La théorie des cordes: types de particules

Les physiciens ont trouvé un grand nombre de particules, et une chose qui prouve utile est qu'ils peuvent être répartis en catégories en fonction de leurs propriétés. Les physiciens ont trouvé beaucoup de façons de le faire, mais voici quelques-unes des catégories les plus pertinentes à la théorie des cordes.

Sommaire

Selon la mécanique quantique, les particules ont une propriété connue sous le nom essorage. Cela ne veut pas un mouvement réel de la particule, mais dans un sens mécanique quantique, cela signifie que la particule interagit toujours avec d'autres particules comme si elle tourne dans un certain sens.

En physique quantique, le spin a une valeur numérique qui peut être soit un entier (0, 1, 2, et ainsi de suite) ou demi-entier (1/2, 3/2, et ainsi de suite). Les particules qui ont un spin entier sont appelés bosons, tandis que les particules qui ont spin demi-entier sont appelés fermions.

Particules de force: Bosons

Bosons, nommé d'après Satyendra Nath Bose, sont des particules qui ont une valeur entière du spin quantique. Les bosons qui sont connus agissent comme porteurs de forces dans la théorie quantique des champs, comme le photon fait dans ce chiffre. Le modèle standard de la physique des particules prédit cinq bosons fondamentaux, dont quatre ont été observés:

  • Photon

  • Gluon (il ya huit types de gluons)

  • Boson Z

  • Boson W (en fait deux particules - le W+ et W- bosons)

  • Boson de Higgs (celui-ci n'a pas encore été trouvé)

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En outre, de nombreux physiciens pensent qu'il existe probablement un boson appelé graviton, qui est liée à la gravité. Bosons composites peuvent également exis- ceux-ci sont formés en combinant ensemble un nombre pair de fermions différents.

Par exemple, un atome de carbone 12 contient six protons et six neutrons, qui sont tous des fermions. Le noyau d'un atome de carbone 12 est, par conséquent, un boson composite. Mésons, d'autre part, sont des particules composées d'exactement deux quarks, de sorte qu'ils sont également bosons composites.

Les particules de matière: Fermions


Fermions, nommé d'après Enrico Fermi, sont des particules qui ont une valeur demi-entier du spin quantique. Contrairement bosons, ils obéissent à la Principe d'exclusion de Pauli, ce qui signifie que plusieurs fermions ne peuvent pas exister dans le même état quantique.

Alors que les bosons sont considérés comme la médiation des forces de la nature, les fermions sont des particules qui sont un peu plus “ solid ” et sommes ce que nous tendons à penser de particules de matière. Quarks sont des fermions.

En plus de quarks, il ya une deuxième famille de fermions appelé leptons. Leptons sont des particules élémentaires qui ne peuvent pas (pour autant que les scientifiques savent) être décomposés en particules plus petites. L'électron est un lepton, mais le modèle standard de la physique des particules nous dit qu'il ya effectivement trois générations de particules, chacune plus lourds que les autres.

Les trois générations de particules ont été prédits par des considérations théoriques, avant ils ont été découverts par l'expérience, un excellent exemple de la façon dont la théorie peut précéder l'expérience en théorie quantique des champs.

Aussi au sein de chaque génération de particules sont deux saveurs de quarks. Ce tableau montre les 12 types de fermions fondamentaux, qui ont tous été observés. Les chiffres indiqués sont les masses, en termes d'énergie, pour chacune des particules connues. (Les neutrinos ont pratiquement, mais pas exactement, masse nulle.)

Familles des particules élémentaires pour les fermions
QuarksLeptons
Première générationJusqu'à Quark
3 MeV
Bas Quark
7 MeV
Neutrino électroniqueÉlectron
0,5 MeV
Deuxième générationCharm Quark
1,2 GeV
Quark étrange
120 MeV
Neutrino muoniqueMuon
106 MeV
Troisième GénérationTop Quark
174 GeV
Bottom Quark
4,3 GeV
Neutrino tauTau
1,8 GeV

Il ya aussi, bien sûr, les fermions composites, faites quand un nombre impair de fermions se combinent pour créer une nouvelle particule, comme la façon dont protons et les neutrons sont formés par la combinaison quarks.


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