În ultimele decenii, termenul de "particule elementare" este folosit de obicei cu referire la fragmente indivizibile ale atomului. Înainte de lucrarea lui Dirac, se credea că există doar trei particule elementare - un electron, un proton și un neutron. La scurt timp după ce Dirac a prezis existența antiparticulelor, alți fizicieni au invocat ipoteza existenței unor noi particule elementare. Cel mai faimos dintre ei este Hideki Yukawa, care în 1935 a sugerat existența unui mezon. Această particulă elementară este necesară pentru păstrarea împreună a protonilor și a neutronilor în nucleul atomic. În 1938, el a prezis, de asemenea, existența așa-numitelor "bosoni vectori intermediari". Din acel moment, câteva sute de particule elementare au fost prezise. Unele dintre ele au fost descoperite când particulele au fost bombardate cu particule cu viteze enorme. În acest scop sunt utilizate acceleratoare de particule de energie înaltă.
Antiparticulele au aceeași masă cu particulele obișnuite (dacă au o masă), dar cu o încărcătură electrică a semnului opus. De exemplu, un pozitron este un antiparticular cu privire la un electron. Are o taxă pozitivă. Antiprotonul are o sarcină electrică negativă.
În prezent, particule cu adevărat fundamentale sau elementare sunt cuarcurile și leptonii. Quarcurile * Muret au fost prezis de Gell-Mann și George Zweig, în mod independent în 1964 în prezent, este de așteptat existența a cel puțin 18 tipuri de cuarci. Acestea includ 6-cuarc-anticuarc și 6, quark „fermecata“ și quarc cu un „parfum“ (număr special cuantic), care se numește „frumusețea“. "Frumoasa" mezon parfumat constă din două cuarci, dintre care unul posedă proprietatea "frumuseții". Unele quarks au "o frumusețe evidentă", iar altele - "frumusețe ascunsă"! "Aromele" quark-urilor determină proprietățile lor cuantice (vezi secțiunea următoare). În plus față de cuarci, alte șase leptone și zeci de alte particule sunt considerate a fi particulele fundamentale, care sunt purtători ai diferitelor interacțiuni. Leptoanele aparțin aceleiași clase de particule indivizibile la care aparține electronul. Până de curând, nu a existat nici o dovadă directă experimentală pentru existența naturii fundamentale a particulelor, cum ar fi cuarcile și leptonii. Existența lor a fost prezisă pe baza modelelor atomice ipotetice, propuse de fizicienii teoreticieni.
Se crede că protonul constă dintr-un set de trei cuarci, iar un neutron este dintr-un alt set de trei cuarci. Aceste cuarci sunt ținute împreună printr-o interacțiune puternică, numită "interacțiune de culoare" (deși o astfel de caracteristică nu are nimic de-a face cu conceptul obișnuit de culoare). "Interacțiunea de culoare" este cauzată de gluoni. Diferitele tipuri de gluoni au "culori" diferite. Când cuarcile se leagă una de alta, formând un proton sau un neutron, schimbul de gluoni între cuarci. Teoria "interacțiunii culorii" se numește cromodinamică cuantică (QCD). cromodinamicii Quantum este în multe feluri comparabile cu teoria fundamentală a interacțiunilor electromagnetice, care a început cu activitatea Dirac la sfârșitul anilor 20-e ale secolului XX. și care sa dezvoltat pentru următorii 20 de ani. În această teorie, forțele de interacțiune dintre două particule încărcate electric sunt explicate prin schimbul de fotoni. Se numește electrodinamică cuantică (QED).
Totuși, descoperirea așa numitelor particule W și Z de către oamenii de știință de la Geneva în 1983 a provocat ambele teorii. În Fig. 1.5 prezintă schematic starea actuală a cunoștințelor referitoare la structura atomului.
Până de curând, studiul particulelor elementare era aproape în întregime domeniul de interes al fizicienilor și specialiștilor teoreticieni în domeniul energiilor înalte. Cu toate acestea, în ultimii ani, chimiștii au început să studieze efectele la care provoacă bombardarea moleculelor de către muoni și alte particule elementare. Cu toate acestea, cei mai mulți chimiști moderni sunt încă ferm să se bazeze doar pe trei particule fundamentale de electroni, protoni și neutroni, care le permit să explice natura reacțiilor chimice și a proprietăților chimice ale sistemelor.
Cuvântul „quarc își are originea povestea lui James Joyce“ Funeral lui Finnegan „în cazul în care vizitatorul cafenea rostește fraza:“ Trei cuarci pentru domnul Brand „care înseamnă“ trei cuarci „trei picături.
Fig. 1.5. Informații generale privind stadiul actual al cunoașterii în ceea ce privește structura atomului, câmpurile de forță și particulele elementare ale materiei, a-structura atomului; b - patru tipuri de forțe de interacțiune; în-particule și purtători de interacțiuni.
