Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
2
1.Wstęp
okresowegowyłaniasięzmechanikikwantowej,któraokreśladokładnąstrukturęelek-
tronowąróżnychatomów.Wjądrzeatomowymprotonyineutronysązwiązanesilnym
oddziaływaniemjądrowym,cojestprzejawemfundamentalnejteoriioddziaływańsil-
nych,zwanejchromodynamikąkwantową(QCD,ang.quantumchromodynamics).
Atomy
Jądra
Kwarki
Elektrosłabe
e-
+
np
pn
p
n
p
p
n
q
q
q
W-
W+
Z
H
?
eV
100
keV
MeV
GeV
TeV
103
106
109
1012
Rys01010
Wszechświatwróżnychskalachenergetycznych,odfzykiatomowejpowspółczesnąfzykęcząstekwskaliTeV
Podstawoweoddziaływaniafizykicząsteksąuzupełnianeprzezoddziaływanie
słabe,którejestodpowiedzialnezajądrowerozpadyβniektórychizotopówpro-
mieniotwórczychorazprocesysyntezyjądrowejwystępującewSłońcu.Zarówno
wjądrowymrozpadzieβ,jakipodczasfuzjijądrowejpowstajeinnacząstka,praktycz-
niebezmasoweneutrinoelektronowe(Ve).Niemalwszystkiepowszechniespotykane
zjawiskafizycznemożnaopisaćzapomocąelektronu,neutrinaelektronowego,pro-
tonuorazneutronu,oddziałującychzapośrednictwemelektromagnetycznych,silnych
isłabychsił.Dopełnieniemtegoobrazujestgrawitacja,którachoćniezwyklesłaba,
zawszejestsiłąprzyciąganiaiztegopowoduodpowiadazawielkoskalowąstrukturę
Wszechświata.Jesttoniezwykleprostymodelfizycznyzzaledwieczterema„funda-
mentalnymi”cząstkamiiczteremapodstawowymisiłami.Wwyższychskalachener-
getycznychobserwujesiękolejnestruktury,jakpokazanonarysunku1.1.Naprzykład
stwierdzono,żeprotonyineutronysąstanamizwiązanymiprawdziwiefundamental-
nych(jaksięuważa)cząstekzwanychkwarkami,przyczymprotonskładasięzdwóch
kwarkówgórnychikwarkówdolnych,p(uud)orazzneutronu.Zkoleineutronskłada
sięzdwóchkwarkówdolnychikwarkagórnego,n(ddu).
Elektron,neutrinoelektronowe,kwarkgórnyikwarkdolnysąłącznieokreślane
jakocząstkipierwszejgeneracji.Oilenamwiadomo,sąoneraczejcząstkamiele-
mentarnyminiżzłożonymiistanowiąpodstawoweelementybudulcoweniskoener-
getycznegoWszechświata.Aczkolwiekbadaniaoddziaływaniacząstekwskalach
energetycznychspotykanychwzderzaczachcząstekowysokiejenergiiujawniają
dalszązłożoność.Dlakażdejzczterechcząstekpierwszejgeneracjiistniejądokład-
niedwiekopieróżniącesięjedyniemasą.Tedodatkoweosiemcząstektocząstki
drugiejitrzeciejgeneracji.Naprzykładmion(p-)jestzasadniczocięższąwersją
elektronuomasiemμ≈200me,aleptontaontrzeciejgeneracji(τ-)jestjeszczecięż-
sząkopiązmasąmτ≈3500me.Pomijającróżnicemas,któremająkonsekwencje
fizyczne,właściwościelektronu,mionuitaonusątakiesamewtymsensie,żecha-
rakteryzująsiędokładnietakimsamymoddziaływaniemfundamentalnym.
