String Theory: Arten von Partikeln
Physiker haben eine große Anzahl von Teilchen, so dass eine Sache, die als nützlich erweist, dass sie Kategorien aufgeteilt in auf ihre Eigenschaften basieren können. Die Physiker haben viele Wege gefunden, dies zu tun, aber hier sind einige der wichtigsten Kategorien der Stringtheorie.
Nach der Quantenmechanik haben Teilchen eine Eigenschaft bekannt als drehen. Dies ist nicht eine tatsächliche Bewegung des Teilchens, aber in einer quantenmechanischen Sinne bedeutet dies, dass die Teilchen immer mit anderen Teilchen in Wechselwirkung tritt, als ob es in einer bestimmten Weise zu drehen.
In der Quantenphysik hat Spin einen numerischen Wert, der entweder eine ganze Zahl sein kann, (0, 1, 2, usw.) oder halbzahligen (1/2, 3/2, usw.). Partikel, die eine ganze Zahl Spin genannt werden Bosonen, während Teilchen, die halbzahligem Spin haben, werden genannt Fermionen.
Partikel von Kraft: Bosonen
Bosonen, benannt nach Satyendra Nath Bose, sind Teilchen, die einen ganzzahligen Wert von Quanten-Spin haben. Die Bosonen, die wirken als Träger der Kräfte in der Quantenfeldtheorie bekannt sind, wie das Photon in dieser Figur macht. Das Standardmodell der Teilchenphysik vorhersagt, fünf grundlegende Bosonen, von denen vier beobachtet wurden:
Photon
Gluon (es gibt acht Arten von Gluonen)
Z-Boson
W-Boson (eigentlich zwei Teilchen - die W+ und W- Bosonen)
Higgs-Boson (dieses wurde noch nicht gefunden)
Darüber hinaus glauben viele Physiker, dass es wahrscheinlich ein Boson existiert genannt Graviton, die Schwerkraft in Beziehung steht. Composite Bosonen können auch diese werden gebildet durch Kombinieren zusammen mit einer geraden Anzahl von verschiedenen Fermionen bestehen-.
Beispielsweise ein Kohlenstoff-12-Atom enthält sechs Protonen und sechs Neutronen, von denen alle Fermionen sind. Der Kern eines Kohlenstoff-12-Atom ist, also ein Verbund Bosonen. Mesonen, auf der anderen Seite, sind Partikel aus genau zwei Quarks aus, so dass sie auch Composite-Bosonen.
Teilchen der Materie: Fermionen
Fermionen, benannt nach Enrico Fermi, sind Teilchen, die eine Halb ganzzahligen Wert von Quanten-Spin haben. Im Gegensatz zu Bosonen, sie gehorchen der Pauli-Prinzip, was bedeutet, dass mehrere Fermionen nicht im gleichen Quantenzustand existieren kann.
Während Bosonen als vermittelnde die Kräfte der Natur zu sehen sind, sind Fermionen Teilchen, die ein bisschen mehr sind # 147-solid # 148- und sind, was wir sind in der Regel von Materieteilchen zu denken. Quarks sind Fermionen.
Zusätzlich zu Quarks, gibt es eine zweite Familie von Fermionen genannt Leptonen. Leptonen sind Elementarteilchen, die nicht (bisher als Wissenschaftler wissen) in kleinere Teilchen zerbrochen werden. Das Elektron ist ein lepton, aber das Standardmodell der Teilchenphysik sagt uns, dass es tatsächlich drei Generationen von Teilchen, die jeweils schwerer als die letzte.
Die drei Generationen von Teilchen, die durch theoretische Überlegungen vorhergesagt wurden, bevor sie durch das Experiment entdeckt wurden, ein ausgezeichnetes Beispiel dafür, wie Theorie Experiment in der Quantenfeldtheorie vorangehen kann.
Auch innerhalb jeder Generation von Partikeln sind zwei Arten von Quarks. Diese Tabelle zeigt die 12 Arten von fundamentalen Fermionen, von denen alle beobachtet. Die Zahlen dargestellt sind die Massen, in Bezug auf Energie, für jedes der bekannten Teilchen. (Neutrinos haben praktisch, aber nicht genau, null Masse.)
| Quarks | Leptonen | |||
|---|---|---|---|---|
| Erste Generation | Up Quark 3 MeV | Down-Quark 7 MeV | Electron Neutrino | Elektron 0,5 MeV |
| Zweite Generation | Charm-Quark 1.2 GeV | Strange-Quark 120 MeV | Myonneutrino | Muon 106 MeV |
| Dritte Generation | Top Quark 174 GeV | Bottom Quark 4,3 GeV | Tau Neutrino | Tau 1,8 GeV |
Es gibt natürlich auch, composite Fermionen gemacht, wenn eine ungerade Anzahl von Fermionen kombinieren, um ein neues Teilchen zu erzeugen, wie zum Beispiel, wie Protonen und Neutronen durch die Kombination von Quarks gebildet werden.