Zarah-zarah asas adalah blok bangunan terkecil di alam semesta. Mereka difikirkan tidak mempunyai struktur dalaman, yang bermaksud bahawa para penyelidik berfikir tentang mereka sebagai titik nadi dimensi yang tidak mengambil ruang. Elektron mungkin zarah elementer yang paling biasa, tetapi Model Standard fizik, yang menggambarkan interaksi zarah dan hampir semua kuasa, mengiktiraf 10 jumlah zarah asas.
Elektron dan zarah yang berkaitan
Elektron adalah komponen elektron atom. Walaupun mereka dianggap sebagai zarah titik sifar-dimensi, elektron dikelilingi oleh awan zarah-zarah maya yang lain yang sentiasa mengedipkan dan keluar dari kewujudan, yang pada dasarnya bertindak sebagai sebahagian daripada elektron itu sendiri. Beberapa teori telah meramalkan bahawa elektron mempunyai tiang yang agak positif dan tiang yang agak negatif, yang bermaksud bahawa awan zarah maya itu sepatutnya menjadi sedikit asimetris.
Jika ini berlaku, elektron mungkin berperilaku berbeza daripada ganda antimatter mereka, positron, berpotensi untuk menerangkan banyak misteri mengenai perkara dan antimatter. Tetapi ahli fizik telah berulang kali mengukur bentuk elektron dan mendapati ia menjadi sempurna sepanjang pengetahuan mereka, meninggalkan mereka tanpa jawapan untuk bulat antimateri.
Elektron mempunyai dua sepupu yang lebih berat, yang dipanggil muon dan tau. Mangkun boleh diwujudkan apabila sinar kosmik tenaga tinggi dari angkasa melanda atmosfera Bumi, menghasilkan pancuran zarah eksotik. Taus lebih jarang dan lebih sukar untuk menghasilkan, kerana mereka lebih daripada 3,400 kali lebih berat daripada elektron. Neutrinos, elektron, muons dan taus membentuk kategori zarah asas yang dipanggil lepton.
Quarks dan quirkiness mereka
Quarks, yang membentuk proton dan neutron, adalah satu lagi jenis zarah asas. Bersama-sama dengan lepton, quark membentuk barang yang kita fikirkan sebagai perkara.
Sekali pada masa itu, saintis percaya bahawa atom adalah objek yang paling kecil mungkin; Perkataan itu berasal dari bahasa Yunani "atomos", yang bermaksud "tidak dapat dipisahkan." Sekitar giliran abad ke-20, nukleus atom ditunjukkan terdiri daripada proton dan neutron. Kemudian, sepanjang tahun 1950-an dan 60-an, pemecut partikel terus mendedahkan sebilangan zarah subatom eksotik, seperti pion dan kaon.
Pada tahun 1964, pakar fizikal Murray Gell-Mann dan George Zweig secara bebas mencadangkan satu model yang boleh menerangkan kerja dalaman proton, neutron dan seluruh zoo zarah, menurut laporan bersejarah dari SLAC National Accelerator Laboratory di California. Menetap di dalam proton dan neutron adalah zarah-zarah kecil yang dipanggil kuark, yang terdapat dalam enam jenis atau perisa yang mungkin: naik, turun, aneh, pesona, bawah dan atas.
Proton dibuat dari dua kuark dan quark bawah, manakala neutron terdiri daripada dua kali ganda dan satu lagi. Kuark atas dan ke bawah adalah jenis yang paling ringan. Oleh kerana zarah-zarah yang lebih besar cenderung mereput ke dalam yang kurang besar, kuark atas dan ke bawah juga merupakan yang paling biasa di alam semesta; oleh itu, proton dan neutron membentuk sebahagian besar perkara yang kita tahu.
Menjelang tahun 1977, ahli fizik telah mengasingkan lima daripada enam kuark dalam makmal, ke bawah, pelik, daya tarikan dan bawah - tetapi tidak sampai 1995 bahawa para penyelidik di Makmal Pemula Kebangsaan Fermilab di Illinois mendapati quark akhir, quark teratas. Mencarinya telah sengit seperti yang diburu kemudian untuk boson Higgs. Quark teratas sangat sukar untuk dihasilkan kerana ia kira-kira 100 trilion kali lebih berat daripada quarks, bermakna ia memerlukan lebih banyak tenaga untuk membuat dalam pemecut partikel.
Zarah asas semulajadi
Kemudian terdapat empat kuasa asas alam: elektromagnetisme, graviti, dan kekuatan nuklear yang kuat dan lemah. Setiap satu mempunyai zarah asas yang berkaitan.
Foton adalah yang paling terkenal; mereka membawa kuasa elektromagnet. Gluon membawa kekuatan nuklear yang kuat dan tinggal dengan quark di dalam proton dan neutron. Daya lemah, yang mengantara reaksi nuklear tertentu, dibawa oleh dua zarah asas, bos bos W dan Z. Neutrinos, yang hanya merasakan kekuatan dan graviti yang lemah, berinteraksi dengan boson-boson ini, dan oleh itu ahli fizik dapat terlebih dahulu memberikan bukti untuk kewujudan mereka menggunakan neutrino, menurut CERN.
Graviti adalah orang luar di sini. Ia tidak dimasukkan ke dalam Model Standard, walaupun ahli fizik mengesyaki bahawa ia boleh mempunyai zarah asas yang berkaitan, yang akan dipanggil graviton. Sekiranya graviti ada, kemungkinan besar mereka boleh membuatnya di Collier Large Hadron Collider (LHC) di Geneva, Switzerland, tetapi mereka akan cepat hilang ke dimensi tambahan, meninggalkan zon kosong di mana mereka akan berada, menurut CERN. Setakat ini, LHC tidak melihat bukti graviti atau dimensi tambahan.
The Higgs boson sukar difahami
Akhirnya, terdapat boson Higgs, raja zarah asas, yang bertanggungjawab untuk memberikan semua zarah lain jisim mereka. Memburu Higgs merupakan usaha utama para saintis berusaha untuk melengkapkan katalog Model Standard. Ketika Higgs akhirnya melihat, pada tahun 2012, ahli fizik bergembira, tetapi hasilnya juga telah meninggalkan mereka di tempat yang sukar.
The Higgs kelihatan hampir sama seperti yang diramalkan kelihatan, tetapi para saintis berharap untuk lebih. Model Standard diketahui tidak lengkap; Sebagai contoh, ia tidak mempunyai gambaran tentang graviti, dan penyelidik berpendapat bahawa Higgs akan membantu menunjuk kepada teori-teori lain yang boleh menggantikan Model Standard. Tetapi setakat ini, mereka telah muncul kosong dalam pencarian itu.
Tambahan sumber:
