WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-08-29T04:59:26Z

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]] [[bozon]]om.]]

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

[[datoteka:Nuclear Force anim smaller.gif|mini|desno|300px|[[Animacija]] međudjelovanja [[Jaka nuklearna sila|jake nuklearne sile]] (ili [[Rezidualna jaka nuklearna sila|rezidualne jake nuklearne sile]]). Mali obojeni dvostruki diskovi su [[gluon]]i.]]

[[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:Electron diffraction Laue-zone tilt-series.gif|mini|desno|300px| [[Ogib]] ili difrakcija elektrona je pokazala da se elektroni ponašaju i kao [[čestica|čestice]] i kao [[val]]ovi ([[Dualizam (fizika)|dualizam]]).]]

[[datoteka:The Sun by the Atmospheric Imaging Assembly of NASA's Solar Dynamics Observatory - 20100819.jpg|mini|desno|300 px|[[Nuklearna fuzija]] na [[Sunce|Suncu]]: [[slaba sila]] omogućuje [[nuklearna fuzija|nuklearnu fuziju]] četiriju [[vodik]]ovih [[atomska jezgra|atomskih jezgri]] u jezgru [[helij]]a.]]

'''Standardni model''' ili točnije rečeno '''standardni model čestica''' je opis [[Subatomska čestica|subatomskih čestica]] i [[Elektromagnetska sila|elektromagnetskoga]], [[Slaba nuklearna sila|slabog]] i [[Jaka nuklearna sila|jakoga međudjelovanja]], koji omogućava objašnjavanje pojava koje se uočavaju u pokusima u velikim [[Akcelerator čestica|ubrzivačima čestica]]. Osnovne su sastavnice standardnoga modela temeljne čestice tvari ([[fermion]]ska polja tvari, [[spin]]a 1/2), prijenosnici sila (baždarni [[bozoni]], spina 1) i područje lomljenja baždarne simetrije ([[Skalar (fizika)|skalarna]] polja, [[Higgsov bozon|Higgsove čestice]], spina 0).

Područje prijenosnika sila opisano je s 12 [[Baždarni bozoni|baždarnih bozona]]. Četiri od njih: bezmaseni [[foton]], dva masivna [[W i Z bozoni|W-bozona]] i masivni neutralni [[W i Z bozoni|Z-bozon]], vežu se na nabijene i neutralne struje slaboga međudjelovanja ([[slaba nuklearna sila]]). Preostalih osam bezmasenih baždarnih bozona obojeni su [[gluoni]]. Baždarnomu području standardnoga modela pridruženo je područje lomljenja baždarne simetrije, da bi se prijenosnicima kratkodosežnih slabih sila mogla pridijeliti odgovarajuća masa. Riječ je o spontanom lomljenju simetrije i s njim povezanim takozvanim [[Higgsov bozon|Higgsovim mehanizmom]]. Razjašnjenje toga područja jedan je od ciljeva budućih pokusa na [[Veliki hadronski sudarivač|Velikom hadronskom sudarivaču]] LHC u [[CERN]]-u kraj [[Ženeva|Ženeve]].

Spektar temeljnih čestica tvari čini dvanaest točkastih čestica bez podstrukture, naboji kojih služe kao izvori [[sila]]. Riječ je o šest [[kvark]]ova i šest [[lepton]]a, koji su [[fermion]]i (čestice polucijeloga spina). Gotovo je sva tvar dijela [[svemir]]a u kojem živimo građena od kvarkova i leptona prvoga naraštaja (gornjih kvarkova i donjih kvarkova, [[elektron]]a i elektronskoga [[neutrino|neutrina]]), dok su preostale [[Elementarna čestica|temeljne čestice]] i čestice izgrađene od njih otkrivene u [[Kozmičke zrake|kozmičkom zračenju]] i u [[pokus]]ima u [[Akcelerator čestica|ubrzivačima čestica]]. Odgovore koji se odnose na ulogu [[gravitacija|gravitacije]], [[Tamna tvar|tamne tvari]] i [[Tamna energija|tamne energije]] treba potražiti na [[Kozmologija|kozmološkom]] planu. <ref> '''standardni model čestica''', [http://www.enciklopedija.hr/natuknica.aspx?ID=57761] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.</ref>

Standardni model je [[kvantna teorija polja]] usklađena s [[kvantna mehanika|kvantnom mehanikom]] i [[teorija relativnosti|teorijom relativnosti]] i do sada je potvrđena predviđanjem rezultata gotovo svih pokusa u kojima djeluju 3 temeljna međudjelovanja ([[Fundamentalne interakcije|fundamentalne interakcije]]). Ipak, standardni model nije kompletna [[teorija]] jer ne uključuje [[gravitacija|gravitaciju]], a također ovisi i o nizu pokusima dobivenih parametara ([[masa|mase]] čestica i konstante vezanja) koji se ne mogu dobiti iz same teorije.

== Objašnjenje ==
Prema standardnom modelu trenutno postoji 12 [[elementarna čestica|elementarnih čestica]] za koje se smatra da izgrađuju svu [[materija|materiju]] u [[svemir]]u. Tih 12 čestica zajedničkim imenom nazivaju se [[fermion]]i, a dijele se u dvije grupe od po 6 čestica – [[kvark]]ove i [[lepton]]e. Cilj [[Fizika elementarnih čestica|fizike elementarnih čestica]] je utvrditi identitet svih elementarnih čestica i načine na koje elementarne čestice međusobno djeluju. Prema standardnom modelu postoje 4 osnovne sile: gravitacijska, elektromagnetska, slaba nuklearna i jaka nuklearna sila, putem kojih 6 leptona i 6 kvarkova međusobno djeluju razmjenom čestica prijenosnika sila – [[bozon]]a, odnosno [[Baždarni bozoni|baždarnih bozona]]. Pomoću 12 čestica koje izgrađuju materiju i 4 čestice [[Fundamentalne interakcije|prijenosnika međudjelovanja]] između čestica materije može se opisati ponašanje sve promatrane materije u svemiru.

Teorija elementarnih čestica uobličena je početkom 70-tih godina 20. stoljeća pod nazivom standardni model. Iako se iz samog imena ne može zaključiti, standardni model zapravo nije model, već [[matematika|matematički]] precizna [[teorija]] [[gibanje|gibanja]] sustava najmanjih sastavnica materije – elementarnih čestica, čija se predviđanja u potpunosti slažu sa rezultatima brojnih [[pokus]]a.

Prema standardnom modelu vjeruje se da je svemir sastavljen od [[materija|materije]] (4% [[atom]]a i 20% [[Tamna tvar|tamne materije]] koju ne možemo promatrati ili objasniti) i energije (76% [[Tamna energija|tamne energije]]). Model objašnjava načine na koje se 16 elementarnih čestica veže zajedno u atome i [[molekule]] stvarajući materiju uz djelovanje 4, odnosno 3 temeljne sile: elektromagnetska, slaba nuklearna i jaka nuklearna sila. Znanstvenici još ne znaju kako povezati [[gravitacija|gravitaciju]] sa standardnim modelom.

Ovih 16 čestica i [[Higgsov bozon]] svrstava se u dvije velike grupe: [[fermion]]e, koji čine materiju, i [[bozon]]e. U fermione, čestice s polucjelobrojnim [[spin]]om (1/2, 3/2, 5/2, …), ubrajamo 6 [[kvark]]ova i 6 [[lepton]]a. Svaki lepton ima svog odgovarajućeg [[neutrino|neutrina]], česticu bez mase i jako velike brzine. Danas znanstvenici nisu još sigurni po pitanju imaju li neutrini masu ili ne. Nedavna mjerenja pokazuju da bi neutrini mogli imati izuzetno malu, ali konačnu masu, no ipak ovo i dalje ostaje neriješeno pitanje u eksperimentalnoj fizici. Što se tiče standardnog modela, neutrini su bez mase. Sve čestice također imaju i svoju odgovarajuću [[Antičestica|antičesticu]], koja se ponaša isto kao i originalna [[čestica]], ali se poništava u dodiru s materijom, odnosno s originalnom česticom, pretvarajući mase obje čestice u čistu energiju u procesu [[Anihilacija|anihilacije]] (poništenja). Svu materiju u svemiru grade dvije vrste kvarkova (gornji i donji kvark) i jedna vrsta leptona ([[elektron]]). Nije sasvim jasno zašto priroda ima potrebu za postojanjem preostala 4 kvarka i 5 leptona, oni su samo masivnija verzija ove 3, tako reći glavne čestice.

[[Bozon]]i su čestice s cjelobrojnim vrijednostima spina (0, 1, 2, …) koje djeluju kao prijenosnici 3 temeljne sile u prirodi (elektromagnetska, slaba nuklearna i jaka nuklearna sila). Najpoznatiji bozon je [[foton]], prijenosnik [[Elektromagnetska sila|elektromagnetske sile]] koja je odgovorna za pojavu [[električna struja|električne struje]], [[Magnetizam|magnetizma]] i svjetlosti. [[W i Z bozoni]] su prijenosnici [[Slaba nuklearna sila|slabe nuklearne sile]], a [[gluon]] [[Jaka nuklearna sila|jake nuklearne sile]] koja vezuje kvarkove u veće čestice poput [[neutron]]a i [[proton]]a. Postojanje Higgsova bozona, elementarne čestice kojom se objašnjava masa drugih čestica, a posebno zašto su W i Z bozoni toliko masivni za razliku od fotona koji nema masu, potvrđeno je dana 14. ožujka 2013.

Budući da znanstvenici još uvijek nisu uspjeli povezati gravitaciju sa standardnim modelom, pretpostavlja se postojanje čestice [[graviton]] koja bi mogla biti prijenosnik gravitacijske sile. Ako bi se dokazalo postojanje ove čestice, standardni model bi se mogao zamijeniti nedostižnom teorijom svega (eng. ''Theory of Everything''), koja bi ujedinila sve 4 temeljne sile prirode. <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>

== Standardna teorija čestica i sila ==
'''Standardna teorija čestica i sila''' je [[Kvantna mehanika|kvantnomehanički]] teorijski opis potvrđen [[pokus]]ima standardnoga modela čestica kojim su opisane elementarne čestice i njihova [[Slaba nuklearna sila|elektroslaba]] i [[Jaka nuklearna sila|jaka međudjelovanja]]. S teorijske strane opis se temelji na svojstvu renormalizabilnosti (uklonjivosti beskonačnosti koje se pojavljuju pri izračunu kvantnih petlji), a s pokusima na slaganju izmjerenih vrijednosti s onima koje daju teorijska predviđanja na razini [[kvantna petlja|kvantnih petlja]]. U 1960-ima je [[kvantna elektrodinamika]] bila jedina poznata značajna [[baždarna teorija]]. Daljnji razvoj postignut je dokazom da su i baždarne teorije sa samointerakcijom (poznate kao Yang-Millsove teorije) renormalizabilne te da renormalizabilnost vrijedi i ako je [[baždarna simetrija]] spontano slomljena. [[Elektroslaba teorija]] objedinjuje [[Elektromagnetska sila|elektromagnetske]] i jake procese na sličan način kao što [[Maxwellove jednadžbe|Maxwellovo elektromagnetsko ujedinjenje]] povezuje [[elektricitet|električne]] i [[magnet]]ske pojave. Uz elektroslabi dio, standardna teorija uključuje i opis jake sile s pomoću baždarne simetrije, takozvane SU(3) boje. Ukupno su sile standardne teorije opisane s 12 [[Baždarni bozoni|baždarnih bozona]].

Elektroslabi dio i dio jake sile dvije su odvojene sastavnice standardne teorije. Zajedničko im je da se oslanjaju na [[Teorija relativnosti|relativističku teoriju polja]] i na dodatni princip Yang-Millsove lokalne simetrije. Riječ je o jednom od presudnih koraka poopćavanjem već poznatih globalnih (prostorno-vremensko neovisnih) internih simetrija na lokalne, zahtjevom da se u svakoj prostorno-vremenskoj točki može učiniti neovisna rotacija u određenom unutrašnjem prostoru. Najprije se početkom 1970-ih spoznalo da su elektromagnetska i slaba međudjelovanja opisana SU(2)×U(1) Yang-Millsovom teorijom, a potom da se i temeljno jako međudjelovanje kvarkova i gluona može svesti na SU(3) Yang-Millsovu teoriju boje. Utvrđena renormalizabilnost omogućuje precizne proračune koji su izloženi provjerama pokusa. Posebna je epizoda bilo svođenje jake sile na teoriju polja. Ona je zaokružena dodjeljivanjem [[Nobelova nagrada za fiziku|Nobelove nagrade]] 2004. [[David Jonathan Gross|D. J. Grossu]], [[Hugh David Politzer|H. D. Politzeru]] i [[Frank Anthony Wilczek|F. A. Wilczeku]] za otkriće [[asimptotska sloboda|asimptotske slobode]] u teoriji [[Jaka nuklearna sila|jakoga međudjelovanja]]. Pošto je postalo jasno da je [[jaka sila]] vezana za svijet [[kvark]]ova zatočenih unutar dimenzija čestica koje oni izgrađuju, jakost te sile mora rasti pri svakom pokušaju razdvajanja kvarkova. Pokusna potvrda asimptotske slobode stavila je kvantnu kromodinamiku uz bok elektroslabe teorije i time ustanovila ukupnu teoriju baždarnoga područja, koja se temelji na umnošku grupa U(1)×SU(2)×SU(3), s malim brojem parametara (3 kontinuirane promjenljive jakosti vezanja) može se kvantitativno (brojčano) opisati golem broj rezultata [[mjerenje|mjerenja]]. Ustanovljavanje asimptotske slobode za Yang-Millsove komponente SU(2) i SU(3) u umnošku "1×2×3" otvara mogućnost susreta jakosti takozvanih abelovskog i neabelovskih naboja i potiče proučavanje teorija velikog ujedinjenja. Takvo stvarno ujedinjenje naboja pokazuje mogućnost veze fizikalne stvarnosti i ideala matematičke elegancije. Na tom tragu izrasla su i poopćena supersimetrična ujedinjenja, gdje i čestice različitoga spina ulaze u isti multiplet. <ref> '''standardna teorija čestica i sila''', [http://www.enciklopedija.hr/natuknica.aspx?ID=57759] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, pristupljeno 30. siječnja 2020.</ref>

=== Temeljna međudjelovanja ===
{{Glavni|Fundamentalne interakcije}}

'''Fundamentalne interakcije''', '''osnovne sile''' ili '''temeljno međudjelovanje''' je međudjelovanje [[Elementarna čestica|elementarnih čestica]]: [[Gravitacija|gravitacijsko]], [[Elektromagnetska sila|elektromagnetsko]], [[Jaka nuklearna sila|jako]] i [[Slaba nuklearna sila|slabo]]. Sva poznata međudjelovanja posljedica su tih 4 temeljnih međudjelovanja. Temeljna međudjelovanja međusobno se razlikuju po [[čestica]]ma na koje djeluju, [[jakost]]i, dosegu i česticama koje ih prenose. Jako međudjelovanje djeluje na kvarkove i gluone, slabo međudjelovanje na kvarkove i [[lepton]]e, elektromagnetsko međudjelovanje na sve čestice nabijene [[električni naboj|električnim nabojem]], a gravitacijsko međudjelovanje na sve čestice koje imaju [[masa|masu]]. Gravitacijsko međudjelovanje između elementarnih čestica je iznimno slabo, slabo međudjelovanje je malo jače, elektromagnetsko još jače i jako je međudjelovanje najjače. Doseg elektromagnetskog i gravitacijskog međudjelovanja je beskonačan, a doseg jakog i slabog međudjelovanja je kratak, približno poput promjera [[atomska jezgra|atomske jezgre]]. Jako međudjelovanje prenose gluoni, elektromagnetsko fotoni, slabo [[W i Z bozoni|W± i Z0 bozoni]] a gravitacijsko [[graviton]]i (koji nisu [[pokus]]ima potvrđeni).

{| class="wikitable"
|-
! Međudjelovanje !! Trenutačna teorija !! Prijenosnici djelovanja !! Relativna jakost(1) !! Ovisnost o udaljenosti !! Doseg djelovanja ([[metar|m]])
|-
| [[Jaka sila|Jaka]] || Kvantna kromodinamika (QCD) || [[gluon]]i || 1038 || <math>{\sim r}</math> (vidi napomenu) || 10−15
|-
| [[Elektromagnetska sila|Elektromagnetska]] || [[Kvantna elektrodinamika]] (QED) || [[foton]]i || 1036 || <math>\frac{1}{r^2}</math> || 10−18
|-
| [[Slaba nuklearna sila|Slaba]] || Kvantna aromodinamika (QFD) || [[W i Z bozoni]] || 1025 || <math>\frac{e^{-m_{W,Z}r}}{r^2}</math> || <math> \infty </math>
|-
| [[Gravitacija|Gravitacijska]] || [[Opća teorija relativnosti]] (GR, nije kvantna teorija.) || [[graviton]]i || 1 || <math>\frac{1}{r^2}</math> || <math> \infty </math>
|}(1) približne veličine. Točne vrijednosti ovise o česticama i energiji.

== Izvori ==
{{izvori}}

{{Čestice u fizici}}

[[Kategorija:Fizika elementarnih čestica]]
[[Kategorija:Kvantna mehanika]]

Standardni model - Povijest promjena

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica