Υποατομικά Σωματίδια

Αν και τα γνωστότερα συστατικά των ατόμων είναι το πρωτόνιο, το νετρόνιο και το ηλεκτρόνιο, ωστόσο δεν είναι τα μόνα. Μετά τα μέσα του εικοστού αιώνα ανακαλύφθηκε ότι τo πρωτόνιο και το νετρόνιο αποτελούνται κι αυτά από άλλα, πιο στοιχειώδη σωματίδια, τα κουάρκς. Ακόμα, η χρήση ολοένα ισχυρότερων επιταχυντών σωματιδίων για τη μελέτη της δομής της ύλης, αποκάλυψε την ύπαρξη ενός μεγάλου αριθμού ασταθών στοιχειωδών σωματιδίων.

Υπάρχουν δύο κατηγορίες υποατομικών σωματιδίων: τα στοιχειώδη σωμάτια (τα οποία δεν διαθέτουν εσωτερική δομή) και τα σύνθετα σωμάτια που είναι είτε αδρόνια είτε μεσόνια και αποτελούνται από στοιχειώδη σωματίδια.

Στοιχειώδη σωμάτια

Τα γνωστά στοιχειώδη σωμάτια είναι:

• 6 κουάρκς (quarks): up (πάνω), down (κάτω), strange (παράξενο), charm (γοητευτικό), bottom (βυθός) ή beauty (ομορφιά), top (κορυφή)
• 6 λεπτόνια (leptons): ηλεκτρόνιο (e), μιόνιο (${\displaystyle \mu }$ ), ταυ (${\displaystyle \tau }$ ), ηλετρονικό νετρίνο (${\displaystyle \nu _{e}}$ ), μιονικό νετρίνο (${\displaystyle \nu _{\mu }}$ ), ταυ νετρίνο (${\displaystyle \nu _{\tau }}$ )
• 5 φορείς αλληλεπιδράσεων (force carriers): φωτόνιο (γ), γκλουόνιο (g), W⁺, W^-, Ζ^ο.

Για κάθε σωματίδιο ύλης υπάρχει ένα αντισωματίδιο αντιύλης (anti-matter) που έχει την ίδια μάζα και περιστροφή με το αντίστοιχο σωμάτιο, αλλά αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Τα αντισωμάτια συμβολίζονται με μία γραμμή πάνω από το όνομα του αντίστοιχου σωματιδίου. Μερικά σωματίδια είναι τα ίδια το αντισωμάτιο του εαυτού τους, όπως το φωτόνιο γ, και το μποζόνιο Ζ^ο. Όταν ένα σωμάτιο και ένα αντισωμάτιο αλληλεπιδράσουν εξαϋλώνονται δίνοντας το αντίστοιχο της μάζας τους σε ενέργεια με την μορφή φωτονίων. Γι αυτό το λόγο, δεν υπάρχει αντιύλη στο σύμπαν, εκτός αν αυτή προλάβει να ανιχνευθεί πριν να έρθει σε επαφή με την ύλη (π.χ. στο εσωτερικό των πρωτονίων και των νετρονίων δεν υπάρχουν μόνο κουαρκς αλλά και αντικουάρκ (κουάρκς της αντιύλης).

Αδρόνια

Τα αδρόνια είναι σύνθετα υποατομικά σωμάτια τα οποία αποτελούνται από κουάρκς και χωρίζονται σε δύο κατηγορίες:

• βαρυόνια (baryons): αποτελούνται από 3 κουάρκς (π.χ. το πρωτόνιο αποτελείται από 2 up και 1 down,ενώ το νετρόνιο από 2 down και 1 up ${\displaystyle p=uud\,}$ )
• μεσόνια (mesons): αποτελούνται από ζεύγος ενός κουάρκ (quark) κι ενός αντικουάρκ (antiquark) (π.χ. το πιόνιο+ αποτελείται από 1 up και ένα αντι-down ${\displaystyle \pi ^{+}=u{\overline {d}}}$ )

• Στοιχειώδες σωματίδιο
• Καθιερωμένο Πρότυπο
• Αδρόνιο

• http://www.physics.ntua.gr/POPPHYS/index.html