في الفيزياء، الجسيمات الأولية هي أشياء مادية بمقياس النواة الذرية ولا يمكن تقسيمها إلى الأجزاء المكونة لها. ومع ذلك، تمكن العلماء اليوم من تقسيم بعضها. تتم دراسة بنية وخصائص هذه الأجسام الصغيرة بواسطة فيزياء الجسيمات.
إن أصغر الجسيمات التي تشكل كل المادة معروفة منذ العصور القديمة. ومع ذلك، فإن مؤسسي ما يسمى بـ "الذرية" يعتبرون الفيلسوف اليوناني القديم ليوكيبوس وتلميذه الأكثر شهرة ديموقريطوس. ومن المفترض أن الأخير هو الذي صاغ مصطلح "الذرة". من اليونانية القديمة تُترجم كلمة "atomos" على أنها "غير قابلة للتجزئة"، وهو ما يحدد آراء الفلاسفة القدماء.
أصبح من المعروف لاحقًا أن الذرة لا يزال من الممكن تقسيمها إلى شيئين ماديين - النواة والإلكترون. وأصبح هذا الأخير فيما بعد أول جسيم أولي، عندما أجرى الإنجليزي جوزيف طومسون في عام 1897 تجربة باستخدام أشعة الكاثود واكتشف أنها عبارة عن تيار من جسيمات متطابقة لها نفس الكتلة والشحنة.
وبالتوازي مع عمل طومسون، أجرى هنري بيكريل، الذي يدرس الأشعة السينية، تجارب على اليورانيوم واكتشف نوعًا جديدًا من الإشعاع. في عام 1898، قام عالما الفيزياء الفرنسيان، ماري وبيير كوري، بدراسة مواد مشعة مختلفة، واكتشفا نفس الإشعاع المشع. وقد وجد لاحقًا أنه يتكون من جسيمات ألفا (بروتونين ونيوترونين) وجسيمات بيتا (إلكترونات)، وحصل بيكريل وكوري على جائزة نوبل. أثناء إجراء أبحاثها على عناصر مثل اليورانيوم والراديوم والبولونيوم، لم تتخذ ماري سكلودوفسكا كوري أي تدابير للسلامة، بما في ذلك عدم استخدام القفازات. ونتيجة لذلك، أصيبت بسرطان الدم في عام 1934. في ذكرى إنجازات العالم العظيم، تم تسمية العنصر الذي اكتشفه الزوجان كوري، البولونيوم، على شرف موطن ماري - بولونيا، من اللاتينية - بولندا.
صورة من مؤتمر V سولفاي 1927. حاول العثور على جميع العلماء من هذه المقالة في هذه الصورة.
منذ عام 1905، خصص ألبرت أينشتاين منشوراته لنقص نظرية موجة الضوء، والتي كانت مسلماتها تتعارض مع نتائج التجارب. الأمر الذي قاد فيما بعد الفيزيائي المتميز إلى فكرة "الكم الخفيف" - جزء من الضوء. لاحقًا، في عام 1926، أُطلق عليه اسم "الفوتون"، المترجم من الكلمة اليونانية "phos" ("الضوء")، من قبل الكيميائي الفيزيائي الأمريكي جيلبرت ن. لويس.
في عام 1913، لاحظ الفيزيائي البريطاني إرنست رذرفورد، بناءً على نتائج التجارب التي أجريت بالفعل في ذلك الوقت، أن كتل نوى العديد من العناصر الكيميائية هي مضاعفات كتلة نواة الهيدروجين. ولذلك افترض أن نواة الهيدروجين هي أحد مكونات نواة العناصر الأخرى. في تجربته، قام رذرفورد بإشعاع ذرة النيتروجين بجسيمات ألفا، والتي نتيجة لذلك انبعث منها جسيم معين، أطلق عليه إرنست اسم "بروتون"، من "البروتوس" اليونانية الأخرى (الأول، الرئيسي). وفي وقت لاحق تم التأكد تجريبيا أن البروتون هو نواة الهيدروجين.
من الواضح أن البروتون ليس المكون الوحيد لنواة العناصر الكيميائية. ترجع هذه الفكرة إلى حقيقة أن بروتونين في النواة سوف يتنافران، وسوف تتفكك الذرة على الفور. ولذلك افترض رذرفورد وجود جسيم آخر كتلته تساوي كتلة البروتون ولكنه غير مشحون. أدت بعض تجارب العلماء حول تفاعل العناصر المشعة والعناصر الأخف إلى اكتشاف إشعاع جديد آخر. وفي عام 1932، حدد جيمس تشادويك أنها تتكون من تلك الجسيمات المحايدة جدًا التي أطلق عليها اسم النيوترونات.
وهكذا تم اكتشاف أشهر الجسيمات: الفوتون والإلكترون والبروتون والنيوترون.
علاوة على ذلك، أصبح اكتشاف أجسام نووية جديدة حدثًا متكررًا بشكل متزايد، وفي الوقت الحالي هناك حوالي 350 جسيمًا معروفًا، والتي تعتبر بشكل عام "أولية". وتلك التي لم يتم تقسيمها بعد تعتبر غير منظمة وتسمى "أساسية".
ما هو الدوران؟
قبل المضي قدمًا في المزيد من الابتكارات في مجال الفيزياء، يجب تحديد خصائص جميع الجسيمات. والأكثر شهرة، بصرف النظر عن الكتلة والشحنة الكهربائية، يشمل أيضًا الدوران. وتسمى هذه الكمية أيضًا "الزخم الزاوي الجوهري" ولا تتعلق بأي حال من الأحوال بحركة الجسم تحت النووي ككل. كان العلماء قادرين على اكتشاف الجسيمات ذات الدوران 0، ½، 1، 3/2 و 2. لتصور، وإن كان ذلك مبسطًا، الدوران كخاصية لجسم ما، فكر في المثال التالي.
افترض أن دوران جسم يساوي 1. ثم سيعود هذا الجسم، عند تدويره 360 درجة، إلى موضعه الأصلي. على المستوى، يمكن أن يكون هذا الكائن عبارة عن قلم رصاص، والذي بعد دورانه بمقدار 360 درجة، سينتهي في موضعه الأصلي. في حالة الدوران الصفري، بغض النظر عن كيفية دوران الجسم، فإنه سيبدو دائمًا كما هو، على سبيل المثال، كرة أحادية اللون.
للحصول على دورة نصفية، ستحتاج إلى جسم يحتفظ بمظهره عند تدويره بمقدار 180 درجة. يمكن أن يكون نفس قلم الرصاص، فقط يتم شحذه بشكل متماثل على كلا الجانبين. سيتطلب الدوران بمقدار 2 الحفاظ على الشكل عند التدوير بمقدار 720 درجة، وسيتطلب الدوران بمقدار 3/2 540 درجة.
هذه الخاصية مهمة جدًا لفيزياء الجسيمات.
النموذج القياسي للجسيمات والتفاعلات
بوجود مجموعة رائعة من الأجسام الدقيقة التي تشكل العالم من حولنا، قرر العلماء هيكلتها، وهكذا تم تشكيل البنية النظرية المعروفة والتي تسمى "النموذج القياسي". تصف ثلاثة تفاعلات و61 جسيمًا باستخدام 17 تفاعلًا أساسيًا، تنبأت ببعضها قبل فترة طويلة من اكتشافها.
التفاعلات الثلاثة هي:
- الكهرومغناطيسي. يحدث بين الجسيمات المشحونة كهربائيا. في حالة بسيطة، معروفة من المدرسة، تتجاذب الأجسام المشحونة بشكل معاكس، وتتنافر الأجسام المشحونة بشكل مماثل. يحدث هذا من خلال ما يسمى بحامل التفاعل الكهرومغناطيسي - الفوتون.
- قوي، والمعروف باسم التفاعل النووي. كما يوحي الاسم، يمتد تأثيره إلى الأجسام التي تنتمي إلى رتبة النواة الذرية، فهو مسؤول عن جذب البروتونات والنيوترونات والجسيمات الأخرى التي تتكون أيضًا من الكواركات. يتم التفاعل القوي بواسطة الغلوونات.
- ضعيف. فعال على مسافات أصغر بألف من حجم النواة. وتشارك اللبتونات والكواركات، بالإضافة إلى جسيماتها المضادة، في هذا التفاعل. علاوة على ذلك، في حالة التفاعل الضعيف، يمكن أن يتحولوا إلى بعضهم البعض. الحاملات هي بوزونات W+ وW− وZ0.
لذلك تم تشكيل النموذج القياسي على النحو التالي. وتشمل ستة كواركات، والتي تتكون منها جميع الهادرونات (الجسيمات المعرضة لتفاعل قوي):
- العلوي (ش)؛
- مسحور (ج)؛
- صحيح (ر)؛
- أقل (د) ؛
- غريبة (ق)؛
- رائع (ب).
من الواضح أن الفيزيائيين لديهم الكثير من الصفات. الجسيمات الستة الأخرى هي لبتونات. هذه هي الجسيمات الأساسية ذات الدوران ½ والتي لا تشارك في التفاعل القوي.
- إلكترون؛
- نيوترينو الإلكترون؛
- مون.
- نيوترينو مون؛
- تاو ليبتون.
- تاو نيوترينو.
والمجموعة الثالثة من النموذج القياسي هي البوزونات المعيارية، والتي لها دوران يساوي 1 ويتم تمثيلها كحاملات للتفاعلات:
- جلون - قوي.
- الفوتون – الكهرومغناطيسي.
- Z-بوسون - ضعيف.
- بوزون W ضعيف.
وتشمل هذه أيضًا الجسيم المغزلي المكتشف مؤخرًا، والذي، ببساطة، يضفي كتلة خاملة على جميع الأجسام دون النووية الأخرى.
ونتيجة لذلك، وفقًا للنموذج القياسي، يبدو عالمنا كما يلي: تتكون كل المادة من 6 كواركات، وتشكل هادرونات، و6 لبتونات؛ يمكن لجميع هذه الجسيمات المشاركة في ثلاثة تفاعلات، وحاملاتها هي البوزونات المعيارية.
عيوب النموذج القياسي
ومع ذلك، حتى قبل اكتشاف بوزون هيغز، وهو الجسيم الأخير الذي تنبأ به النموذج القياسي، كان العلماء قد تجاوزوا حدوده. وخير مثال على ذلك هو ما يسمى. "تفاعل الجاذبية" الذي يتساوى مع الآخرين اليوم. من المفترض أن حامله هو جسيم ذو دوران 2، ليس له كتلة، والذي لم يتمكن الفيزيائيون من اكتشافه بعد - "الجرافيتون".
علاوة على ذلك، يصف النموذج القياسي 61 جسيمًا، واليوم هناك أكثر من 350 جسيمًا معروفة للبشرية بالفعل. وهذا يعني أن عمل علماء الفيزياء النظرية لم ينته بعد.
تصنيف الجسيمات
ولجعل حياتهم أسهل، قام الفيزيائيون بتجميع جميع الجسيمات اعتمادًا على خصائصها الهيكلية وخصائص أخرى. يعتمد التصنيف على المعايير التالية:
- حياة.
- مستقر. وتشمل هذه البروتون والبروتون المضاد، والإلكترون والبوزيترون، والفوتون، والجرافيتون. إن وجود الجسيمات المستقرة لا يقتصر على الزمن، طالما أنها في حالة حرة، أي. لا تتفاعل مع أي شيء.
- غير مستقر. جميع الجزيئات الأخرى تتفكك بعد مرور بعض الوقت إلى الأجزاء المكونة لها، ولهذا السبب تسمى غير مستقرة. على سبيل المثال، يعيش الميون 2.2 ميكروثانية فقط، والبروتون - 2.9 10 * 29 سنة، وبعد ذلك يمكن أن يتحلل إلى بوزيترون وبيون محايد.
- وزن.
- جسيمات أولية عديمة الكتلة، ويوجد منها ثلاثة فقط: الفوتون والجلوون والجرافيتون.
- الجسيمات الضخمة هي كل ما تبقى.
- معنى تدور.
- تدور كله، بما في ذلك. صفر، لديها جسيمات تسمى البوزونات.
- الجسيمات ذات الدوران نصف الصحيح هي فرميونات.
- المشاركة في التفاعلات.
- الهادرونات (الجسيمات الهيكلية) هي كائنات تحت النواة تشارك في جميع أنواع التفاعلات الأربعة. وقد ذكرنا سابقاً أنها مكونة من كواركات. تنقسم الهادرونات إلى نوعين فرعيين: الميزونات (عدد صحيح مغزلي، بوزونات) والباريونات (عدد مغزلي نصف عدد صحيح، فرميونات).
- الأساسية (الجزيئات غير الهيكلية). وتشمل هذه اللبتونات والكواركات والبوزونات القياس (اقرأ سابقًا - "النموذج القياسي ..").
بعد أن تعرفت على تصنيف جميع الجزيئات، يمكنك، على سبيل المثال، تحديد بعضها بدقة. لذا فإن النيوترون هو فيرميون، وهادرون، أو بالأحرى باريون، ونوكليون، أي أنه يحتوي على عدد دوران نصف صحيح، ويتكون من كواركات ويشارك في 4 تفاعلات. النوكليون هو الاسم الشائع للبروتونات والنيوترونات.
- ومن المثير للاهتمام أن معارضي النظرية الذرية لديموقريطوس، الذي تنبأ بوجود الذرات، ذكروا أن أي مادة في العالم تنقسم إلى أجل غير مسمى. إلى حد ما، قد يتبين أنهم على حق، حيث تمكن العلماء بالفعل من تقسيم الذرة إلى نواة وإلكترون، والنواة إلى بروتون ونيوترون، وهذه بدورها إلى كواركات.
- افترض ديموقريطس أن الذرات لها شكل هندسي واضح، وبالتالي فإن ذرات النار "الحادة" تحترق، والذرات الخشنة للمواد الصلبة متماسكة بقوة من خلال نتوءاتها، وتنزلق ذرات الماء الملساء أثناء التفاعل، وإلا فإنها تتدفق.
- قام جوزيف طومسون بتجميع نموذجه الخاص للذرة، والذي اعتبره جسمًا موجب الشحنة يبدو أن الإلكترونات "عالقة" فيه. كان نموذجه يسمى "نموذج بودنغ البرقوق".
- حصلت الكواركات على اسمها بفضل الفيزيائي الأمريكي موراي جيلمان. أراد العالم استخدام كلمة مشابهة لصوت البطة (kwork). لكن في رواية جيمس جويس Finnegans Wake، واجه كلمة "كوارك" في السطر "ثلاثة كواركات للسيد مارك!"، والتي لم يتم تعريف معناها بدقة ومن الممكن أن جويس استخدمها ببساطة للقافية. قرر موراي أن يطلق على الجسيمات هذه الكلمة، لأنه في ذلك الوقت لم يكن هناك سوى ثلاثة كواركات معروفة.
- على الرغم من أن الفوتونات، وهي جسيمات الضوء، عديمة الكتلة، إلا أنها تبدو وكأنها تغير مسارها بالقرب من الثقب الأسود بسبب انجذابها إليه بواسطة قوى الجاذبية. في الواقع، يؤدي الجسم فائق الكتلة إلى ثني الزمكان، ولهذا السبب تغير أي جسيمات، بما في ذلك تلك التي ليس لها كتلة، مسارها نحو الثقب الأسود (انظر).
- مصادم الهادرونات الكبير هو "هادروني" على وجه التحديد لأنه يصطدم بحزمتين موجهتين من الهادرونات، وهي جسيمات ذات أبعاد على ترتيب النواة الذرية التي تشارك في جميع التفاعلات.
جميع الجسيمات الأولية المكونة من خمسة أحرف مدرجة أدناه. ويرد وصف موجز لكل تعريف.
إذا كان لديك ما تضيفه، فإليك أدناه نموذج تعليق في خدمتك، يمكنك من خلاله التعبير عن رأيك أو إضافته إلى المقالة.
قائمة الجسيمات الأولية
الفوتون
وهو عبارة عن كم من الإشعاع الكهرومغناطيسي، على سبيل المثال الضوء. والضوء بدوره ظاهرة تتكون من تيارات من الضوء. الفوتون هو جسيم أولي. الفوتون له شحنة متعادلة وكتلة صفر. دوران الفوتون يساوي الوحدة. يحمل الفوتون التفاعل الكهرومغناطيسي بين الجسيمات المشحونة. مصطلح الفوتون يأتي من الكلمة اليونانية فوس، وتعني الضوء.
فونون
إنه شبه جسيم، وهو كم من الاهتزازات المرنة وإزاحة ذرات وجزيئات الشبكة البلورية من موضع التوازن. في الشبكات البلورية، تتفاعل الذرات والجزيئات باستمرار، وتتقاسم الطاقة مع بعضها البعض. في هذا الصدد، يكاد يكون من المستحيل دراسة الظواهر المشابهة لاهتزازات الذرات الفردية فيها. ولذلك، عادة ما يتم أخذ الاهتزازات العشوائية للذرات في الاعتبار وفقًا لنوع انتشار الموجات الصوتية داخل الشبكة البلورية. الكميات من هذه الموجات هي الفونونات. مصطلح فونون يأتي من الهاتف اليوناني - الصوت.
فازون
الطور المتقلب هو شبه جسيم، وهو عبارة عن إثارة في السبائك أو في نظام آخر من الطور المتغاير، ويشكل بئرًا محتملاً (منطقة مغناطيسية حديدية) حول جسيم مشحون، على سبيل المثال، إلكترون، ويلتقطه.
روتون
وهو شبه جسيم يتوافق مع الإثارة الأولية في الهيليوم فائق السيولة، في منطقة النبضات العالية المرتبطة بحدوث حركة دوامية في سائل فائق السيولة. روتون، مترجم من اللاتينية يعني - الغزل، الغزل. يظهر الروتون عند درجات حرارة أكبر من 0.6 كلفن ويحدد بشكل كبير خصائص السعة الحرارية المعتمدة على درجة الحرارة، مثل إنتروبيا الكثافة الطبيعية وغيرها.
الميزون
وهو جسيم غير عنصري غير مستقر. الميزون هو إلكترون ثقيل في الأشعة الكونية.
كتلة الميزون أكبر من كتلة الإلكترون وأقل من كتلة البروتون.
تحتوي الميزونات على عدد زوجي من الكواركات والكواركات المضادة. تشمل الميزونات البيونات والكاون والميزونات الثقيلة الأخرى.
كوارك
إنه جسيم أولي للمادة، ولكن حتى الآن فقط من الناحية النظرية. تسمى الكواركات عادةً بالجسيمات الستة وجسيماتها المضادة (الكواركات المضادة)، والتي بدورها تشكل مجموعة من الجسيمات الأولية الخاصة الهادرونات.
ويعتقد أن الجسيمات التي تشارك في التفاعلات القوية، مثل البروتونات والخلايا العصبية وبعضها الآخر، تتكون من كواركات مرتبطة ببعضها البعض بشكل وثيق. الكواركات موجودة باستمرار في مجموعات مختلفة. هناك نظرية مفادها أن الكواركات يمكن أن توجد في شكل حر في اللحظات الأولى بعد الانفجار الأعظم.
جلون
الجسيمات الأولية. وفقًا لإحدى النظريات، يبدو أن الغلوونات تلصق الكواركات معًا، والتي بدورها تشكل جسيمات مثل البروتونات والخلايا العصبية. بشكل عام، الغلوونات هي أصغر الجسيمات التي تشكل المادة.
بوسون
بوسون شبه جسيم أو جسيم بوز. البوزون لديه دوران صفر أو عدد صحيح. تم إعطاء الاسم تكريما للفيزيائي شاتيندراناث بوس. يختلف البوزون من حيث أن عددًا غير محدود منه يمكن أن يكون له نفس الحالة الكمومية.
هادرون
الهادرون هو جسيم أولي ولكنه ليس أوليًا حقًا. يتكون من الكواركات والكواركات المضادة والجلونات. الهادرون ليس له شحنة لونية ويشارك في التفاعلات القوية، بما في ذلك التفاعلات النووية. مصطلح هادرون، من الكلمة اليونانية adros، يعني كبير، ضخم.
انتظر حتى يتم تحميل أداة المخطط الزمني.
يجب تمكين جافا سكريبت للعرض.
إذا تم تجميع الانحلالات القوية في منطقة اليوكتو ثانية، فإن الانحلالات الكهرومغناطيسية - بالقرب من الأتوثانية، فإن الانحلالات الضعيفة "تبعت الجميع" - فقد غطت نفس القدر 27 أوامر من حيث الحجم على المقياس الزمني!
وفي أقصى طرفي هذا النطاق الواسع الذي لا يمكن تصوره توجد حالتان "متطرفتان".
- يحدث اضمحلال الكوارك العلوي والجسيمات الحاملة للقوة الضعيفة (بوزونات W و Z) تقريبًا 0.3 هو= 3·10 −25 ثانية. هذه هي أسرع عمليات الاضمحلال بين جميع الجسيمات الأولية، وبشكل عام، هي أسرع العمليات المعروفة بشكل موثوق في الفيزياء الحديثة. لقد اتضح الأمر بهذه الطريقة لأن هذه هي الاضمحلالات ذات أعلى إطلاق للطاقة.
- أطول الجسيمات الأولية عمرا، النيوترون، يعيش لمدة 15 دقيقة تقريبا. يتم تفسير مثل هذا الوقت الضخم وفقًا لمعايير العالم المصغر من خلال حقيقة أن هذه العملية (تحلل بيتا للنيوترون إلى بروتون وإلكترون ومضاد النيوترينو) لها إطلاق طاقة صغير جدًا. إن إطلاق الطاقة هذا ضعيف جدًا لدرجة أنه في ظل ظروف مناسبة (على سبيل المثال، داخل نواة ذرية)، قد يكون هذا الاضمحلال بالفعل غير مواتٍ للطاقة، ومن ثم يصبح النيوترون مستقرًا تمامًا. النوى الذرية، وكل المادة من حولنا، ونحن أنفسنا موجودون فقط بفضل هذا الضعف المذهل لتحلل بيتا.
بين هذين النقيضين، تحدث معظم الانحلالات الضعيفة بشكل أو بآخر. ويمكن تقسيمها إلى مجموعتين، والتي سنسميها تقريبًا: الاضمحلال السريع الضعيف والاضمحلال الضعيف البطيء.
أما تلك السريعة فهي عبارة عن اضمحلالات تدوم حوالي بيكو ثانية. لذا، فمن المدهش كيف تطورت الأرقام في عالمنا بحيث يقع عمر عشرات الجسيمات الأولية في نطاق ضيق من القيم من 0.4 إلى 2 ps. هذه هي ما يسمى بالهادرونات الساحرة والرائعة، وهي جسيمات تحتوي على كوارك ثقيل.
البيكو ثانية رائعة، فهي ببساطة لا تقدر بثمن من وجهة نظر التجارب على المصادمات! والحقيقة هي أنه في 1 ps سيكون لدى الجسيم الوقت الكافي للطيران بمقدار ثلث ملليمتر، ويمكن للكاشف الحديث قياس هذه المسافات الكبيرة بسهولة. بفضل هذه الجسيمات، تصبح صورة تصادمات الجسيمات في المصادم "سهلة القراءة" - هنا حدث الاصطدام وإنشاء عدد كبير من الهادرونات، وهناك، على مسافة أبعد قليلاً، حدث الاضمحلال الثانوي. ويصبح العمر قابلاً للقياس بشكل مباشر، مما يعني أنه يصبح من الممكن معرفة نوع الجسيم، وعندها فقط يتم استخدام هذه المعلومات لإجراء تحليل أكثر تعقيدًا.
الاضمحلال الضعيف البطيء هو اضمحلال يبدأ بمئات البيكو ثانية ويمتد على نطاق النانو ثانية بأكمله. يتضمن ذلك فئة ما يسمى بـ "الجسيمات الغريبة" - وهي عبارة عن العديد من الهادرونات التي تحتوي على كوارك غريب. على الرغم من اسمها، إلا أنها ليست غريبة على الإطلاق بالنسبة للتجارب الحديثة، بل على العكس من ذلك، فهي أكثر الجزيئات العادية. لقد بدوا غريبين في الخمسينيات من القرن الماضي، عندما بدأ الفيزيائيون فجأة في اكتشافهم واحدًا تلو الآخر ولم يفهموا خصائصهم تمامًا. وبالمناسبة، فإن وفرة الهادرونات الغريبة هي التي دفعت الفيزيائيين قبل نصف قرن إلى فكرة الكواركات.
من وجهة نظر التجارب الحديثة مع الجسيمات الأولية، هناك الكثير من النانو ثانية. هذا لدرجة أن الجسيم الذي يتم إخراجه من المسرع ليس لديه الوقت للتفكك، لكنه يخترق الكاشف، وترك بصماته فيه. وبطبيعة الحال، سوف يعلق في مكان ما في مادة الكاشف أو في الصخور المحيطة به ويتفكك هناك. لكن الفيزيائيين لم يعودوا يهتمون بهذا الاضمحلال، بل أصبحوا مهتمين فقط بالأثر الذي تركه هذا الجسيم داخل الكاشف. لذا، بالنسبة للتجارب الحديثة، تبدو هذه الجسيمات مستقرة تقريبًا؛ لذلك يطلق عليهم المصطلح "الوسيط" - الجسيمات شبه المستقرة.
حسنًا، الجسيم الأطول عمرًا، باستثناء النيوترون، هو الميون - وهو نوع من "أخ" الإلكترون. ولا يشارك في التفاعلات القوية، ولا يتحلل بسبب القوى الكهرومغناطيسية، فلا يبقى له إلا التفاعلات الضعيفة. وبما أنه خفيف جدًا، فإنه يعيش لمدة 2 ميكروثانية - وهي حقبة كاملة على مقياس الجسيمات الأولية.
منذ الفهارس ط، ك، لفي الصيغ البنائية تمر القيم من خلال 1، 2، 3، 4، عدد الميزونات ميكمع دوران معين يجب أن يساوي 16. بالنسبة للباريونات بيكللم يتم تحقيق أقصى عدد ممكن من الحالات لدورة معينة (64)، لأنه بموجب مبدأ باولي، بالنسبة لدورة إجمالية معينة، يُسمح فقط بحالات ثلاثية الكواركات التي لها تناظر محدد جيدًا فيما يتعلق بتباديلات المؤشرات ط, ك، 1،وهي: متماثل تمامًا للدوران 3/2 والتماثل المختلط للدوران 1/2. هذا الشرط هو ل = 0 يختار 20 حالة باريون للدوران 3/2 و20 للدوران 1/2.
يوضح الفحص الأكثر تفصيلاً أن قيمة تركيبة الكوارك وخصائص التماثل لنظام الكوارك تجعل من الممكن تحديد جميع أرقام الكم الأساسية للهادرون ( ي، ف، ب، س، أنا، ص، الفصل), باستثناء الكتلة ويتطلب تحديد الكتلة معرفة ديناميكيات تفاعل الكواركات وكتلة الكواركات، وهو أمر غير متوفر بعد.
نقل خصائص الهادرونات ذات الكتل الأقل والدوران عند قيم معينة بشكل صحيح يو الفصل،يفسر نموذج الكوارك أيضًا بشكل طبيعي العدد الكبير الإجمالي للهادرونات وهيمنة الرنين بينها. إن العدد الكبير من الهادرونات هو انعكاس لبنيتها المعقدة وإمكانية وجود حالات مثارة مختلفة لأنظمة الكواركات. من الممكن أن يكون عدد هذه الحالات المثارة غير محدود. جميع الحالات المثارة لأنظمة الكواركات غير مستقرة فيما يتعلق بالتحولات السريعة بسبب التفاعلات القوية في الحالات الأساسية. أنها تشكل الجزء الأكبر من الأصداء. يتكون جزء صغير من الرنين أيضًا من أنظمة كوارك ذات اتجاهات دوران متوازية (باستثناء W -). تكوينات الكواركات ذات الاتجاه المغزلي المضاد للتوازي، المرتبطة بالأساسيات. الحالات، تشكل هادرونات شبه مستقرة وبروتونًا مستقرًا.
تحدث إثارة أنظمة الكواركات بسبب التغيرات في الحركة الدورانية للكواركات (الإثارة المدارية) وبسبب التغيرات في مساحاتها. الموقع (الإثارة الشعاعية). في الحالة الأولى، تكون الزيادة في كتلة النظام مصحوبة بتغيير في الدوران الكلي جوالتكافؤ رالنظام، في الحالة الثانية تحدث الزيادة في الكتلة دون تغيير جي بي .على سبيل المثال، الميزونات مع ج ب= 2 + هي الإثارة المدارية الأولى ( ل = 1) الميزونات مع ج ف = 1 - . إن المراسلات بين 2 + ميزونات و 1 - ميزونات لهياكل الكواركات المتطابقة يمكن رؤيتها بوضوح في مثال العديد من أزواج الجسيمات:
تعتبر الميزونات r" وy" أمثلة على الإثارة الشعاعية للميزونات r وy على التوالي (انظر.
تولد الإثارة المدارية والقطرية تسلسلات من الرنين تتوافق مع نفس بنية الكوارك الأولية. إن الافتقار إلى معلومات موثوقة حول تفاعل الكواركات لا يسمح لنا بعد بإجراء حسابات كمية لأطياف الإثارة واستخلاص أي استنتاجات حول العدد المحتمل لهذه الحالات المثارة.عند صياغة نموذج الكوارك، تم اعتبار الكواركات عناصر هيكلية افتراضية تفتح إمكانية الحصول على وصف مناسب جدًا للهدرونات. بعد ذلك، تم إجراء تجارب تسمح لنا بالحديث عن الكواركات كتكوينات مادية حقيقية داخل الهادرونات. كانت الأولى تجارب على تشتت الإلكترونات بواسطة النيوكليونات بزوايا كبيرة جدًا. كشفت هذه التجارب (1968)، التي تذكرنا بتجارب رذرفورد الكلاسيكية حول تشتت جسيمات ألفا على الذرات، عن وجود تكوينات نقطية مشحونة داخل النواة. أتاحت مقارنة البيانات المستمدة من هذه التجارب مع بيانات مماثلة حول تشتت النيوترينو على النيوكليونات (1973-1975) استخلاص استنتاج حول متوسط القيمة المربعة للشحنة الكهربائية لهذه التكوينات النقطية. وتبين أن النتيجة كانت قريبة بشكل مدهش من القيمة 1 / 2 [(2 / 3 ه) 2 +(1 / 3 ه) 2]. إن دراسة عملية إنتاج الهادرونات أثناء إبادة الإلكترون والبوزيترون، والتي من المفترض أنها تمر عبر تسلسل العمليات: ®الهادرونات، أشارت إلى وجود مجموعتين من الهادرونات مرتبطة وراثيا بكل من الكواركات الناتجة، وجعلتها من الممكن تحديد دوران الكواركات. اتضح أنه يساوي 1/2. كما يشير إجمالي عدد الهادرونات المتولدة في هذه العملية إلى ظهور كواركات من ثلاثة أصناف في الحالة المتوسطة، أي أن الكواركات ثلاثية الألوان.
وهكذا، تم تأكيد الأعداد الكمومية للكواركات، التي تم تقديمها على أساس الاعتبارات النظرية، في عدد من التجارب. تكتسب الكواركات تدريجيًا مكانة جسيمات الإلكترون الجديدة، وإذا أكدت الأبحاث الإضافية هذا الاستنتاج، فإن الكواركات تعد منافسًا جديًا لدور جسيمات الإلكترون الحقيقية في الشكل الهادروني للمادة. يصل إلى أطوال ~ 10 -15 سمتعمل الكواركات كتكوينات نقطية غير هيكلية. عدد أنواع الكواركات المعروفة صغير. وقد يتغير الأمر بطبيعة الحال في المستقبل: فلا يمكن للمرء أن يضمن أنه عند الطاقات الأعلى لن يتم اكتشاف الهادرونات ذات الأعداد الكمومية الجديدة، والتي ترجع وجودها إلى أنواع جديدة من الكواركات. كشف ي-الميزونات تؤكد وجهة النظر هذه. ولكن من الممكن أن تكون الزيادة في عدد الكواركات صغيرة، وأن المبادئ العامة تفرض حدودًا على العدد الإجمالي للكواركات، على الرغم من أن هذه الحدود ليست معروفة بعد. ربما يعكس عدم بنية الكواركات أيضًا المستوى الذي تم تحقيقه من البحث في هذه التكوينات المادية. ومع ذلك، فإن عددًا من السمات المحددة للكواركات تعطي سببًا لافتراض أن الكواركات هي جسيمات تكمل سلسلة المكونات الهيكلية للمادة.
تختلف الكواركات عن جميع جزيئات الإلكترون الأخرى في أنها لم يتم ملاحظتها بعد في حالة حرة، على الرغم من وجود دليل على وجودها في حالة مقيدة. وقد يكون أحد أسباب عدم رصد الكواركات هو كتلتها الكبيرة جدًا، مما يمنع إنتاجها بطاقات المسرعات الحديثة. ومع ذلك، فمن الممكن أن الكواركات في الأساس، بسبب الطبيعة المحددة لتفاعلها، لا يمكن أن تكون في حالة حرة. هناك حجج نظرية وتجريبية لصالح حقيقة أن القوى المؤثرة بين الكواركات لا تضعف مع المسافة. وهذا يعني أن هناك حاجة إلى قدر لا نهائي من الطاقة لفصل الكواركات عن بعضها البعض، وإلا فإن ظهور الكواركات في حالة حرة أمر مستحيل. إن عدم القدرة على عزل الكواركات في حالة حرة يجعلها نوعًا جديدًا تمامًا من الوحدات الهيكلية للمادة. من غير الواضح، على سبيل المثال، ما إذا كان من الممكن إثارة مسألة الأجزاء المكونة للكواركات إذا كان من غير الممكن ملاحظة الكواركات نفسها في حالة حرة. من الممكن أنه في ظل هذه الظروف، لا تظهر أجزاء من الكواركات فيزيائيًا على الإطلاق، وبالتالي تكون الكواركات بمثابة المرحلة الأخيرة في تجزئة المادة الهادرونية.
الجسيمات الأولية ونظرية المجال الكمي.
لوصف خصائص وتفاعلات جزيئات الإلكترون في النظرية الحديثة، فإن مفهوم الفيزياء ضروري. المجال المخصص لكل جسيم. الحقل هو شكل محدد من المادة؛ يتم وصفه بواسطة وظيفة محددة في جميع النقاط ( X)الزمكان وامتلاك خصائص تحويل معينة فيما يتعلق بتحولات مجموعة لورنتز (العددية، المغزلية، المتجه، إلخ) ومجموعات التماثلات "الداخلية" (العددية النظائرية، المغزلية النظائرية، إلخ). مجال كهرومغناطيسي له خصائص ناقل رباعي الأبعاد و m (x) (m = 1، 2، 3، 4) هو أول مثال تاريخيًا للمجال الفيزيائي. المجالات التي تتم مقارنتها بجسيمات E هي ذات طبيعة كمومية، أي أن طاقتها وزخمها يتكونان من أجزاء كثيرة. الأجزاء - الكميات والطاقة E k والزخم p k للكم مرتبطان بعلاقة النظرية النسبية الخاصة: E k 2 = p k 2 c 2 + m 2 c 2 . كل كم هو عبارة عن جسيم إلكتروني له طاقة معينة E k والزخم p k والكتلة m. وكمات المجال الكهرومغناطيسي هي فوتونات، بينما تتوافق كوانتا الحقول الأخرى مع جميع جسيمات الإلكترون المعروفة الأخرى. وبالتالي، فإن المجال فيزيائي انعكاس لوجود مجموعات لا حصر لها من الجسيمات - الكميات. يتيح الجهاز الرياضي الخاص لنظرية المجال الكمي وصف ولادة وتدمير الجسيم عند كل نقطة x.
تحدد خصائص التحول للمجال جميع الأعداد الكمومية لجسيمات E. تحدد خصائص التحول فيما يتعلق بتحولات الزمان والمكان (مجموعة لورنتز) دوران الجسيمات. وبالتالي، فإن العددية تتوافق مع الدوران 0، والغزل - الدوران 1/2، والمتجه - الدوران 1، وما إلى ذلك. يتبع وجود أرقام الكم مثل L، B، 1، Y، Ch والكواركات والغلوونات "اللون" من خصائص تحويل الحقول فيما يتعلق بتحولات "الفضاءات الداخلية" ("فضاء الشحنة"، "فضاء النظائر"، "الفضاء الوحدوي"، وما إلى ذلك). ويرتبط وجود "اللون" في الكواركات، على وجه الخصوص، بمساحة وحدوية "ملونة" خاصة. لا يزال إدخال "الفضاءات الداخلية" في الجهاز النظري أداة شكلية بحتة، ومع ذلك، يمكن أن يكون بمثابة إشارة إلى أن بُعد الزمكان المادي، المنعكس في خصائص E. Ch.، هو في الواقع أكبر من أربعة - البعد الزمكاني المميز لجميع العمليات الفيزيائية العيانية. لا ترتبط كتلة الإلكترون ارتباطًا مباشرًا بخصائص تحويل الحقول؛ هذه هي سمتهم الإضافية.
لوصف العمليات التي تحدث مع جزيئات الإلكترون، من الضروري معرفة كيفية ارتباط المجالات الفيزيائية المختلفة ببعضها البعض، أي معرفة ديناميكيات المجالات. في الجهاز الحديث لنظرية المجال الكمي، يتم احتواء المعلومات حول ديناميكيات الحقول في كمية خاصة يتم التعبير عنها من خلال الحقول - لاغرانج (بتعبير أدق، كثافة لاغرانج) L. تتيح معرفة L، من حيث المبدأ، حساب احتمالات التحولات من مجموعة من الجسيمات إلى أخرى تحت تأثير التفاعلات المختلفة. يتم إعطاء هذه الاحتمالات من خلال ما يسمى. مصفوفة التشتت (W. Heisenberg، 1943)، معبرًا عنها من خلال L. يتكون Lagrangian L من Lagrangian L، الذي يصف سلوك الحقول الحرة، والتفاعل Lagrangian، L، المبني من مجالات جسيمات مختلفة ويعكس إمكانية تحولاتهم المتبادلة. تعتبر معرفة Lz أمرًا حاسمًا لوصف العمليات باستخدام E. h.
في أوائل الثلاثينيات من القرن العشرين، وجدت الفيزياء وصفًا مقبولًا لبنية المادة استنادًا إلى أربعة أنواع من الجسيمات الأولية - البروتونات والنيوترونات والإلكترونات والفوتونات. كما أن إضافة جسيم خامس، وهو النيوترينو، جعل من الممكن تفسير عمليات التحلل الإشعاعي. يبدو أن الجسيمات الأولية المذكورة كانت اللبنات الأولى للكون.
لكن هذه البساطة الواضحة سرعان ما اختفت. وسرعان ما تم اكتشاف البوزيترون. وفي عام 1936، تم اكتشاف الميزون الأول بين نواتج تفاعل الأشعة الكونية مع المادة. بعد ذلك، أصبح من الممكن ملاحظة الميزونات ذات الطبيعة المختلفة، بالإضافة إلى جسيمات أخرى غير عادية. ونادرا ما ولدت هذه الجسيمات تحت تأثير الأشعة الكونية. ومع ذلك، بعد بناء المسرعات التي مكنت من إنتاج جسيمات عالية الطاقة، تم اكتشاف أكثر من 300 جسيم جديد.
إذن ما المقصود بكلمة "" ابتدائي"؟ "الأولية" هي النقيض المنطقي لكلمة "المعقدة". الجسيمات الأولية تعني الجسيمات الأولية غير القابلة للتحلل والتي تشكل كل المادة. بحلول الأربعينيات، كان عدد من التحولات للجسيمات "الأولية" معروفًا بالفعل. عدد الجسيمات تستمر في النمو، وأغلبها غير مستقر، ومن بين عشرات الجزيئات الدقيقة المعروفة، لا يوجد سوى عدد قليل منها مستقر وغير قادر على التحولات التلقائية. أليس الاستقرار بالنسبة للتحولات التلقائية علامة على الأولية؟
تتكون نواة الديوتيريوم (الديوترون) من بروتون ونيوترون. كجسيم، الديوترون مستقر تمامًا. وفي الوقت نفسه، فإن مكون الديوترون، النيوترون، هو مشع، أي. غير مستقر. يوضح هذا المثال أن مفهومي الاستقرار والأساسية ليسا متطابقين. في الفيزياء الحديثة هذا المصطلح عادة ما يستخدم مصطلح "الجسيمات الأولية" لتسمية مجموعة كبيرة من الجسيمات الدقيقة للمادة(والتي ليست ذرات أو نوى ذرية).
جميع الجسيمات الأولية لها كتل وأحجام صغيرة للغاية. كتلة معظمها تعادل كتلة البروتون (فقط كتلة الإلكترون أصغر بشكل ملحوظ) 
). تحدد الأحجام والكتل المجهرية للجسيمات الأولية قوانين الكم لسلوكها. إن الخاصية الكمومية الأكثر أهمية لجميع الجسيمات الأولية هي القدرة على النشوء والتدمير (الانبعاث والامتصاص) عند التفاعل مع الجسيمات الأخرى.
هناك أربعة أنواع معروفة من التفاعلات بين الجسيمات، تختلف في طبيعتها: الجاذبية، والكهرومغناطيسية، والنووية، وكذلك التفاعل في جميع العمليات التي تنطوي على النيوترينوات. ما هي خصائص أنواع التفاعل الأربعة المذكورة؟
الأقوى هو التفاعل بين الجزيئات النووية ("القوى النووية"). عادة ما يسمى هذا التفاعل قوي. لقد لوحظ بالفعل أن القوى النووية تعمل فقط على مسافات صغيرة جدًا بين الجزيئات: يبلغ نصف قطر العمل حوالي 10 -13 سم.
الأكبر التالي هو الكهرومغناطيسيتفاعل. إنها أقل من قوية بمقدار أمرين من حيث الحجم. ولكن مع المسافة يتغير ببطء أكثر، مثل 1/ ص 2- نصف قطر عمل القوى الكهرومغناطيسية لا نهائي.
بعد ذلك يأتي التفاعل الناتج عن مشاركة النيوترينوات في التفاعلات. من حيث الحجم، تكون هذه التفاعلات أقل بـ 10 14 مرة من التفاعلات القوية. وعادة ما تسمى هذه التفاعلات ضعيف. على ما يبدو، نطاق العمل هنا هو نفسه كما في حالة التفاعل القوي.
أصغر تفاعل معروف هو الجاذبية.إنه أقل من القوي بمقدار 39 درجة - 10 39 مرة! مع المسافة، تتناقص قوى الجاذبية ببطء مثل القوى الكهرومغناطيسية، لذا فإن نطاق عملها أيضًا لا نهائي.
في الفضاء، الدور الرئيسي ينتمي إلى تفاعلات الجاذبية، لأن نطاق عمل التفاعلات القوية والضعيفة لا يكاد يذكر. تلعب التفاعلات الكهرومغناطيسية دورًا محدودًا لأن الشحنات الكهربائية ذات الإشارات المعاكسة تميل إلى تكوين أنظمة محايدة. قوى الجاذبية هي دائمًا قوى جاذبة. ولا يمكن تعويضهم بقوة الإشارة المعاكسة، ولا يمكن حمايتهم منها. ومن هنا دورها المهيمن في الفضاء.
ويتوافق حجم قوى التفاعل أيضًا مع الوقت اللازم لتنفيذ التفاعل الناتج عن هذا التفاعل. وبالتالي فإن العمليات الناتجة عن التفاعل القوي تتطلب وقتًا يتراوح بين 10 -23 ثانية. (يحدث التفاعل عندما تصطدم الجزيئات ذات الطاقة العالية). الوقت اللازم لتنفيذ العملية الناجمة عن التفاعل الكهرومغناطيسي يتطلب ~10 -21 ثانية، والتفاعل الضعيف يتطلب ~10 -9 ثانية. في التفاعلات الناجمة عن تفاعلات الجسيمات، لا تلعب قوى الجاذبية أي دور تقريبًا.
من الواضح أن التفاعلات المذكورة ذات طبيعة مختلفة، أي أنه لا يمكن اختزالها في بعضها البعض. وفي الوقت الحاضر، لا توجد طريقة للحكم على ما إذا كانت هذه التفاعلات تستنزف كل التفاعلات الموجودة في الطبيعة.
تسمى فئة الجسيمات الأولية المشاركة في التفاعلات القوية الهادرونات (البروتون والنيوترون وما إلى ذلك). تسمى فئة الجسيمات التي ليس لها تفاعلات قوية بالليبتونات. تشمل اللبتونات الإلكترون والميون والنيوترينو واللبتون الثقيل والجسيمات المضادة المقابلة لها. الجسيمات المضادة، مجموعة من الجسيمات الأولية التي لها نفس الكتل والخصائص الفيزيائية الأخرى مثل "توائمها"، ولكنها تختلف عنها في علامة بعض خصائص التفاعل(على سبيل المثال، الشحنة الكهربائية، والعزم المغناطيسي): الإلكترون والبوزيترون والنيوترينو والنيوترينو المضاد. وفقًا للمفاهيم الحديثة، تختلف النيوترينوات والنيوترينوات المضادة عن بعضها البعض في إحدى الخصائص الكمومية - الهليكوبتر، والتي تُعرف بأنها إسقاط دوران الجسيم على اتجاهات حركته (الزخم). النيوترينوات لها دوران سالموجهة ضد التوازي للنبض ر، أي. الاتجاهات رو سقم بتشكيل برغي أعسر ويكون للنيوترينو مروحية أعسر (الشكل 6.2). بالنسبة للنيوترينوات المضادة، تشكل هذه الاتجاهات برغيًا أيمنًا، أي. النيوترينوات المضادة لها مروحية أيمنية.
عندما يصطدم جسيم وجسيم مضاد، يمكن تدميرهما بشكل متبادل - "إبادة".في التين. ويصور الشكل 6.3 عملية إبادة الإلكترون والبوزيترون مع ظهور شعاعي جاما. في هذه الحالة، يتم مراعاة جميع قوانين الحفظ المعروفة - الطاقة، والزخم، والزخم الزاوي، وقانون حفظ الشحنات. لإنشاء زوج من الإلكترون والبوزيترون، من الضروري إنفاق طاقة لا تقل عن مجموع الطاقات الجوهرية لهذه الجسيمات، أي. ~ 10 6 فولت. عندما يفنى مثل هذا الزوج، يتم إطلاق هذه الطاقة إما مع الإشعاع المتولد أثناء الإبادة، أو يتم توزيعها بين الجزيئات الأخرى.
.
(6.9)
يتم الاحتفاظ بالشحنة الكهربائية خلال هذا التحول. وبنفس الطريقة يتم الحفاظ عليه عندما يتحول الفوتون إلى زوج إلكترون-بوزيترون أو عندما يولد نفس الزوج نتيجة اصطدام إلكترونين.
هناك فرضية مفادها أن جميع الجسيمات الأولية هي مزيج من ثلاثة جسيمات أساسية تسمى جسيمات دون الذرية، والجسيمات المضادة لها. لم يتم اكتشاف الكواركات في حالة حرة (على الرغم من عمليات البحث العديدة عنها في المسرعات عالية الطاقة، وفي الأشعة الكونية وفي البيئة).
من المستحيل وصف خصائص وتحولات الجسيمات الدقيقة دون أي تنظيم. لا يوجد تنظيم يعتمد على نظرية صارمة.
تتفاعل المجموعتان الرئيسيتان من الجسيمات الأولية بقوة ( هادرونات) والتفاعل ضعيف ( لبتونات) حبيبات. وتنقسم الهدرونات إلى الميزوناتو الباريونات. وتنقسم الباريونات إلى النيوكليوناتو هايبرونات. وتشمل اللبتونات الإلكترونات والميونات والنيوترينوات. فيما يلي القيم التي يتم من خلالها تصنيف الجسيمات الدقيقة.
1. السائبة أو الباريونيةرقم أ. تشير العديد من الحقائق التي تمت ملاحظتها في عملية الانشطار النووي وإنشاء زوج من النيوكليونات والنوكليونات المضادة إلى أنه في أي عملية يظل عدد النيوكليونات ثابتًا. يتم تعيين الرقم لجميع الباريونات أ= +1 لكل جسيم مضاد أ= -1. يتم استيفاء قانون الحفاظ على شحنة الباريون تمامًا في جميع العمليات النووية. الجسيمات المعقدة لها قيم متعددة لعدد الباريون. جميع الميزونات واللبتونات لها عدد باريون يساوي صفر.
2. الشحنة الكهربائية س يمثل عدد وحدات الشحنة الكهربائية (بوحدات الشحنة الموجبة للبروتون) المتأصلة في الجسيم.
3. تدور النظائر(لا علاقة لها بالدوران الحقيقي). إن القوى المؤثرة بين النيوكليونات في النواة تكاد تكون مستقلة عن نوع النيوكليونات، أي. التفاعلات النووية رر, رن و ننهي نفسها. يؤدي هذا التناظر في القوى النووية إلى الحفاظ على كمية تسمى الدوران النظائري. إسوسبينيتم حفظه في التفاعلات القوية ولا يتم حفظه في العمليات التي تحدث بسبب التفاعلات الكهرومغناطيسية والضعيفة.
4. غرابة. لشرح سبب عدم حدوث بعض العمليات التي تتضمن الهادرونات، اقترح م. جيلمان وك. نيشيجيما في عام 1953 إدخال رقم كمي جديد، أطلقوا عليه اسم الغرابة. تتراوح غرابة الهادرونات المستقرة من -3 إلى +3 (أعداد صحيحة). لم يتم تحديد غرابة اللبتونات. في التفاعلات القوية، تستمر الغرابة.
5. تدور. يميز الزخم الزاوي تدور.
6. التكافؤ. خاصية داخلية للجسيم مرتبطة بتناظره بالنسبة لليمين واليسار. حتى وقت قريب، كان الفيزيائيون يعتقدون أنه لا يوجد فرق بين اليمين واليسار. وفي وقت لاحق، اتضح أنها ليست متكافئة لجميع عمليات التفاعل الضعيفة - والتي كانت واحدة من أكثر الاكتشافات إثارة للدهشة في الفيزياء.
في الفيزياء الكلاسيكية، كانت المادة والمجال الفيزيائي متعارضين كنوعين من المادة. تتكون المادة من جسيمات أولية، وهي نوع من المادة لها كتلة ساكنة. بنية المادة منفصلة، في حين أن بنية المجال مستمرة. لكن فيزياء الكم أدت إلى تسوية هذه الفكرة. في الفيزياء الكلاسيكية، يُعتقد أن الجسيمات تتأثر بمجالات القوة - الجاذبية والكهرومغناطيسية. ولم تكن الفيزياء الكلاسيكية تعرف أي مجالات أخرى. في فيزياء الكم، خلف الحقول يرون الناقلين الحقيقيين للتفاعل - كم هذه المجالات، أي. حبيبات. بالنسبة للحقول الكلاسيكية، فهي الجرافيتونات والفوتونات. عندما تكون الحقول قوية بما فيه الكفاية ويكون هناك الكثير من الكمات، نتوقف عن تمييزها كجزيئات فردية ونتصورها كمجال. حاملات التفاعلات القوية هي الغلوونات. من ناحية أخرى، أي جسيم دقيق (عنصر المادة) له طبيعة موجية جسيمية مزدوجة.
