In der Physik oder Chemie sind subatomare Partikeln die kleineren Partikeln, die Nukleonen und Atome zusammensetzen. Es gibt zwei Typen von subatomaren Partikeln: Elementare Partikeln, die aus anderen Partikeln und zerlegbaren Partikeln nicht gemacht werden. Partikel-Physik und Kernphysik studieren diese Partikeln, und wie sie aufeinander wirken.

Die elementaren Partikeln des Standardmodells schließen ein:

• Sechs "Geschmäcke" nach Quarken: unten, Boden, oberst, sonderbar, und Charme
• Sechs Typen von leptons: Elektron, Elektronneutrino, muon, muon Neutrino, tau, tau Neutrino
• Dreizehn messen bosons (zwingen Sie Transportunternehmen): der graviton des Ernstes, das Foton des Elektromagnetismus, der drei W und Z bosons der schwachen Kraft und der acht gluons der starken Kraft.

Zerlegbare subatomare Partikeln (wie Protone oder Atomkerne) sind gebundene Staaten von zwei oder mehr elementaren Partikeln. Zum Beispiel wird ein Proton aus zwei Quarke und ein unten Quark gemacht, während der Atomkern von Helium 4 aus zwei Protonen und zwei Neutronen zusammengesetzt wird. Zerlegbare Partikeln schließen den ganzen hadrons, eine Gruppe ein, die aus baryons (z.B, Protone und Neutronen) und Mesonen (z.B, pions und kaons) zusammengesetzt ist.

Partikeln

In der Partikel-Physik ist die Begriffsidee von einer Partikel eines von mehreren von der klassischen Physik geerbten Konzepten. Das beschreibt die Welt, die wir, verwendet (zum Beispiel) erfahren, um zu beschreiben, wie sich Sache und Energie an den molekularen Skalen der Quant-Mechanik benehmen. Für Physiker bedeutet das Wort "Partikel" etwas ziemlich Verschiedenes vom gesunden Menschenverstand des Begriffes, das moderne Verstehen dessen widerspiegelnd, wie sich Partikeln an der Quant-Skala auf Weisen benehmen, die sich radikal davon unterscheiden, was tägliche Erfahrung uns dazu bringen würde zu erwarten.

Die Idee von einer Partikel hat das ernste Umdenken im Licht von Experimenten erlebt, die gezeigt haben, dass sich Licht wie ein Strom von Partikeln (genannt Fotonen) benehmen sowie Welle ähnliche Eigenschaften ausstellen konnte. Diese Ergebnisse haben das neue Konzept der Dualität der Welle-Partikel nötig gemacht, um zu widerspiegeln, dass, wie man versteht, sich Quant-Skala "Partikeln" in einer Weise benimmt, sowohl Partikeln als auch Wellen zu ähneln. Ein anderes neues Konzept, der Unklarheitsgrundsatz, hat beschlossen, dass das Analysieren von Partikeln an diesen Skalen eine statistische Annäherung verlangen würde. In neueren Zeiten, wie man gezeigt hat, hat Dualität der Welle-Partikel nicht nur für Fotonen, aber für immer massivere Partikeln gegolten.

Alle diese Faktoren haben sich schließlich verbunden, um den Begriff von getrennten "Partikeln" mit dem Konzept von "Welle-Paketen" von unsicheren Grenzen zu ersetzen, deren Eigenschaften nur als Wahrscheinlichkeiten bekannt sind, und dessen Wechselwirkungen mit anderen "Partikeln" größtenteils ein Mysterium sogar 80 Jahre nach der Errichtung der Quant-Mechanik bleiben.

Energie

In den Hypothesen von Einstein sind Energie und Masse analog. D. h. Masse kann einfach in Bezug auf die Energie und umgekehrt ausgedrückt werden. Folglich gibt es nur zwei bekannte Mechanismen, durch die Energie übertragen werden kann. Das sind Partikeln und Wellen. Zum Beispiel kann Licht sowohl als Partikeln als auch als Wellen ausgedrückt werden. Dieses Paradox ist als das Dualitätsparadox der Welle-Partikel bekannt.

Durch die Arbeit von Albert Einstein, Louis de Broglie und vielen anderen, meint aktuelle wissenschaftliche Theorie, dass alle Partikeln auch eine Welle-Natur haben. Dieses Phänomen ist nicht nur für elementare Partikeln sondern auch für zusammengesetzte Partikeln wie Atome und sogar Moleküle nachgeprüft worden. Tatsächlich, gemäß traditionellen Formulierungen der nichtrelativistischen Quant-Mechanik, gilt Dualität der Welle-Partikel für alle Gegenstände, sogar makroskopische; Welle-Eigenschaften von makroskopischen Gegenständen können wegen ihrer kleinen Wellenlängen nicht entdeckt werden.

Wechselwirkungen zwischen Partikeln sind seit vielen Jahrhunderten geprüft worden, und einige einfache Gesetze unterstützen, wie sich Partikeln in Kollisionen und Wechselwirkungen benehmen. Die grundsätzlichsten von diesen sind die Gesetze der Bewahrung der Energie und Bewahrung des Schwungs, die uns ermöglichen, Berechnungen von Partikel-Wechselwirkungen auf Skalen des Umfangs zu machen, die sich von Sternen bis Quarke erstrecken. Das sind die erforderlichen Grundlagen der Newtonischen Mechanik, eine Reihe von Behauptungen und Gleichungen in 1687 ursprünglich veröffentlichtem Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.

Das Teilen eines Atoms

Das negativ beladene Elektron hat eine Masse, die von diesem eines Wasserstoffatoms gleich ist. Der Rest der Masse des Wasserstoffatoms kommt aus dem positiv beladenen Proton. Die Atomnummer eines Elements ist die Zahl von Protonen in seinem Kern. Neutronen sind neutrale Partikeln, die eine Masse haben, die ein bisschen größer ist als dieses des Protons. Verschiedene Isotope desselben Elements enthalten dieselbe Zahl von Protonen, aber sich unterscheidende Zahlen von Neutronen. Die Massenzahl eines Isotops ist die Gesamtzahl von Nukleonen (Neutronen und Protone insgesamt).

Chemie beschäftigt sich damit, wie Elektron, das sich teilt, Atome in Moleküle bindet. Kernphysik befasst sich, wie Protone und Neutronen sich in Kernen einordnen. Die Studie von subatomaren Partikeln, Atomen und Molekülen, und ihrer Struktur und Wechselwirkungen, verlangt Quant-Mechanik. Das Analysieren von Prozessen, die die Zahlen und Typen von Partikeln ändern, verlangt Quant-Feldtheorie. Die Studie von subatomaren Partikeln wird per se Partikel-Physik genannt. Da die meisten Varianten der Partikel nur infolge kosmischer Strahlen, oder in Partikel-Gaspedalen vorkommen, wird Partikel-Physik auch energiereiche Physik genannt.

Geschichte

1905 hat Albert Einstein die physische Wirklichkeit der Fotonen demonstriert, hat durch Max Planck 1900 Hypothese aufgestellt, um das Problem der schwarzen Körperradiation in der Thermodynamik zu beheben.

1874 hat G. Johnstone Stoney eine minimale Einheit der elektrischen Anklage verlangt, für die er das Namenelektron 1891 vorgeschlagen hat. 1897 hat J. J. Thomson die Vermutung von Stoney bestätigt, indem er die erste subatomare Partikel entdeckt hat, das Elektron (hat jetzt e angezeigt). Die nachfolgende Spekulation über die Struktur von Atomen wurde durch das 1907-Goldfolie-Experiment von Ernest Rutherford streng beschränkt, zeigend, dass das Atom hauptsächlich leerer Raum mit fast seiner ganzen in einem (relativ) winzigen Atomkern konzentrierten Masse ist. Die Entwicklung der Quant-Theorie hat zum Verstehen der Chemie in Bezug auf die Einordnung von Elektronen im größtenteils leeren Volumen von Atomen geführt. 1918 hat Rutherford bestätigt, dass der Wasserstoffkern eine Partikel mit einer positiven Anklage war, die er das Proton genannt hat, jetzt hat p angezeigt. Rutherford hat auch vermutet, dass alle Kerne außer Wasserstoff chargeless Partikeln enthalten, die er das Neutron genannt hat. Es wird jetzt n angezeigt. James Chadwick hat das Neutron 1932 entdeckt. Das Wortnukleon zeigt Neutronen und Protone insgesamt an.

Neutrinos wurden 1931 von Wolfgang Pauli verlangt (und von Enrico Fermi genannt), im Beta-Zerfall von Neutronen erzeugt zu werden, aber wurden bis 1956 nicht entdeckt. Pions wurden von Hideki Yukawa als Vermittler der restlichen starken Kraft verlangt, die den Kern zusammen bindet. Der muon wurde 1936 von Carl D. Anderson entdeckt, und für den pion am Anfang falsch. In den 1950er Jahren wurden die ersten kaons in kosmischen Strahlen entdeckt.

Die Entwicklung von neuen Partikel-Gaspedalen und Partikel-Entdeckern hat in den 1950er Jahren zur Entdeckung einer riesigen Vielfalt von hadrons geführt, die Bemerkung von Wolfgang Pauli veranlassend: "Hatte mich vorausgesehen das, ich wäre in Botanik eingetreten". Die Klassifikation von hadrons durch das Quark-Modell 1961 war der Anfang des Goldenen Zeitalters der modernen Partikel-Physik, die in der Vollziehung der vereinigten Theorie genannt das Standardmodell in den 1970er Jahren kulminiert hat. Wie man betrachtet, ist die Entdeckung des schwachen Maßes bosons im Laufe der 1980er Jahre und der Überprüfung ihrer Eigenschaften im Laufe der 1990er Jahre ein Alter der Verdichtung in der Partikel-Physik. Unter den Standardmusterpartikeln muss die Existenz von Higgs boson nachgeprüft werden - das wird als die primäre Physik-Absicht des Gaspedals genannt den Großen Hadron Collider in CERN gesehen. Am 22. September 2011 hat CERN behauptet, subatomare Partikeln schneller gemessen zu haben als die Geschwindigkeit des Lichtes, die Theorie von Einstein in die Frage stellend.

Siehe auch

• (Buch)
• Boson
• CPT invariance
• Dunkle Sache
• Elektron
• Elementare Partikel
• Fermion
• Krisenherd-Wirkung in der subatomaren Physik
• Liste von erfundenen Elementen, Materialien, Isotopen und Atompartikeln
• Liste von Partikeln
• Neutron
• Partikel-Physik
• Symmetrie von Poincare
• Proton
• Quark-Modell
• Drehungsstatistiklehrsatz
• Standardmodell
• Ylem

Weiterführende Literatur

Allgemeine Leser

• Feynman, R.P. & Weinberg, S. (1987). Elementare Partikeln und die Gesetze der Physik: Die Dirac 1986-Gedächtnisvorträge. Cambridge Univ. Drücken.
• Oerter, Robert (2006). Die Theorie von fast allem: Das Standardmodell, der unbesungene Triumph der modernen Physik. Wolke.
• Schumm, Bruce A. (2004). Tief Unten Dinge: Die Atemberaubende Schönheit der Partikel-Physik. John Hopkins Univ. Drücken. Internationale Standardbuchnummer 0 8018 7971 X.

Lehrbücher

• Coughlan, G. D., J. E. Dodd und B. M. Gripaios (2006). Die Ideen von der Partikel-Physik: Eine Einführung für Wissenschaftler, 3. Hrsg. Cambridge Univ. Drücken. Ein Studententext für diejenigen, die sich nicht auf die Physik spezialisieren.

Links

• particleadventure.org: Das Standardmodell.
• cpepweb.org: Partikel-Karte.
• Universität Kaliforniens: Particle Data Group.
• Kommentierte Physik Encyclopædia: Quant-Feldtheorie.
• Jose Galvez: Elektrodynamik des Kapitels 1 (pdf).