Elementarna čestica: što je to?

Malo ljudi ne zna takvo što kao "elektron", a nakon svega to znači "elementarna čestica". Naravno, većina ljudi ne zna što je to i zašto je to potrebno. Na TV-u, u knjigama, novinama i časopisima, te čestice su prikazane kao male točkice ili kuglice. Zbog toga, neobrazovani ljudi vjeruju da je oblik čestica doista sferičan i da slobodno lete, reagiraju, sudaraju itd. No takva je presuda u osnovi pogrešna. Koncept elementarne čestice izuzetno je teško shvatiti, ali nikada nije prekasno pokušati dobiti barem vrlo približnu ideju o prirodi tih čestica.

Početkom prošlog stoljeća znanstvenici su ozbiljno zbunili zašto elektron ne pada atomska jezgra, budući da, prema newtonovskoj mehanici, kada se svu svoju energiju odustane, mora jednostavno pasti na srž. Iznenađujuće, to se ne događa. Kako to mogu objasniti?

Činjenica je da fizika u klasičnoj interpretaciji i elementarnoj čestici nisu kompatibilni. Ne poštuje bilo kakve zakone obične fizike, jer djeluje u skladu s načelima kvantna mehanika. Osnovno načelo ovdje je neizvjesnost. Kaže da je nemoguće točno i istodobno odrediti dvije međusobno povezane količine. Što je prvo od njih određeno, manje se može odrediti druga. Tu definiciju slijede kvantne korelacije, dualizam korpuskularnog vala, učinak tunela, val funkcija i još mnogo toga.

Prvi važan faktor je neizvjesnost koordinatnog zamaha. Polazeći od temelja klasične mehanike, možemo podsjetiti da su pojmovi zamaha i putanja tijela neodvojivi i uvijek su jasno definirani. Pokušajmo prenijeti ovaj obrazac u mikroskopski svijet. Na primjer, osnovna čestica ima točan zamah. Zatim, kada pokušavamo odrediti putanju kretanja, naići ćemo na neodređenost koordinate. To znači da se elektron detektira odmah na svim mjestima malog volumena prostora. Ako se pokušate usredotočiti upravo na putanju njezina kretanja, tada impuls stječe difuznim značenjem.

Iz toga slijedi da bez obzira na to koliko teško pokušavamo utvrditi određenu vrijednost, drugi odmah postaje nejasan. Ovo načelo temelji se na svojstvima valova čestica. Elektrona nema jasnu koordinatu. Možemo reći da se istovremeno nalazi na svim točkama prostora, što je ograničeno valnom duljinom. Takva predstavljanja omogućuju nam da jasnije razumijemo što je elementarna čestica.

Oko približno jednaka nesigurnost nastaje u odnosima energije i vremena. Čestica stalno djeluje, čak i ako postoji fizički vakuum. Ta interakcija traje neko vrijeme. Ako zamislimo da je ovaj pokazatelj više ili manje definiran, tada energija postaje neodređena. To krši prihvaćeno zakoni o očuvanju energije u hipotekom malih prostora.

Prikazana pravilnost stvara čestice niske energije - koliko temeljnih polja. Takvo polje nije kontinuirana tvar. Sastoji se od najmanjih čestica. Interakcije između njih osiguravaju emisije fotona koje apsorbiraju druge čestice. Time se održava razina energije i proizvodi stabilne elementarne čestice koje ne mogu pasti na jezgru.

Elementarne čestice inherentno su nerazdvojne, iako se međusobno razlikuju po njihovoj masi i određenim karakteristikama. Stoga su razvijene određene klasifikacije. Na primjer, vrstu interakcije može se razlikovati leptona i hadrona. Hadroni su, zauzvrat, podijeljeni u mesone, koji se sastoje od dva kvarkova i bariona, u kojima postoje tri kvarkova. Najpoznatiji bariononi su neutroni i protoni.

Elementarne čestice i njihova svojstva omogućuju razlikovanje još dvije klase: bozone (s cijelim brojem i nuli), fermiona (s polu-integralnom spinom). Svaka čestica ima svoju antičesticu s suprotnim karakteristikama. Samo su protoni, leptoni i neutroni stabilni. Sve ostale čestice podvrgavaju propadanju i pretvaraju se u stabilne čestice.