Elementarni delec: kaj je to?

Le malo ljudi ne ve, kaj je "elektron", po vsem pa pomeni "osnovni delec". Seveda, večina ljudi ima malo ideje, kaj je in zakaj je to potrebno. Na televiziji, v knjigah, v časopisih in revijah so ti delci upodobljeni kot majhne pike ali kroglice. Zaradi tega neizobraženi ljudje verjamejo, da je oblika delcev resnično sferična in da svobodno letijo, komunicirajo, trčijo itd. Toda takšna sodba je v osnovi napačna. Koncept elementarnega delca je izjemno težko razumljiv, vendar ni nikoli prepozno, da bi poskušali dobiti vsaj zelo približno idejo o naravi teh delcev.

Na začetku prejšnjega stoletja so znanstveniki resno zmedli, zakaj elektron ne pada na atomsko jedro, saj naj bi, po njunitonski mehaniki, s sprostitvijo vse svoje energije pasti na jedro. Na presenečenje se to ne zgodi. Kako lahko to pojasnim?

Dejstvo je, da so fizika v svoji klasični interpretaciji in elementarni delci nezdružljive stvari. Ne posluša nobenega zakona običajne fizike, saj deluje v skladu z načeli kvantne mehanike. Temeljno načelo je negotovost. Pravi, da ni mogoče natančno in hkrati določiti dveh medsebojno povezanih količin. Bolj ko se določi prvi od njih, manj lahko določi drugo. To definicijo sledijo kvantne korelacije, dvojnost dvojnega korpuskularnega valovanja, učinek predora, valovna funkcija in še veliko več.

Prvi pomemben dejavnik je negotovost koordinatnega impulza. Iz temeljev klasične mehanike lahko opozorimo, da so koncepti impulza in trajektorije telesa neločljivi in vedno jasno opredeljeni. Poskusimo prenesti ta vzorec v mikroskopski svet. Na primer, osnovni delec ima natančen impulz. Potem, ko poskušamo določiti potek gibanja, bomo naleteli na nedoločenost koordinate. To pomeni, da se elektron takoj zazna na vseh točkah majhnega prostora. Če se trudimo, da se natančno osredotočimo na potek njenega gibanja, potem impulz postane difuzen pomen.

Iz tega izhaja, da ne glede na to, kako težko poskušamo določiti katero koli posebno vrednost, druga takoj postane nejasna. To načelo temelji na lastnostih valov delcev. Elektron nima jasne koordinate. Lahko rečemo, da se hkrati nahaja na vseh točkah prostora, kar je omejeno z valovno dolžino. Takšna predstavitev nam omogoča, da bolje razumemo, kaj je elementarni delec.

Pri odnosu med energijo in časom se pojavlja približno enaka negotovost. Delec nenehno sodeluje, tudi v prisotnosti fizičnega vakuuma. Ta interakcija traja nekaj časa. Če si predstavljamo, da je ta kazalnik bolj ali manj zanesljiv, potem energija postane nedoločna. To krši sprejete zakone ohranjanja energije v zastavljenih kratkih presledkih.

Predstavljena regularnost ustvarja delce z nizko energijo - kvanti temeljnih polj. Takšno polje ni stalna snov. Sestavljen je iz najmanjših delcev. Interakcijo med njimi zagotavlja emisija fotonov, ki jih absorbirajo drugi delci. To ohranja raven energije in proizvaja stabilne elementarne delce, ki ne morejo pasti na jedro.

Elementarni delci so neločljivo neločljivi, čeprav se med seboj razlikujejo glede na njihovo maso in določene značilnosti. Zato so bile razvite nekatere klasifikacije. Na primer, vrsto interakcije lahko razlikujemo leptoni in hadroni. Hadroni so nato razdeljeni na mezone, ki jih sestavljata dva kvarka in barioni, v katerih so trije kvarki. Najbolj znani barioni so nevtroni in protoni.

Elementarni delci in njihove lastnosti omogočajo razlikovati še dva razreda: bozoni (z integernim in ničelnima zavrtema), fermions (s pol-integralnim centrifugiranjem). Vsak delec ima svoj antipartikl z nasprotnimi značilnostmi. Le protoni, leptoni in nevtroni so stabilni. Vsi drugi delci so predmet razpadanja in postanejo stabilni delci.