Základní částice hmoty

Z WikiSkript

CL0024+17.jpg

Základní částice hmoty[upravit | editovat zdroj]

Již od počátku lidské existence vznikaly různé představy o složení hmoty. Potvrzení antické teorie atomu jako základní složky hmoty přinesl výzkum z 19. století, kdy bylo upřesněno, že atom se skládá z elementárních částicproton, neutron a elektron. Během 20. století byla objevena řada dalších částic a antičástic (zrcadlové částice, které mají shodnou hmotnost, ale opačný elektrický náboj). Objevené elementární částice můžeme rozdělit do dvou hlavních skupin. Jsou to leptony a hadrony.

Leptony[upravit | editovat zdroj]

Leptony jsou první skupina elementárních částic, do které patří elektron a jemu příbuzné částice. Nepozorujeme u nich žádnou vnitřní strukturu až do současných experimentálních možností, tj. do 10-18m. Všechny částice mají spin 1/2, jedná se tedy o tzv. fermiony (částice s poločíselným spinem) interagující slabou interakcí. Elektricky nabité částice (elektrony) interagují i elektromagneticky a jsou schopné interagovat s hmotou, na rozdíl od elektricky negativních částic (neutrin), které s hmotou reagují jen velmi slabě. Interakce leptonů se řídí zákonem zachování leptonového čísla L, které se musí shodovat před a po interakci. Dnes jsou známa 3 různá leptonová čísla, které se pro elektrony, miony, tauony a jejich neutrinum rovná +1 a jejich antičásticím a antineutrinům -1. Známe 12 druhů leptonů, z nichž 3 jsou nabité (elektron, mion, tauon), 3 neutrina (elektronové, mionové, tauonové) a jejich 6 antičástic.

Generace leptonů

1. generace – elektron a jeho neutrino

2. generace – mion a jeho neutrino

3. generace – tauon a jeho neutrino

Tyto částice dokážeme uměle připravit na urychlovačích. Ke všem generacím přísluší i antičástice.

Leptony

Kvarky[upravit | editovat zdroj]

Kvarky jsou fundamentální částice tvořící hadrony. Samostatně vyskytující se kvarky nikdy nebyly pozorovány.

Kvarků tvořících hadrony existuje šest typů, rozlišují se pomocí jejich „vůní“ (up, down, strange, charm, bottom, top).

Dvojice kvarků se společně se svými antikvarky rozdělují do tří generací:

1. generace – kvarky u (up), d (down)

2. generace – kvarky s (strange), c (charm)

3. generace – kvarky b (bottom), t (top).

Běžně se vyskytující v přírodě jsou kvarky 1. generace.

Seskupené kvarky tvoří dva typy hadronů – baryony a mezony. Baryony jsou tvořeny trojicí kvarků qqq, proton trojicí uud, neutron udd. Mezony se vždy skládají z jednoho kvarku a jednoho antikvarku (qq̄).

Kvarky jsou barevně nabité částice. Každý kvark nese barevný náboj v jedné ze tří možných hodnot – zelené, modré či červené (RGB), každý antikvark má jednu ze tří hodnot náboje doplňkového. Kvarky se nikdy nenacházejí osamoceně, vždy jsou sloučeny v hadronech. Energie interakce mezi kvarky v hadronech je tím větší, čím vzdálenější jsou. K uvolnění kvarku je potřeba nekonečně velké energie.

Silné interakce mezi kvarky v hadronech zprostředkovávají gluony- barevně nabité částice nesoucí náboj barevně – antibarevných párů (např. červená/anti – modrá). Hadron jako celek musí vždy být barevně neutrální, jelikož pouze tak může samostatně existovat. Proto každý kvark v baryonu nese jinou barvu.

Vysoce energetická srážka hadronů může způsobit jejich „roztavení“ a vznik tzv. kvark – gluonového plazmatu. V něm se kvarky mohou pohybovat volně. Tento stav hmoty měl být ve vesmíru 20–30 mikrosekund po Velkém třesku a lze jej na extrémně krátkou dobu vytvořit v částicovém urychlovači.

Proton se třemi kvarky

Odkazy[upravit | editovat zdroj]

Související články[upravit | editovat zdroj]

Externí zdroje[upravit | editovat zdroj]

Použitá literatura[upravit | editovat zdroj]

  • NAVRÁTIL, Leoš a Jozef ROSINA, et al. Medicínská biofyzika. 1. vydání. Praha : Grada, 2005. 524 s. s. 13-22. ISBN 80-247-1152-4.