعیف و گرانشی. کوارک ها نیز توسط همه این میدان ها احاطه شده اند، اما همچنین توسط میدان تعامل قوی. ذرات با بار رنگ در میدان نیروهای رنگ تحت تأثیر نیروی رنگ قرار می گیرند. همین امر در مورد سایر نیروهای طبیعت نیز صدق می کند. بنابراین می توان گفت که جهان از ماده (ذرات مادی) و میدان (ذرات گیج) تشکیل شده است. بیشتر در مورد این در زیر.

ضد ماده.

هر ذره دارای یک پاد ذره است که با آن ذره می تواند متقابلاً از بین برود، یعنی. "نابود"، و در نتیجه آزاد شدن انرژی. انرژی «خالص» به خودی خود وجود ندارد. در نتیجه نابودی، ذرات جدیدی (مثلاً فوتون ها) ظاهر می شوند که این انرژی را با خود می برند.

در بیشتر موارد، یک پادذره دارای خواصی بر خلاف ذره مربوطه است: اگر یک ذره تحت تأثیر میدان های قوی، ضعیف یا الکترومغناطیسی به سمت چپ حرکت کند، پادذره آن به سمت راست حرکت می کند. به طور خلاصه، پادذره دارای علائم مخالف همه بارها (به جز بار جرمی) است. اگر یک ذره مرکب باشد، مانند نوترون، پس پادذره آن از اجزایی با علائم بارهای مخالف تشکیل شده است. بنابراین، یک پادالکترون دارای بار الکتریکی +1، یک بار ضعیف +1/2 است و پوزیترون نامیده می شود. آنتی نوترون شامل وآنتی کوارک با بار الکتریکی -2/3 و دآنتی کوارک با بار الکتریکی +1/3. ذرات خنثی واقعی پادذرات خودشان هستند: پاد ذره فوتون فوتون است.

بر اساس مفاهیم نظری مدرن، هر ذره ای که در طبیعت وجود دارد باید ضد ذره خود را داشته باشد. و بسیاری از پادذرات، از جمله پوزیترون و ضد نوترون، واقعاً در آزمایشگاه به دست آمدند. پیامدهای این امر بسیار مهم است و زیربنای تمام فیزیک ذرات تجربی است. بر اساس نظریه نسبیت، جرم و انرژی معادل هستند و تحت شرایط خاصی می توان انرژی را به جرم تبدیل کرد. از آنجایی که بار حفظ می شود و بار خلاء (فضای خالی) صفر است، هر جفت ذره و پادذره (با بار خالص صفر) می توانند از خلاء خارج شوند، مانند خرگوش ها از کلاه شعبده باز، تا زمانی که انرژی کافی وجود داشته باشد. جرم آنها را ایجاد کند.

نسل های ذرات.

آزمایش‌های شتاب‌دهنده نشان داده‌اند که کوارتت ذرات ماده حداقل دو بار در مقادیر جرم بالاتر تکرار می‌شود. در نسل دوم، جای الکترون را میون می گیرد (با جرم تقریباً 200 برابر بیشتر از جرم الکترون، اما با مقادیر یکسان همه بارهای دیگر)، مکان الکترون نوترینو است. گرفته شده توسط میون (که با میون در برهمکنش های ضعیف به همان شکلی که الکترون با الکترون نوترینو همراه می شود) همراهی می کند. و-کوارک اشغال می کند با-کوارک ( افسون شده)، آ د-کوارک - س-کوارک ( عجیب). در نسل سوم، کوارتت متشکل از یک لپتون تاو، یک نوترینو تاو، تی-کوارک و ب-کوارک

وزن تی- جرم کوارک حدود 500 برابر سبک ترین کوارک است. د-کوارک به طور تجربی ثابت شده است که تنها سه نوع نوترینو سبک وجود دارد. بنابراین، نسل چهارم ذرات یا اصلا وجود ندارند، یا نوترینوهای مربوطه بسیار سنگین هستند. این با داده‌های کیهان‌شناسی مطابقت دارد که طبق آن‌ها بیش از چهار نوع نوترینو نوری نمی‌توانند وجود داشته باشند.

در آزمایشات با ذرات پرانرژی، الکترون، میون، لپتون تاو و نوترینوهای مربوطه به عنوان ذرات جدا شده عمل می کنند. آنها بار رنگی ندارند و فقط وارد فعل و انفعالات ضعیف و الکترومغناطیسی می شوند. در مجموع آنها نامیده می شوند لپتون ها.

جدول 2. نسل های ذرات بنیادی
ذره	جرم استراحت، MeV/ با 2	شارژ الکتریکی	شارژ رنگ	شارژ ضعیف
نسل دوم
با-کوارک	1500	+2/3	قرمز، سبز یا آبی	+1/2
س-کوارک	500	–1/3	یکسان	–1/2
میون نوترینو		0	0	+1/2
میون	106	0	0	–1/2
نسل سوم
تی-کوارک	30000–174000	+2/3	قرمز، سبز یا آبی	+1/2
ب-کوارک	4700	–1/3	یکسان	–1/2
نوترینو تاو		0	0	+1/2
تاو	1777	–1	0	–1/2

کوارک‌ها، تحت تأثیر نیروهای رنگ، به ذرات با تعامل قوی تبدیل می‌شوند که بر بیشتر آزمایش‌های فیزیک با انرژی بالا غالب هستند. چنین ذرات نامیده می شود هادرون ها. آنها شامل دو زیر کلاس هستند: باریون ها(مانند پروتون و نوترون) که از سه کوارک تشکیل شده اند و مزون ها، متشکل از یک کوارک و یک آنتی کوارک. در سال 1947 اولین مزون به نام پیون (یا پی مزون) در پرتوهای کیهانی کشف شد و تا مدتی اعتقاد بر این بود که تبادل این ذرات عامل اصلی نیروهای هسته ای است. هادرون های امگا منهای که در سال 1964 در آزمایشگاه ملی بروکهاون (ایالات متحده آمریکا) کشف شد و ذره JPS ( جی/yمزون)، به طور همزمان در بروکهاون و در مرکز شتاب دهنده خطی استنفورد (همچنین در ایالات متحده آمریکا) در سال 1974 کشف شد. وجود ذره امگا منهای توسط ام. S.U.نظریه 3» (نام دیگر «مسیر هشت گانه» است) که در آن ابتدا احتمال وجود کوارک ها مطرح شد (و این نام به آنها داده شد). یک دهه بعد، کشف این ذره جی/yوجود را تایید کرد با- کوارک و در نهایت باعث شد همه به مدل کوارک و نظریه ای که نیروهای الکترومغناطیسی و ضعیف را متحد می کند باور کنند. زیر را ببینید).

ذرات نسل دوم و سوم کمتر از اولی واقعی نیستند. درست است، پس از ظهور، در میلیونم یا میلیاردم ثانیه به ذرات معمولی نسل اول تجزیه می شوند: الکترون، نوترینوی الکترونی و همچنین و- و د-کوارک ها این سوال که چرا چندین نسل از ذرات در طبیعت وجود دارد هنوز یک راز باقی مانده است.

معمولاً از نسل‌های مختلف کوارک‌ها و لپتون‌ها (که البته تا حدودی عجیب و غریب است) به عنوان «طعم‌های» متفاوت ذرات صحبت می‌شود. نیاز به توضیح آنها مشکل "طعم" نامیده می شود.

بوزون ها و فرمیون ها، میدان و ماده

یکی از تفاوت های اساسی بین ذرات، تفاوت بین بوزون ها و فرمیون ها است. همه ذرات به این دو دسته اصلی تقسیم می شوند. بوزون های یکسان می توانند همپوشانی یا همپوشانی داشته باشند، اما فرمیون های یکسان نمی توانند. برهم نهی در حالت های انرژی گسسته ای که مکانیک کوانتومی طبیعت را به آنها تقسیم می کند رخ می دهد (یا رخ نمی دهد). این حالت ها مانند سلول های جداگانه ای هستند که می توان ذرات را در آنها قرار داد. بنابراین، می توانید هر تعداد بوزون یکسان را که دوست دارید در یک سلول قرار دهید، اما فقط یک فرمیون.

به عنوان مثال، چنین سلول‌ها یا «حالت‌هایی» را برای الکترونی در نظر بگیرید که به دور هسته یک اتم می‌چرخد. بر خلاف سیارات منظومه شمسیطبق قوانین مکانیک کوانتومی، الکترون نمی تواند در هیچ مدار بیضی بچرخد، زیرا فقط یک سری مجزا از "حالت های حرکت" مجاز وجود دارد. مجموعه ای از این حالت ها که بر اساس فاصله الکترون تا هسته گروه بندی می شوند، نامیده می شوند اوربیتال ها. در اوربیتال اول دو حالت با تکانه زاویه ای متفاوت و بنابراین دو سلول مجاز وجود دارد و در مدارهای بالاتر هشت سلول یا بیشتر وجود دارد.

از آنجایی که الکترون یک فرمیون است، هر سلول فقط می تواند یک الکترون داشته باشد. عواقب بسیار مهمی از این نتیجه حاصل می شود - تمام شیمی، زیرا خواص شیمیایی مواد توسط برهمکنش بین اتم های مربوطه تعیین می شود. اگر همراهی کنی جدول تناوبیعناصر از یک اتم به اتم دیگر به ترتیب افزایش یک عدد پروتون های هسته (تعداد الکترون ها نیز بر این اساس افزایش می یابد)، سپس دو الکترون اول اولین اوربیتال را اشغال می کنند، هشت الکترون بعدی در اوربیتال قرار می گیرند. دوم و غیره این تغییر مداوم در ساختار الکترونیکی اتم ها از عنصری به عنصر دیگر، الگوهای موجود در آنها را تعیین می کند خواص شیمیایی.

اگر الکترون‌ها بوزون باشند، تمام الکترون‌های یک اتم می‌توانند اوربیتال یکسانی را اشغال کنند که مربوط به حداقل انرژی است. در این صورت، خواص همه مواد در جهان کاملاً متفاوت خواهد بود و جهان به شکلی که ما می دانیم غیرممکن خواهد بود.

همه لپتون ها - الکترون، میون، تاو لپتون و نوترینوهای مربوط به آنها - فرمیون هستند. همین را می توان در مورد کوارک ها نیز گفت. بنابراین، تمام ذرات تشکیل دهنده "ماده"، پرکننده اصلی جهان، و همچنین نوترینوهای نامرئی، فرمیون هستند. این بسیار مهم است: فرمیون ها نمی توانند ترکیب شوند، بنابراین همین امر در مورد اشیاء در جهان مادی نیز صدق می کند.

در عین حال، تمام "ذرات سنج" که بین ذرات ماده در حال تعامل مبادله می شوند و میدانی از نیروها را ایجاد می کنند. بالا را ببینبوزون هستند که این نیز بسیار مهم است. بنابراین، برای مثال، بسیاری از فوتون‌ها می‌توانند در یک حالت باشند و یک میدان مغناطیسی در اطراف یک آهنربا یا یک میدان الکتریکی در اطراف یک بار الکتریکی تشکیل دهند. به لطف این امکان لیزر نیز وجود دارد.

چرخش.

تفاوت بین بوزون ها و فرمیون ها با یکی دیگر از ویژگی های ذرات بنیادی مرتبط است - چرخش. با کمال تعجب، تمام ذرات بنیادی تکانه زاویه ای خاص خود را دارند یا به بیان ساده تر، حول محور خود می چرخند. حرکت - مشخصه حرکت چرخشیو همچنین کل تکانه – ترجمه ای. در هر برهمکنشی، تکانه و تکانه زاویه ای حفظ می شود.

در عالم کوچک، تکانه زاویه ای کوانتیزه می شود، یعنی. مقادیر گسسته می گیرد. در واحدهای اندازه گیری مناسب، لپتون ها و کوارک ها دارای اسپین 1/2 و ذرات گیج دارای اسپین 1 هستند (به جز گراویتون که هنوز به صورت تجربی مشاهده نشده است، اما از نظر تئوری باید دارای اسپین 2 باشد). از آنجایی که لپتون‌ها و کوارک‌ها فرمیون هستند و ذرات گیج بوزون هستند، می‌توان فرض کرد که «فرمیونیتی» با اسپین 1/2 و «بوزونیسیته» با اسپین 1 (یا 2) مرتبط است. در واقع، هم آزمایش و هم تئوری تأیید می‌کنند که اگر ذره‌ای دارای اسپین نیم صحیح باشد، فرمیون است و اگر اسپین عدد صحیح داشته باشد، بوزون است.

نظریه های سنج و هندسه

در همه موارد، نیروها به دلیل تبادل بوزون ها بین فرمیون ها ایجاد می شوند. بنابراین، نیروی رنگ تعامل بین دو کوارک (کوارک - فرمیون) به دلیل تبادل گلوئون ها ایجاد می شود. تبادل مشابهی دائماً در پروتون‌ها، نوترون‌ها و هسته‌های اتمی اتفاق می‌افتد. به طور مشابه، فوتون‌های مبادله شده بین الکترون‌ها و کوارک‌ها، نیروهای جاذبه الکتریکی را ایجاد می‌کنند که الکترون‌ها را در اتم نگه می‌دارند، و بوزون‌های بردار میانی که بین لپتون‌ها و کوارک‌ها رد و بدل می‌شوند، نیروهای برهمکنش ضعیفی را ایجاد می‌کنند که مسئول تبدیل پروتون‌ها به نوترون هستند. واکنش های گرما هسته ایدر ستاره ها

تئوری پشت این مبادله ظریف، ساده و احتمالا درست است. نامیده می شود نظریه گیج. اما در حال حاضر فقط تئوری‌های گیج مستقلی درباره برهمکنش‌های قوی، ضعیف و الکترومغناطیسی و یک نظریه مشابه، هرچند تا حدودی متفاوت، گرانش وجود دارد. یکی از مهمترین مشکلات فیزیکی، تبدیل این نظریه های فردی به یک نظریه واحد و در عین حال ساده است که در آن همه آنها تبدیل می شوند. جنبه های مختلفیک واقعیت واحد - مانند لبه های یک کریستال.

جدول 3. برخی از هادرون ها

جدول 3. برخی از هادرون ها
ذره	سمبل	ترکیب کوارک *	توده استراحت، MeV/ با 2	شارژ الکتریکی
باریون ها
پروتون	پ	uud	938	+1
نوترون	n	udd	940	0
امگا منهای	W -	sss	1672	–1
مزون ها
پی پلاس	پ +	تو	140	+1
پی منهای	پ –	du	140	–1
فی	f	sє	1020	0
JP	جی/y	c	3100	0
آپسیلون	Ў	ب	9460	0
* ترکیب کوارک: تو- بالا؛ د- پایین تر؛ س- عجیب؛ ج- مسحور شده ب- زیبا. عتیقه ها با یک خط بالای حرف مشخص می شوند.

ساده ترین و قدیمی ترین نظریه گیج، نظریه گیج برهمکنش الکترومغناطیسی است. در آن، بار یک الکترون با بار الکترون دیگری که از آن فاصله دارد مقایسه (کالیبره) می شود. چگونه می توانید هزینه ها را مقایسه کنید؟ برای مثال می توانید الکترون دوم را به الکترون اول نزدیک کنید و نیروهای برهمکنش آنها را با هم مقایسه کنید. اما آیا بار یک الکترون با حرکت به نقطه دیگری از فضا تغییر نمی کند؟ تنها راه بررسی این است که یک سیگنال از یک الکترون نزدیک به یک الکترون دور ارسال کنید و ببینید که چگونه واکنش نشان می دهد. سیگنال یک ذره سنج - یک فوتون است. برای اینکه بتوان بار روی ذرات دوردست را آزمایش کرد، به یک فوتون نیاز است.

از نظر ریاضی، این نظریه فوق العاده دقیق و زیبا است. تمام الکترودینامیک کوانتومی از "اصل سنج" که در بالا توضیح داده شد، پیروی می کند. نظریه کوانتومالکترومغناطیس)، و همچنین نظریه میدان الکترومغناطیسی ماکسول - یکی از بزرگترین دستاوردهای علمی قرن 19.

چرا یک اصل ساده اینقدر ثمربخش است؟ ظاهراً همبستگی خاصی را بین بخش‌های مختلف کیهان بیان می‌کند و امکان اندازه‌گیری در کیهان را فراهم می‌کند. در اصطلاح ریاضی، میدان از نظر هندسی به عنوان انحنای برخی از فضای "داخلی" قابل تصور تفسیر می شود. بار اندازه گیری، اندازه گیری کل "انحنای داخلی" در اطراف ذره است. تئوری های گیج برهمکنش های قوی و ضعیف با نظریه گیج الکترومغناطیسی تنها در "ساختار" هندسی داخلی بار مربوطه متفاوت است. این پرسش که این فضای داخلی دقیقاً کجاست، با نظریه‌های میدانی یکپارچه چند بعدی پاسخ داده می‌شود که در اینجا مورد بحث قرار نمی‌گیرد.

جدول 4. تعاملات اساسی
اثر متقابل	شدت نسبی در فاصله 10-13 سانتی متر	شعاع عمل	حامل تعامل	جرم استراحت حامل، MeV/ با 2	حامل را بچرخانید
قوی	1		گلوئون	0	1
الکترو- مغناطیسی	0,01	Ґ	فوتون	0	1
ضعیف	10 –13		دبلیو +	80400	1
			دبلیو –	80400	1
			ز 0	91190	1
گراویتا- ملی	10 –38	Ґ	گراویتون	0	2

فیزیک ذرات هنوز کامل نشده است. هنوز روشن نیست که آیا داده های موجود برای درک کامل ماهیت ذرات و نیروها و همچنین ماهیت و بعد واقعی فضا و زمان کافی است یا خیر. آیا برای این کار به آزمایش هایی با انرژی های 10 15 گیگا ولت نیاز داریم یا تلاش فکر کافی خواهد بود؟ هنوز پاسخی داده نشده است. اما می توان با اطمینان گفت که تصویر نهایی ساده، ظریف و زیبا خواهد بود. این امکان وجود دارد که ایده های اساسی زیادی وجود نداشته باشد: اصل سنج، فضاهای با ابعاد بالاتر، فروپاشی و انبساط، و بالاتر از همه، هندسه.

ساختارهای جهان خرد

قبلاً به ذرات بنیادی ذراتی گفته می شد که بخشی از یک اتم هستند و نمی توان آنها را به اجزای بنیادی تری یعنی الکترون ها و هسته ها تجزیه کرد.

بعدها مشخص شد که هسته ها از ذرات ساده تری تشکیل شده اند - نوکلئون ها(پروتون ها و نوترون ها) که به نوبه خود از ذرات دیگر تشکیل شده اند. از همین رو ذرات بنیادی شروع به در نظر گرفتن کردند ذرات ریزموضوع , به استثنای اتم ها و هسته های آنها .

تا به امروز، صدها ذره بنیادی کشف شده است که نیاز به طبقه بندی آنها دارد:

- بر اساس نوع تعامل

- بر اساس زمان زندگی

- بزرگترین پشت

ذرات اولیه به گروه های زیر تقسیم می شوند:

ذرات مرکب و بنیادی (بدون ساختار).

ذرات مرکب

هادرون (سنگین)- ذرات شرکت کننده در انواع برهمکنش های بنیادی. آنها از کوارک ها تشکیل شده اند و به نوبه خود به موارد زیر تقسیم می شوند: مزون ها- هادرون با اسپین عدد صحیح، یعنی بوزون هستند. باریون ها- هادرون با اسپین نیمه صحیح، یعنی فرمیون ها. اینها، به ویژه، شامل ذرات تشکیل دهنده هسته یک اتم - پروتون و نوترون، یعنی. نوکلئون ها.

ذرات بنیادی (بدون ساختار).

لپتون (نور)- فرمیون‌ها که شکل ذرات نقطه‌ای دارند (یعنی از چیزی تشکیل نشده‌اند) تا مقیاس‌های 10 تا 18 متر. در برهمکنش‌های قوی شرکت نمی‌کنند. مشارکت در فعل و انفعالات الکترومغناطیسی تنها برای لپتون‌های باردار (الکترون‌ها، میون‌ها، لپتون‌های تاو) به صورت تجربی مشاهده شد و برای نوترینوها مشاهده نشد.

کوارک ها- ذرات باردار کسری که هادرون ها را می سازند. آنها در حالت آزاد مشاهده نشدند.

بوزون ها را اندازه گیری کنید- ذراتی که از طریق تبادل آنها فعل و انفعالات انجام می شود:

فوتون - ذره ای که برهمکنش الکترومغناطیسی را انجام می دهد.

- هشت گلوئون - ذراتی که برهمکنش قوی دارند.

- سه بوزون بردار میانی دبلیو + , دبلیو- و ز 0، که تعاملات ضعیف را تحمل می کند.

- گراویتون یک ذره فرضی است که برهمکنش گرانشی را منتقل می کند. وجود گراویتون ها، اگرچه به دلیل ضعف برهم کنش گرانشی هنوز به طور تجربی ثابت نشده است، کاملاً محتمل در نظر گرفته می شود. با این حال، گراویتون در مدل استاندارد ذرات بنیادی گنجانده نشده است.

بر اساس ایده های مدرن، به ذرات بنیادی(یا ذرات بنیادی «واقعی»)، که ساختار داخلی و ابعاد محدودی ندارند، عبارتند از:

کوارک ها و لپتون ها

ذراتی که برهمکنش های اساسی را ایجاد می کنند: گراویتون ها، فوتون ها، بوزون های برداری، گلوئون ها.

طبقه بندی ذرات بنیادی بر اساس طول عمر:

- پایدار: ذراتی که عمر آنها بسیار طولانی است (در حد به بی نهایت میل می کند). این شامل الکترون ها , پروتون ها , نوترینو . نوترون ها در داخل هسته نیز پایدار هستند، اما در خارج از هسته ناپایدار هستند.

- ناپایدار (شبه پایدار): ذرات بنیادی ذراتی هستند که در اثر فعل و انفعالات الکترومغناطیسی و ضعیف تجزیه می شوند و عمر آنها بیش از 10 تا 20 ثانیه است. چنین ذرات شامل نوترون آزاد (یعنی یک نوترون خارج از هسته یک اتم)

- رزونانس ها (ناپایدار، کوتاه مدت). رزونانس ها شامل ذرات بنیادی هستند که به دلیل فعل و انفعالات قوی تجزیه می شوند. طول عمر آنها کمتر از 10-20 ثانیه است.

طبقه بندی ذرات بر اساس مشارکت در فعل و انفعالات:

- لپتون ها : از جمله نوترون ها هستند. همه آنها در گرداب فعل و انفعالات درون هسته ای شرکت نمی کنند، یعنی. در معرض تعاملات قوی نیستند. آنها در برهمکنش ضعیف شرکت می کنند و آنهایی که بار الکتریکی دارند نیز در برهمکنش الکترومغناطیسی شرکت می کنند

- هادرون ها : ذرات موجود در داخل هسته اتمیو شرکت در تعاملات قوی. معروف ترین آنها هستند پروتون و نوترون .

امروزه شناخته شده است شش لپتون :

در همان خانواده الکترون، ذرات میون و تاو قرار دارند که شبیه به الکترون هستند اما جرم بیشتری دارند. میون ها و ذرات تاو ناپایدار هستند و در نهایت به چندین ذره دیگر از جمله الکترون تجزیه می شوند.

سه ذره خنثی الکتریکی با جرم صفر (یا نزدیک به صفر، دانشمندان هنوز در مورد این نقطه تصمیم نگرفته اند)، به نام نوترینو . هر یک از سه نوترینو (الکترون نوترینو، میون نوترینو، نوترینو تاو) با یکی از سه نوع ذره از خانواده الکترون ها جفت می شوند.

معروف ترین هادرون ها ، پروتون ها و نوترینوها صدها خویشاوند وجود دارند که به تعداد زیاد متولد می شوند و بلافاصله در فرآیند واکنش های هسته ای مختلف تجزیه می شوند. به استثنای پروتون، همه آنها ناپایدار هستند و می توان آنها را بر اساس ترکیب ذراتی که در آنها تجزیه می شوند طبقه بندی کرد:

اگر در میان محصولات نهایی تجزیه ذرات یک پروتون وجود داشته باشد، آن را می نامند باریون

اگر در بین محصولات فروپاشی پروتون وجود نداشته باشد، ذره نامیده می شود مزون .

تصویر آشفته دنیای زیراتمی که با کشف هر هادرون جدید پیچیده تر می شد، با ظهور مفهوم کوارک ها جای خود را به تصویر جدیدی داد. با توجه به مدل کوارک، همه هادرون ها (اما نه لپتون ها) از ذرات بنیادی بیشتری تشکیل شده اند - کوارک ها. بنابراین باریون ها (به ویژه پروتون) از سه کوارک تشکیل شده است و مزون ها - از جفت کوارک - آنتی کوارک.