Немного о том, из чего собран наш мир.
Это не секрет - всё вокруг нас состоит из молекул, молекулы из атомов , атомы из нуклонов и электронов, нуклоны из кварков и взаимодействий переносчиками которых являются бозоны. Всё это очень похоже на матрешку: каждый уровень открывает новые части, новые законы и новые принципы взаимодействия. И с первого взгляда в этом разнообразии сложно разобраться. Со второго тоже. Одна из причин этого в том, что многие законы по которым взаимодействуют частицы контринтуитивный , но на деле всё это весьма занимательно.
В роли объединяющих всё сил выступают четыре вида взаимодействия: гравитационное, сильное, слабое и электромагнитное; стоит отметить, что гравитационное взаимодействие в лабораторных условиях пренебрежительно мало, а электромагнитное и слабое являются(теоретически) проявлением одного и того же взаимодействия - электрослабого. Всем известный бозон Хиггса является квантом поля Хиггса, которое обуславливает наличие массы у переносчиков слабого взаимодействия и фермионов. У всех взаимодействий есть частицы-переносчики - бозоны, с их помощью описываются взаимодействия между другими фундаментальными частицами. Например два электрона являясь отрицательными отталкиваются друг от друга обмениваясь виртуальными фотонами - переносчиками электромагнитного взаимодействия; виртуальные частицы ведены в квантовую физику для описания принципов взаимодействия. Другим примером являются глюоны, они являются переносчиками сильного взаимодействия и служат для связей кварков в протонах и нейтронах, а также, превосходя силы электромагнитного взаимодействия, удерживают протоны внутри ядра. Слабое взаимодействие обусловливает изменение и распад элементарных частиц, его примером может быть бета-распад нейтрона, при котором один из кварков нейтрона изменяется в результате слабого взаимодействия при этом появляется W− - бозон - это и есть один из переносчиков слабого взаимодействия(также существуют W+ и Z0 - бозоны), в свою очередь W− -бозон распадается на электрон и антинейтрино. Кроме бозонов-переносчиков взаимодействий существуют.
Второй большой частью стандартной модели являются фермионы. Не вдаваясь в подробности это фундаментальные частицы в результате взаимодействия которых образуется вещество. Среди фермионов выделяют две большие группы фундаментальных фермионов: кварки и лептоны. Кварки делятся на шесть ароматов (верхний, нижний, странный, очаровательный,прелестный и истинный - обожаю физиков за эти названия), имеют античастицы и делятся на три поколения, причём из-за большой массы кварки второго и третьего поколения нестабильны и по факту все протоны и нейтроны состоят из первого поколения. Кварки имеют цветной заряд , для сравнения у электрического заряда есть два варианта - положительный и отрицательный, цветной же имеет три возможных значения и благодаря тому что у глюонов(сильное взаимодействие) так же присутствует эта характеристика у глюонов(переносчики сильного взаимодействия) в результате чего из кварков образуются частицы наподобие протонов и нейтронов. У лептонов та же структура - они делятся на три поколения, по два в каждом (электрон, нейтрино, мюон, мюонное нейтрино, тау-лептон и тау-нейтрино) и их античастицы, и так же как и у кварков стабильно только первое поколение, но в отличии от кварков, лептоны не подвергаются сильному взаимодействию и их возможно обнаружить в свободном состоянии, как электроны так и нейтрино, но последние в следствии своих особенностей почти не взаимодействует с веществом.
Образуемые кварками нуклоны могут иметь положительный электромагнитный заряд(протоны) или нейтральный (нейтроны) - они образуют положительно заряженные ядра атомов, электроны имея отрицательный заряд компенсируют этот заряд делая атом нейтрально заряженным.Положительный и отрицательный заряд частиц, электромагнитное взаимодействие и причины по которым электрон не падает на атом займет объём, сравнимый с вышеизложенным , а потому я оставлю для следующей статьи)