Чудесата на Физиката: Най – яките елементарни частици в природата

       Елементарните частици са изключително разнообразни. Много от тях са с фантастични имена като sparticles, quarks и neutrinos.

Частицата – Бог (God Particle)

       Частицата - бозон на Хигс, е толкова важна за науката, че е  била наречен "Бог на частиците".  На нея се дължи масата на всички останали частици. За първи път е предсказана теоретично през 1964 г., когато учените се чудеха защо някои частици са по - масивни, отколкото други. Бозона на Хигс се свързван с т.н нар. поле на Хигс - решетка от видове частици, които изграждат  Вселената. Двете понятия се смятат отговорни за предоставяне на маса на другите частици. Много учени се надяват, чрез механизма на Хигс да се намери липсващата част от пъзела и да се допълни съществуващия "Стандартния модел" на физиката, който описва известните частици. Частицата – Бог  все още не е открита.

Кварки (Quarks)

        Като градивни елементи на протоните и неутроните, кварките никога не са самотни, съществуващи само в групи. Установено е, че силата, която свързва кварките  се увеличава с разстоянието. Свободни кварки не съществуват в природата. Имената на тези шест фундаментални частици са: up (горен), down(долен), charm(чаровен), strange(странен), to(топ) and beauty(красив). Например, протоните и неутроните са изградени от три кварки, като протони имат състав (u-u-d), а неутроните имат (u-d-d).

       up и down - кварките са най – леки, с най - малка маса. По-тежки кварки бързо се разлагат до up (горен) и down(долен) - кварки. Въпреки това, по-тежки кварки могат да бъдат произведени във високоенергийни сблъсквания на частици, например протони или тежки йони.

Суперсиметрични частици (Sparticles)

         Sparticles е съкращение от "суперсиметрични частици". Тези частици съществуват според прогнозата на Теорията за суперсиметрията, която постулира, че всички познати на нас частиц има свои сестри – частици, които все още не сме открили. Например, суперпартньора на електрона е selectron, партньорът на quark е squark и партньора на фотона е photino. Защо не се наблюдават тези sparticles във Вселената в момента? Учените считат, че те са много по-тежки от обичайните  частици -  сестри, като по-тежките частици имат по - кратък живот. По същество те започват да се разрушават, веднага след като са произведени. Създаването sparticles изисква изключително голямо количество енергия, от вида, който е съществувал малко след Големия взрив и може да бъде създаден в големи ускорители на частици като Големия адронен колайдер (LHC).

       Що се отнася до това защо sparticles са толкова тежки, физиците предполагат, че симетрията може да е нарушена, в някои скрити сектори на Вселената.  Затова не можем да  ги видим, но може да се регистрират гравитационно.

Неутрино (Neutrinos)

       Те са леки, субатомни частици, които се движат  наоколо със скорост много близка до скоростта на светлината. В действителност, поток от трилиони неутрино преминават през нашето тялото във всеки един момент, въпреки че те рядко взаимодействат с нормалната материя. Някои неутриното идва от Слънцето, а други идват от космическите лъчи при взаимодействие с атмосферата на Земята и от астрономически източници като експлодиращи звезди в Млечния път и други далечни галактики. Партньорът от антиматерия на неутриното се нарича geoneutrino, и подобно на други взаимодействия на материя с  антиматерия, двете частици взаимно се унищожават в процес наречен анихилация.

Антиматерия (Antimatter)

        За всички нормални частици се смята, че имат свои антиматериални партньори със същата маса, но противоположен заряд. Когато материя и антиматерия се срещнат, двете анихилират т.е. унищожат се взаимно. Протонът има античастицата - партньор, наречен антипротон, докато античастица на електрона се нарича позитрон.

Гравитони (Gravitons)

            В областта на квантовата механика всички основни взаимодействия се извършват от частици. Например, светлината е съставена от безтегловни частици, наречени фотони, които осъществяват електромагнитното взаимодействие. По същия начин гравитонът е теоретичната частица, която съответства на гравитацията. Учените все още търсят гравитоните, които са трудни за намиране, тъй като те взаимодействат много слабо с материята.