WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-12-21T07:36:33Z

Bot: Automatski unos stranica

Nova stranica

[[datoteka:Standard_Model_of_Elementary_Particles_hr.svg|mini|desno|300px|[[Standardni model]] [[Elementarna čestica|elementarnih čestica]], s [[baždarni bozoni|baždarnim]] i [[Higgsov bozon|Higgsovim bozonom]].]]

[[datoteka:Quark structure proton.svg|mini|desno|300px|[[Proton]] je građen od dvaju [[Gornji kvark|gornjih (u) kvarkova]] i jednoga [[donji kvark|donjega (d) kvarka]]. Odabir boja pojedinih kvarkova je proizvoljan, ali sve tri boje moraju biti prisutne. [[Jaka nuklearna sila|Jake nuklearne sile]] između kvarkova posredovane su [[gluon]]ima.]]

[[datoteka:Temeljne čestice 1.png|mini|desno|300px|Sažetak međudjelovanje između [[Subatomska čestica|subatomskih čestica]] opisanih [[Standardni model|standardnim modelom]].]]

[[datoteka:Quark structure neutron.svg|mini|desno|300px|[[Neutron]] je građen od jednog [[gornji kvark|gornjeg (u) kvarka]] i dvaju [[Donji kvark|donjih (d) kvarkova]]. [[Jaka nuklearna sila|Jaku nuklearnu silu]] posreduju [[gluon]]i (valovi). Jaka nuklearna sila ima tri vrste naboja, crveno, zeleno i plavo. Imajte na umu da je izbor plave boje za gornji kvark proizvoljan; pretpostavlja se da "naboj u boji" kruži između 3 kvarka.]]

[[datoteka:Electrona in crystallo fluentia.svg|mini|desno|300px|[[Električna struja]] je usmjereno gibanje slobodnih [[elektron]]a.]]

[[datoteka:FirstNeutrinoEventAnnotated.jpg|mini|desno|300px|Upotrebom [[Komora na mjehuriće|komore na mjehuriće]] prvi puta je otkriven [[neutrino]] 13. prosinca 1970. Neutrino je udario [[proton]] u [[vodik]]ovom [[atom]]u. [[Sraz]] se vidi na desnoj strani, gdje se sijeku 3 linije.]]

[[datoteka:Fusion in the Sun.svg|mini|desno|300px|[[Niz proton-proton]] ili p-p niz prevladava kod [[zvijezda|zvijezdi]] veličine našeg [[Sunce|Sunca]] ili manjih.]]

'''Fermion''' (po [[Enrico Fermi|E. Fermiju]]) je [[subatomska čestica]] polucjelobrojnoga [[spin]]a (1/2 ili 3/2) kojoj se svojstva mogu opisati [[Fermi-Diracova statistika|Fermi-Diracovom statistikom]]. Primjerice spin je [[lepton]]a i [[kvark]]ova jednak broju 1/2. Podvrgavaju se [[Paulijev princip isključenja|Paulijevu načelu isključenja]]. Čestice složene od neparnog broja elementarnih fermiona također su fermioni (na primjer [[proton]], [[neutron]], [[atomska jezgra]] [[tricij]]a ³H, jezgra [[helij]]a 3He, jezgra [[ugljik]]a 13C), a čestice složene od parnog broja fermiona su [[bozon]]i (na primjer jezgra [[deuterij]]a 2H, jezgra [[helij]]a 4He, jezgra ugljika 12C). <ref> '''fermion''', [https://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=19312] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, pristupljeno 3. veljače 2020.</ref> Sva poznata [[materija]] današnjeg [[svemir]]a sastavljena je od fermiona: bariona i leptona.

{| class="wikitable"
|-
! Fermion !! Znak !! Antičestica !! Električni naboj ''Q/e'' !! Spin !! Masa mirovanja (MeV/c2)
|-
| [[elektron]] || e- || [[pozitron|e+]] || -1 || 1/2 || 0,5
|-
| [[mion]] || ν- || ν+ || -1 || 1/2 || 106
|-
| [[tauon]] || τ- || τ+ || -1 || 1/2 || 1,78
|-
| elektronski [[neutrino]] || νe || {{overline|''ν}}''e || 0 || 1/2 || < 2,2
|-
| mionski [[neutrino]] || νμ || {{overline|''ν}}''μ || 0 || 1/2 || < 1,7
|-
| tauonski [[neutrino]] || ντ || {{overline|''ν}}''τ || 0 || 1/2 || < 15,5
|-
| [[proton]] || p || {{overline|p}} || +1 || 1/2 || 938,3
|-
| [[neutron]] || n || {{overline|n}} || 0 || 1/2 || 939,6
|}

== Kvarkovi i leptoni ==
{{Glavni|Kvark|Lepton}}

Zanimljiva je činjenica da popis svih [[Elementarna čestica|elementarnih čestica]] koje izgrađuju svu [[materija|materiju]] ([[tvar]]) u [[svemir]]u jednostavno stane na jedan list [[papir]]a. Prema [[Standardni model|standardnom modelu]] tih elementarnih čestica ima ukupno 12. One su podijeljene u dvije grupe čestica koje nazivamo kvarkovi i leptoni. Postoji 6 kvarkova i 6 leptona (jednim imenom se nazivaju fermioni).

{| class="wikitable"
|+ Popis kvarkova i leptona
|-
! scope="col" | Kvarkovi
! scope="col" | Leptoni
|-
| [[Gornji kvark|Gornji (u – eng. ''up'')]]
| [[Elektron]] (e-)
|-
| [[Donji kvark|Donji (d – eng. ''down'')]]
| [[Elektronski neutrino]] (𝜈𝑒)
|-
| [[Čarobni kvark|Čarobni (c – engl. ''charm'')]]
| [[Mion]] (𝜇−)
|-
| [[Strani kvark|Strani (s – engl. ''strange'')]]
| [[Mionski neutrino]] (𝜈𝜇)
|-
| [[Vršni kvark|Vršni (t – engl. ''top'')]]
| [[Tauon]] (𝜏)
|-
| [[Dubinski kvark|Dubinski (b – engl. ''bottom'')]]
| [[Tau neutrino]] (𝜈𝜏)
|}

Poznato nam je da je [[elektron]] jedan od graditelja [[atom]]a i [[čestica]] koja je odgovorna za [[električna struja|električnu struju]] u [[Električni vodič|električnom vodiču]]. Elektron je elementarna čestica što znači da nema unutrašnju podstrukturu. Svih 12 čestica u tablici gore smatraju se elementarnim česticama. Iznenađujuće je to da se [[proton]] i [[neutron]] ne spominju u toj tablici.

Sva materija sačinjena je od atoma, svaki atom je sačinjen od negativno nabijenih elektrona koji kruže oko male, teške, pozitivno nabijene [[atomska jezgra|atomske jezgre]]. S druge strane, jezgra atoma se sastoji od protona, koji imaju pozitivan [[električni naboj]], i neutrona, koji su bez naboja. Ako je iznos naboja protona isti kao i kod elektrona (ali suprotnog predznaka), neutralni atom će sadržavati jednak broj protona u jezgri i elektrona u orbiti. Broj neutrona je obično isti kao i broj protona, no može biti malo drugačiji dajući tako različite [[izotop]]e atoma.

Kao što se prije vjerovalo da je atom osnovna građevna jedinica materije, a zatim je otkriveno da se sastoji od još elementarnijih čestica: elektrona, protona i neutrona, isto tako sada znamo da protoni i neutroni nisu elementarne čestice, ali elektron je bio i ostao elementaran. Protoni i neutroni su sačinjeni od kombinacije gornjih i donjih [[kvark]]ova. Budući da imaju unutrašnju podstrukturu, ne mogu se smatrati elementarnim česticama. Proton se sastoji od dva gornja i jednog donjeg kvarka, a neutron od dva donja i jednog gornjeg kvarka. To možemo prikazati na sljedeći način:

:<math> \mbox{p} = \mbox{u} \mbox{u} \mbox{d} </math>
:<math> \mbox{n} = \mbox{d} \mbox{d} \mbox{u} </math>

Budući da proton nosi [[električni naboj]], neki od kvarkova također moraju biti nabijeni. Međutim, isti kvarkovi, samo u drugoj kombinaciji, postoje i unutar neutrona koji je bez naboja. Zbog toga se naboji kvarkova moraju zbrojiti u kombinaciji koja čini proton, a poništiti u kombinaciji koja čini neutron. Označimo li naboj gornjeg kvarka sa 𝑄𝑢 i naboj donjeg kvarka sa 𝑄𝑑, dobivamo sljedeće:

:<math> \mbox{p} (\mbox{u} \mbox{u} \mbox{d})_{naboj} = Q_u + Q_u + Q_d = 1 </math>
:<math> \mbox{n} (\mbox{d} \mbox{d} \mbox{u})_{naboj} = Q_d + Q_d + Q_u = 0 </math>

Ove dvije jednadžbe su jednostavne za riješiti, uzimajući u obzir da su naboji gornjeg i donjeg kvarka redom:

:<math> Q_u = + \frac{2}{3} </math>
:<math> Q_d = - \frac{1}{3} </math>

Treba samo napomenuti da je u gornjim jednadžbama korišten dogovor koja postavlja da naboj protona iznosi +1, dok u standardnim jedinicama približno iznosi 1,6∙10−19 C ([[kulon]]). Ovaj naboj protona naziva se još i [[Elementarni naboj|elementarnim nabojem]] i označava se slovom 𝑒.

Do otkrića kvarkova, fizičari su smatrali da električni naboj može biti samo cjelobrojni višekratnik elementarnog naboja. Tako elektron ima električni naboj −𝑒, proton +𝑒, jezgra helija +2𝑒 i tako dalje. Kvarkovi, ovisno o vrsti, imaju samo dio elementarnog naboj: +2/3𝑒 ili −1/3𝑒. No, budući da kvarkovi ne postoje samostalno, već dolaze uvijek u kombinaciji dva ili tri kvarka, u prirodi nikad nije zapaženo postojanje čestice s nabojem manjim od jednog elementarnog naboja. Čestice sastavljene od 3 kvarka nazivamo [[barion]]ima, dok [[mezon]]ima nazivamo čestice koje se sastoje od parnog broja kvarkova i antikvarkova. U donjoj tablici, koja pokazuje način na koji su kvarkovi grupirani u generacije, svi kvarkovi u prvom retku imaju naboj +2/3, a u drugom retku −1/3. Ovo grupiranje kvarkova u generacije strogo prati poredak kojim su kvarkovi otkriveni.

{| class="wikitable"
|+ Kvarkovska generacija
|-
! scope="col" |
! scope="col" | Prva generacija
! scope="col" | Druga generacija
! scope="col" | Treća generacija
|-
| +𝟐/𝟑
| Gornji (u)
| Čarobni (c)
| Vršni (t)
|-
| -1/𝟑
| Donji (d)
| Strani (s)
| Dubinski (b)
|}

Sva tvar (materija) u svemiru sastoji se od atoma, dakle od protona i neutrona, stoga su gornji i donji kvarkovi najviše zastupljeni kvarkovi u svemiru. Ostali kvarkovi su puno masivniji ([[masa]] kvarkova raste kako idemo od prve prema drugoj i trećoj generaciji) i puno rjeđi. Međutim, ranije u evoluciji svemira tvar je bila daleko energičnija, stoga su masivniji kvarkovi bili mnogo češći i imali su značajnu ulogu u reakcijama koje su se dogodile.

Od leptona najpoznatiji je elektron, stoga su leptoni najviše i proučavani budući da se svojstva elektrona zrcale u mionu i tauonu. Ova tri leptona imaju isti [[električni naboj]] i malo toga, osim mase, razlikuje elektron od miona i tauona. Jedina očita razlika je u tome što se mion i tauon mogu raspadati na druge čestice (iz prve i druge generacije leptona i njihove [[Antičestica|antičestice]]), dok je elektron stabilna čestica.

Donja tablica prikazuje grupiranje leptona u 3 generacije. Isto kao i kod kvarkova, masa leptona se povećava kako idemo prema višoj generaciji, barem što se tiče prvog retka u tablici.

Ostala 3 leptona se nazivaju [[neutrino|neutrini]] jer su električki neutralni. Treba napomenuti da nije isto reći, na primjer, da je neutron bez naboja i da je neutron neutralan. Neutron se sastoji od 3 kvarka i svaki od njih nosi električni naboj koji se u konačnom zbroju poništi. Neutrini, za razliku od neutrona, su elementarne čestice. Kao takve nisu građene od drugih elementarnijih komponenti – oni su istinski neutralni. Stoga, da bi razlikovali takve čestice od onih kojima se naboji komponenti poništavaju, reći ćemo za neutrine (i slične čestice) da su neutralni, a za neutrone (i čestice slične njima) da su bez naboja. Prema standardnom modelu smatra se da su neutrini čestice bez mase, iako rezultati pokusa ''Super-Kamiokande'' ([[Masatoshi Koshiba|M. Koshiba]]) u Japanu daju naznaku da bi neutrini ipak mogli imati izuzetno malu, ali konačnu masu. Budući da su neutrini bez mase i neutralni, to im uskraćuje bilo kakvo fizičko postojanje. Međutim, neutrini imaju energiju i ta ih [[energija]] čini stvarnima.

{| class="wikitable"
|+ Leptonska generacija
|-
! scope="col" |
! scope="col" | Prva generacija
! scope="col" | Druga generacija
! scope="col" | Treća generacija
|-
| −𝟏
| [[Elektron]] (𝑒−)
| [[Mion]] (𝜇−)
| [[Tauon]] (𝜏−)
|-
| 𝟎
| [[Elektronski neutrino]] (𝜈𝑒)
| [[Mionski neutrino]] (𝜈𝜇)
| [[Tau neutrino]] (𝜈𝜏)
|}

Leptoni, za razliku od kvarkova, postoje u prirodi kao zasebne čestice. Donja tablica pokazuje gdje je sve moguće naći leptone u prirodi. [[Elektron]] je vrlo poznata čestica i njegova svojstva su uspostavljena u osnovama fizike. Njegov partner, [[elektronski neutrino]], je manje poznat ali jednako čest u prirodi. U velikom broju ga proizvode neki [[radioaktivnost|radioaktivni]] procesi i središnje jezgre [[nuklearni reaktor|nuklearnih reaktora]], dok je [[Sunce]] najveći proizvođač. Približno 1012 elektronskih neutrina prođe kroz naše tijelo svake sekunde, većina nastala u [[nuklearna reakcija|nuklearnim reakcijama]] koje se odvijaju u jezgri Sunca. Budući da jako rijetko međudeluju s materijom veliki broj neutrina koji prođe kroz naše tijelo ne čini nikakvu štetu.

Leptoni druge generacije su rjeđi, ali ih se može naći u prirodi. [[Mion]]e je lako proizvesti u laboratorijskim pokusima. Osim po masi, vrlo su slični elektronima. Zbog velike mase su nestabilni pa se raspadaju na elektrone i neutrina. Jednostavno se mogu promatrati u pokusima sa [[Kozmičke zrake|kozmičkim zrakama]].

{| class="wikitable"
|+ Prisutnost leptona u prirodi
|-
! scope="col" | Prva generacija
! scope="col" | Druga generacija
! scope="col" | Treća generacija
|-
| [[Elektron]]: - nalazi se u [[atom]]ima; - važan u [[električna struja|električnoj struji]]; - nastaje [[Beta raspad|beta-raspadom]].
| [[Mion]]: - nastaje u velikom broju udarom [[Kozmičke zrake|kozmičkih zraka]] o gornje slojeve [[atmosfera|atmosfere]].
| [[Tauon]]: - do sada viđen samo u [[laboratorij]]ima.
|-
| [[Elektronski neutrino]]: - nastaje [[Beta raspad|beta-raspadom]].
| [[Mionski neutrino]]: - nastaje u [[nuklearni reaktor|nuklearnim reaktorima]], - nastaje udarom [[Kozmičke zrake|kozmičkih zraka]] o gornje slojeve [[atmosfera|atmosfere]].
| [[Tau neutrino]]: - do sada viđen samo u [[laboratorij]]ima.
|}

Članovi treće generacije nisu viđeni u nikakvim prirodnim procesima, barem ne u ovom stadiju evolucije svemira. Mnogo ranije, kada je svemir bio topliji i kada su čestice imale daleko više energije, leptoni treće generacije su često nastajali u prirodnim reakcijama. To je međutim bilo prije nekoliko milijardi godina. Danas se tauon može promatrati samo u laboratorijskim pokusima, dok tau neutrino nije izravno viđen u pokusima već se njegovo prisustvo daje zaključiti iz određenih reakcija. <ref> Svetlana Veselinović: "Elementarne čestice", [http://www.mathos.unios.hr/~mdjumic/uploads/diplomski/VES07.pdf], završni rad, Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Osijek 2014., pristupljeno 27. siječnja 2020.</ref>

== Izvori ==
{{izvori}}

{{Čestice u fizici}}

[[Kategorija:Fizika elementarnih čestica]]

Fermion - Povijest promjena

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica