Elementarna čestica: šta je to?

Malo ljudi ne zna takve stvari kao "elektron", a nakon svega to znači "elementarne čestice". Naravno, većina ljudi malo zna šta je i zašto je to potrebno. Na televiziji, u knjigama, u novinama i časopisima, ove čestice su prikazane kao male tačke ili lopte. Zbog toga neobrazovani ljudi veruju da je oblik čestica zaista sferičan i da slobodno leti, interaguju, sudaraju itd. Ali takva presuda je fundamentalno pogrešna. Koncept elementarne čestice je izuzetno teško shvatiti, ali nikada nije kasno da pokuša da dobije barem približnu ideju o prirodi ovih čestica.

Na početku prošlog vijeka, naučnici su ozbiljno zbunjeni zbog čega elektron ne pada na atomsko jezgro, jer, prema njutonovskoj mehanici, sa oslobađanjem svega svoje energije, mora jednostavno pasti na nukleus. Na iznenađenje, to se ne dogodi. Kako da to objasnim?

Činjenica je da fizika u svojoj klasičnoj interpretaciji i elementarnoj čestici nisu inkompatibilne stvari. Ne poštuje nikakve zakone obične fizike, jer funkcioniše u skladu sa principima kvantne mehanike. Osnovni princip ovde je neizvesnost. Kaže da je nemoguće tačno i istovremeno odrediti dvije međusobno povezane količine. Što je prvi od njih određen, manje se može odrediti drugi. Ova definicija praćena je kvantnim korelacijama, dualizmom korpuskularnog talasa, efektom tunela, talasnom funkcijom i još mnogo toga.

Prvi važan faktor je neizvesnost koordinatnog momenta. Polazeći od temelja klasične mehanike, možemo se setiti da su pojmovi impulsa i trajektorija tijela neodvojivi i uvijek jasno definisani. Pokušajmo da prenesemo ovaj obrazac u mikroskopski svet. Na primjer, elementarna čestica ima tačan impuls. Zatim, kada pokušavamo da odredimo putanju kretanja, naićićemo na neodređenost koordinata. To znači da se elektron odmah detektuje u svim tačkama male količine prostora. Ako pokušamo da se fokusiramo upravo na putanju njenog kretanja, onda impuls postaje difuzno značenje.

Od ovoga proizlazi da bez obzira na to koliko trudimo da odredimo bilo koju određenu vrijednost, drugi odmah postaje nejasan. Ovaj princip se zasniva na talasnoj svojini čestica. Elektron nema jasnu koordinatu. Može se reći da se istovremeno nalazi na svim tačkama prostora, što je ograničeno valnom dužinom. Ovakva reprezentacija nam omogućava da jasnije razumemo šta je elementarna čestica.

Približno istu neizvjesnost nastaju u odnosima energije i vremena. Čestica neprekidno deluje, čak iu prisustvu fizičkog vakuuma. Ova interakcija traje neko vreme. Ako zamislimo da je ovaj indikator manje-više siguran, onda energija postaje neodređena. Ovo krši prihvaćene zakone o očuvanju energije u založenim kratkim prostorima.

Prikazana regularnost stvara čestice niske energije - kvanti osnovnih polja. Takvo polje nije kontinuirana supstanca. Sastoji se od najmanjih čestica. Interakciju između njih obezbeđuje emitovanje fotona, koje apsorbuju druge čestice. Ovo održava nivo energije i stvara stabilne elementarne čestice koje ne mogu pasti na jezgru.

Elementarne čestice su inherentno nerazdvojne, mada se međusobno razlikuju po masi i određenim karakteristikama. Zbog toga su razvijene određene klasifikacije. Na primjer, tip interakcije može se razlikovati leptoni i hadroni. Hadroni, pak, podijeljeni su u mesone, koji se sastoje od dva kvarka i bariona, u kojima postoje tri kvarkova. Najpoznatiji baryoni su neutroni i protoni.

Osnovne čestice i njihova svojstva omogućavaju razliku između još dve klase: bozoni (sa cijenom i nultim spinovima), fermiona (sa polu-integralnim centrifugiranjem). Svaka čestica ima sopstveni antipartik sa suprotnim karakteristikama. Samo protoni, leptoni i neutroni su stabilni. Sve druge čestice su podložne raspadanju i postaju stabilne čestice.