Subatomar partikel

En subatomar partikel er en partikel, som er mindre end et atom.

Partikelegenskaber (4 fundamentalkræfter)

I fysikken kan partikler have følgende 4 fundamentale vekselvirkningsegenskaber i partikelfysikkens Standardmodel. Det skal bemærkes at gravitation er selvstændig, da den ikke er indeholdt i Standardmodellen:

• Egenskaber
  • Elektromagnetisme. (Teori: QED). Påvirker partikler med ladning - vekselvirkningskvant; foton.
  • Svage kernekraft. Påvirker partikler med Flavor - vekselvirkningskvanter; W og Z bosoner.
  • Stærke kernekraft. (Teori: QCD).
    • Fundamentale stærke kernekraft. Påvirker partikler med farveladning; kvarker og gluoner - vekselvirkningskvant; gluon.
    • Residuelle stærke kernekraft. Påvirker partikler med ??; hadroner - vekselvirkningskvant; meson.
  • Gravitation. Påvirker alt med en masse eller energi (dvs. alle subatomare partikler) - vekselvirkningskvant; graviton (som endnu ikke er eksperimentelt påvist).

Partikelegenskaber (1...3 fundamentalkrafter)

I fysikken forsøger man bl.a. at finde ud af om nogle af de kendte 4 fundamentalkrafter kan forenes, med det formål at finde en bedre samlet teori. Det er lykkedes for elektromagnetismen og den svage kernekraft, at få dem samlet i den fælles elektrosvage vekselvirkning.

De 2 resterende teorier teorien om alting og den store samlende teori er ikke realiseret endnu.

• Egenskaber
  • (Formodet teori: Teorien om alting)
    • (Formodet teori: Den store samlende teori, GUT)
      • Elektrosvag kraft. (Accepteret teori: GSW)
        • Elektromagnetisme
        • Svage kernekraft
      • Stærke kernekraft
        • Fundamentale stærke kernekraft
        • Residuelle stærke kernekraft
    • Gravitation

Partikelklassifikation

Stofs subatomare partikler består af elementarpartikler og de subatomare partikler kan klassificeres i:

• Subatomar partikel
  • Fermioner, (stofpartikler der har spin 1/2, 3/2, 5/2,...).
    • Baryoner (kan vekselvirke med den stærke kernekraft) f.eks. hadroner dvs. protoner og neutroner.
      • Kvarker: u-kvark, d-kvark, c-kvark, s-kvark, t-kvark, b-kvark og deres antipartikler.
    • leptoner (kan ikke vekselvirke med den stærke kernekraft): elektroner, myoner, tauoner, elektronneutrinoer, myonneutrinoer, tauonneutrinoer og deres antipartikler.
  • Bosoner, kraftpartikler (Kraftformidlere) (Har spin 0, 1, 2,...).
    • (gravitoner, fotoner, W-bosoner, Z-bosoner, gluoner, mesoner)

Tabel over nogle mesoner (består af 2 kvarker)

Partikel		Kvarker	Masse·c²	Halveringstid	el.lad./|e|	strangeness	Antipartikel
Positiv pion	π+	ud	139 MeV	2,6*10-8s	+ 1	0	Negativ pion
Negativ pion	π-	ud			- 1	0	Positiv pion
Neutral pion	π0	uu+dd	135 MeV	8,3*10-17s	0	0
Positiv kaon	K+	us	494 MeV	1,2*10-8s	+ 1	+ 1	Negativ kaon
Negativ kaon	K-	us			- 1	- 1	Positiv kaon
Neutral kaon	K0	ds	498 MeV	5,2*10-8s og 8,9*10-11s	0	+ 1	Anti-kaon
Anti-kaon	K0	ds			0	- 1	Neutral kaon
Jot-Psi	J/Ψ	cc	3097 MeV	0,8*10-20s	0	0
Y(3940)	Y(3940)	cc	3940 MeV
Ypsilon	Y	bb	9460 MeV	1,3*10-20s	0	0

I tabellen er symbolet for anti-kaonen vist med understregning. I litteratur anvender man overstregning, men det har HTML endnu ikke mulighed for.

Den neutrale kaon og anti-kaon findes i to forskellige versioner med forskellig halveringstid.

De neutrale pioner, jot-psi og ypsilon er deres egne antipartikler.

I disse www-sider fortælles, at laboratorier har opdaget nye partikler, som består af 2 kvarker:

• 18 June 2004, PhysicsWeb: New particle baffles physicists
• 18 May 2005, PhysicsWeb: Particle physicists discover new meson Citat: "...the first "hybrid meson"..."

Tabel over nogle baryoner (består af 3 kvarker)

Partikel		Kvarker	Masse·c²	Halveringstid	Spin/(h/2π)	el.lad./|e|	strangeness	charme
Proton	p	uud	938,3 MeV	stabil eller > 1032 år	1/2	+ 1	0	0
Neutron	n	udd	939,6 MeV	932 s	1/2	0	0	0
Lambda	Λ	uds	1116 MeV	2,6 * 10- 10s	1/2	0	- 1	0
Sigma-plus	Σ+	uus	1189 MeV	0,8 * 10- 10s	1/2	+ 1	- 1	0
Sigma-nul	Σ0	uds	1192 MeV	5,8 * 10- 20s	1/2	0	- 1	0
Sigma-minus	Σ-	dds	1197 MeV	1,5 * 10- 10s	1/2	- 1	- 1	0
Xi-nul	Ξ0	uss	1315 MeV	2,9 * 10- 10s	1/2	0	- 2	0
Xi-minus	Ξ-	dss	1321 MeV	1,6 * 10- 10s	1/2	- 1	- 2	0
Omega-minus	Ω-	sss	1671 MeV	0,9 * 10- 10s	3/2	- 1	- 3	0
Lambda-C-plus	ΛC+	udc	2282 MeV	2,3 * 10- 13s	1/2	+ 1	0	+ 1

Partikler som formodentlig består af 4 kvarker

I disse www-sider fortælles, at laboratorier har opdaget partikler, som formodentlig består af 4 kvarker:

• 18 November, 2003, BBCNews: Scientists find mystery particle Citat: "...To explain it, theoretical physicists may have to modify their theory of the colour force; or make X(3872) the first example of a new type of meson, one that is made from four quarks (two quarks and two antiquarks)...".
  • 14 November 2003, Physics Web: New particle turns up in Japan Citat: "...X(3872)..."
  • 8 Sep 2003, High Energy Physics: Observation of a narrow charmonium-like state in exclusive B+ → K+ pi+pi- J/psi decays
• June 26, 2003, Physics News Update: The Meson Ds(2317)

Partikel		Kvarker	Masse·c²	Halveringstid	Spin/(h/2π)	el.lad./|e|	strangeness	charme
X(3872) "mystery meson"	?	****	3872 MeV	?	?	?	?	?
Ds(2317)	?	****	2317 MeV	?	?	?	?	?

Partikler som formodentlig består af 5 kvarker; "eksotiske" bosoner

I disse www-sider fortælles, at der er blevet opdaget flere partikler, som består af 5 kvarker:

• Physics in Action: February 2005: Do pentaquarks really exist? Citat: "...Results from a growing number of experiments at laboratories around the world are casting doubt on the recent discovery of particles containing five quarks..."
• CERN Courier: The challenge of the pentaquarks
• 2004-01-26, Sciencedaily: The Pentaquark: The Strongest Confirmation To Date
• Number 644 #1, June 30, 2003, Physics News Update: A Five-Quark State Has Been Discovered.
  • Kenneth Hicks: Physicists Find Evidence for an Exotic Baryon
  • Physics today, September 2003: Four Experiments Give Evidence of an Exotic Baryon With Five Quarks
• December 2003, CERN Courier: New five-quark states found at CERN
  • (hep-ex/0310014) Observation of an Exotic S = -2, Q = -2 Baryon Resonance in Proton-Proton Collisions at the CERN SPS
• 17 March 2004, Physics Web: Charmed pentaquark appears at DESY
  • hep-ex/0403017: Evidence for a Narrow Anti-Charmed Baryon State

Partikel		Kvarker	Masse·c²	Halveringstid	Spin/(h/2π)	el.lad./|e|	strangeness	charme
Theta-plus	Θ+	uudds	1540 MeV	?	?	+1	+1	?
Xi-minus-minus	Ξ- -	ddssu	? MeV	?	?	-2	-2	?
Xi-zero	Ξ0	dussd	1862 MeV	?	?	0	-2	?
"Charmed pentaquark"	?	uuddc	3099 MeV	?	?	?	?	-1

Se også

• Elementarpartikel
• Stof
• Antistof
• Partikelfysik
• Fysik
• Kvantemekanik

Eksterne henvisninger

• Nakskov Gymnasium: Partikelfysik
• dr.dk: Tyngdebølger
• Steven Weinberg: En forenet fysik i år 2050?
• particleadventure.org: The Standard Model, Unsolved Mysteries. Beyond The Standard Model, What is the World Made of? The Naming of Quarks (God populær fremstilling på engelsk).
• particleadventure.org: Particle chart
• Eef van Beveren
• UniSci: Anti-Proton Mass And Charge Measured For First Time Citat: "...In this case, the values agree with those of the proton (allowing for the opposite charge) to within 60 parts per billion...."
• 22 August, 2001, BBCNews: Physicists make 'strange' matter Citat: "...Strange matter, however, is composed of up, down, and strange quarks...."
• 21-Jan-2002 UniSci: Quantum Gravitational States Observed For First Time Citat: "...The researchers report seeing a minimum (quantum) energy of 1.4 picoelectron volts (1.4 x 10^-12 eV)..."
• LHCB: Everything you ever wanted to know about CP violation and never dared to ask
• BBC News 5-3-1999: 'Sensational' anti-matter discovery "...The phenomenon they think they spotted is technically called direct Charge-Parity (CP) violation. It means that particles behave differently if you swap matter for anti-matter and also swap left and right. ...The observation of direct CP violation is an exciting one for physicists as it disagrees with all the currently held theories about the nature of matter. "
• Number 660 #2, November 4, 2003, Physics News Update: Acceleration Disrupts Quantum Teleportation Citat: "...While this effect is small for typical accelerations in Earthly labs the result shows an interesting relationship between the effects of space-time motion and the quantum world..."
• Jose Galvez: Chapter 1 Electrodynamics (pdf)
• Annotated Physics Encyclopædia: Quantum Field Theory
• University of California: Particle Data Group
• Multiquarks: Phenomenology