Cząstka (fizyka)

Z Wikipedii

Masz nowe wiadomości (różnica z poprzednią wersją).

Cząstka - w tradycyjnym znaczeniu, to każdy fragment materii, który ma kształt mniej lub bardziej zbliżony do sfery i jest na tyle mały, że nie można go zobaczyć gołym okiem.

Określenie to nie dotyczy cząstek elementarnych (zob. fizyka cząstek elementarnych), w przypadku których nie ma żadnego sensu mówić o ich kształcie, gdyż ich "zachowanie" trudno jest sobie wyobrażać w kategoriach makroskopowych wyobrażeń zmysłowych.

Spis treści

1 Lista cząstek w kolejności od najbardziej złożonych do najbardziej elementarnych

[edytuj] Lista cząstek w kolejności od najbardziej złożonych do najbardziej elementarnych

[edytuj] Cząstki ponadatomowe

Cząstki supramolekularne - składają się one ze zbiorów cząsteczek chemicznych połączonych słabymi oddziaływaniami międzycząsteczkowymi (siły Van Der Waalsa, wiązania wodorowe itp.) Są to m.in.: micele, mikrosfery, złożone kompleksy gość-gospodarz, złożone struktury biochemiczne (np. DNA), monokryształy, cząstki występujące w zeolitach, aerożelach, żelach i zolach, cząstki tworzące pyły i pasty. Większość tego rodzaju cząstek jest na tyle duża, że da się je obserwować pod mikroskopem optycznym.
Cząsteczki chemiczne - składające się z silnie związanych ze sobą atomów. Różne rodzaje cząsteczek tworzą różne rodzaje związków chemicznych. Również niektóre pierwiastki występują w naturze w formie dwuatomowych cząsteczek (np. wodór). Aktualnie szacuje się, że zbadano i skatalogowano ponad 50 milionów różnych cząsteczek chemicznych, a ich zbiór jest praktycznie nieograniczony. Cząsteczki mogą zawierać od dwóch do ponad miliona atomów. Niektóre największe daje się obserwować pod mikroskopem optycznym, większość z nich daje się bezpośrednio obserwować za pomocą mikroskopu elektronowego lub AFM.
jony - są specyficzną odmianą cząsteczek, które posiadają ładunek elektryczny. Mogą one powstawać w wyniku jonizacji zwykłych cząsteczek obojętnych, na skutek przyłączenia lub odrywania elektronów.

[edytuj] Atomy, ich składniki i inne cząstki złożone

Atomy - najmniejsze cząstki, na które da się podzielić materię za pomocą reakcji chemicznych. Atomy składają się z małego jądra otoczonego znacznie większą chmurą elektronów (zobacz planetarny model atomu Bohra). Każdy rodzaj atomu tworzy określony pierwiastek chemiczny. Uznaje się obecnie, że istnienie 110 z nich zostało potwierdzone eksperymentalnie. Ich lista znajduje się w układzie okresowym. Atomy to jednocześnie najmniejsze cząstki, których obraz daje się jeszcze generować metodami mikroskopowymi.
Jądra atomów - które są 10 000 do 100 000 razy mniejsze od samych atomów, składają się z protonów i neutronów. Ich rozpad powoduje tworzenie się neutrin. Jądra mogą przechodzić jedne w drugie tylko na skutek wysokoenergetycznych przemian jądrowych. Cząstki tworzące jądra są powiązane z sobą tzw. słabymi oddziaływaniami jądrowymi i silnymi oddziaływaniami jądrowymi, których energia znacznie jednak przewyższa energię wiązań chemicznych.
hadrony - to cząstki zbudowane z kwarków, powiązanych z sobą silnymi oddziaływaniami, których energia jest znacznie wyższa od energii jądrowych oddziaływań słabych. Hadrony dzieli się na:
- bariony - składające się z trzech kwarków, które dalej dzieli się na:
  - nukleony - czyli protony i neutrony - które tworzą jądra atomów.
  - hiperony oznaczane dużymi, greckimi literami (Λ, Σ, Ξ i Ω), które są cięższymi i bardziej nietrwałymi od nukleonów cząstkami i które w normalnych warunkach nie występują w jądrach atomowych.
- Mezony, które są zbudowane z pary kwark - antykwark. Jest ich wiele rodzajów. Najbardziej znane to piony i kaony. Mezony pośredniczą w tworzeniu się sił jądrowych między protonami i neutronami.
- egzotyczne bariony - których istnienie sugerują dane zebrane przez niektóre eksperymenty, i które nie występują naturalnie w przyrodzie, są to:
  - tetrakwarki składające się z dwóch kwarków i dwóch antykwarków.
  - pentakwarki składające się z czterech kwarków i jednego antykwarku.

[edytuj] Cząstki uznawane obecnie za rzeczywiście elementarne

Fermiony mają spin połówkowy. Są to cząstki tworzące materię. Według Modelu Standardowego każdy fermion ma swój symetryczny odpowiednik w antymaterii i jest ich łącznie 24. Dzieli się je w zależności od tego czy są one "wrażliwe" na oddziaływania jądrowe czy nie.
- Kwarki są wrażliwe na oddziaływania silne. Istnieje ich 6 rodzajów, zwanych "zapachami": szczytowy, denny, górny, dolny, powabny i dziwny.
- Leptony nie są wrażliwe na oddziaływania silne. One również istnieją w sześciu "zapachowych" rodzajach. Są to elektron, mion, taon i trzy neutrina - mionowe, taonowe i elektronowe.
- Grawitino (spin 3/2) to cząstka postulowana przez kwantową teorię grawitacji, która nie jest włączona do Modelu Standardowego. Ma być ona cząstką wrażliwą na oddziaływanie grawitacyjne, które ma być przenoszone przez bozon grawiton. Jak dotąd jednak grawitino i grawiton są cząstkami czysto hipotetycznymi, których istnienia nie udało się udowodnić eksperymentalnie.

Bozony mają spin całkowity (0, 1, lub 2). Wg Modelu Standardowego każdy bozon ma również swój symetryczny, antymaterialny odpowiednik. Bozony nie są cząstkami tworzącymi materię, lecz należy je traktować jako punktowe źródła oddziaływań, a ich istnienie warunkuje istnienie tych oddziaływań między fermionami. Są to:
- foton (spin 1) - odpowiedzialny za istnienie oddziaływań elektromagnetycznych
- 2 bozony W i jeden Z (spin 1) - odpowiedzialne za istnienie oddziaływań słabych
- 8 gluonów (spin 1) - które odpowiadają za oddziaływanie silne
- bozon Higgsa (spin 0) - która oddziałując z innymi cząstkami nadaje im masę. - Bozon Higgsa jest wbudowany do Standardowego Modelu jako jedyna cząstka w tym modelu, której istnienie nie zostało dotąd dowiedzione eksperymentalnie.
- grawiton (spin 2) - proponowany przez kwantową teorię grawitacji jako cząstka odpowiedzialna za istnienie grawitacji. Jego istnienie nie zostało jednak w żaden sposób dowiedzione eksperymentalnie, jest to więc cząstka istniejąca czysto hipotetycznie.