Základní částice hmoty

			Samostatná práce
			Tento článek je editován studenty 2. LF UK v rámci plnění jejich studijních povinností (seminární práce – vypracování zkouškových otázek z biofyziky). Ostatní uživatele prosíme, nezasahujte výrazněji do jeho tvorby až do doby, než bude práce odevzdána (s výjimkou malých editací – opravy překlepů, pomoci s formátováním apod.). Máte-li nějaké náměty či připomínky, uveďte je prosím v diskusi. V případě potřeby kontaktujte autory stránky – naleznete je v historii.
			Stránka byla naposledy aktualizována ve čtvrtek 28. 2. 2019 v 16.36.

Základní částice hmoty

Již od počátku lidské existence vznikaly různé představy o složení hmoty. Potvrzení antické teorie atomu jako základní složky hmoty přinesl výzkum z 19. století, kdy bylo upřesněno, že atom se skládá z elementárních částic – proton, neutron a elektron. Během 20. století byla objevena řada dalších částic a antičástic (zrcadlové částice, které mají shodnou hmotnost, ale opačný elektrický náboj). Objevené elementární částice můžeme rozdělit do dvou hlavních skupin. Jsou to leptony a hadrony.

Leptony

Leptony jsou první skupina elementárních částic, do které patří elektron a jemu příbuzné částice. Nepozorujeme u nich žádnou vnitřní strukturu až do současných experimentálních možností, tj. do 10^-18m. Všechny částice mají spin 1/2, jedná se tedy o tzv. fermiony (částice s poločíselným spinem) interagující slabou interakcí. Elektricky nabité částice (elektrony) interagují i elektromagneticky a jsou schopné interagovat s hmotou, na rozdíl od elektricky negativních částic (neutrin), které s hmotou reagují jen velmi slabě. Interakce leptonů se řídí zákonem zachování leptonového čísla L, které se musí shodovat před a po interakci. Dnes jsou známa 3 různá leptonová čísla, které se pro elektrony, miony, tauony a jejich neutrinum rovná +1 a jejich antičásticím a antineutrinům -1. Známe 12 druhů leptonů, z nichž 3 jsou nabité (elektron, mion, tauon), 3 neutrina (elektronové, mionové, tauonové) a jejich 6 antičástic.

Generace leptonů

1. generace – elektron a jeho neutrino

2. generace – mion a jeho neutrino

3. generace – tauon a jeho neutrino

Tyto částice dokážeme uměle připravit na urychlovačích. Ke všem generacím přísluší i antičástice.

Leptony

Kvarky

Kvarky jsou fundamentální částice tvořící hadrony. Samostatně vyskytující se kvarky nikdy nebyly pozorovány.

Kvarků tvořících hadrony existuje šest typů, rozlišují se pomocí jejich „vůní“ (up, down, strange, charm, bottom, top).

Dvojice kvarků se společně se svými antikvarky rozdělují do tří generací:

1. generace – kvarky u (up), d (down)

2. generace – kvarky s (strange), c (charm)

3. generace – kvarky b (bottom), t (top).

Běžně se vyskytující v přírodě jsou kvarky 1. generace.

Seskupené kvarky tvoří dva typy hadronů – baryony a mezony. Baryony jsou tvořeny trojicí kvarků qqq, proton trojicí uud, neutron udd. Mezony se vždy skládají z jednoho kvarku a jednoho antikvarku (qq̄).

Kvarky jsou barevně nabité částice. Každý kvark nese barevný náboj v jedné ze tří možných hodnot – zelené, modré či červené (RGB), každý antikvark má jednu ze tří hodnot náboje doplňkového. Kvarky se nikdy nenacházejí osamoceně, vždy jsou sloučeny v hadronech. Energie interakce mezi kvarky v hadronech je tím větší, čím vzdálenější jsou. K uvolnění kvarku je potřeba nekonečně velké energie.

Silné interakce mezi kvarky v hadronech zprostředkovávají gluony- barevně nabité částice nesoucí náboj barevně – antibarevných párů (např. červená/anti – modrá). Hadron jako celek musí vždy být barevně neutrální, jelikož pouze tak může samostatně existovat. Proto každý kvark v baryonu nese jinou barvu.

Vysoce energetická srážka hadronů může způsobit jejich „roztavení“ a vznik tzv. kvark – gluonového plazmatu. V něm se kvarky mohou pohybovat volně. Tento stav hmoty měl být ve vesmíru 20–30 mikrosekund po Velkém třesku a lze jej na extrémně krátkou dobu vytvořit v částicovém urychlovači.

Proton se třemi kvarky

Odkazy

Související články

• Standardní model částicové fyziky#Základní částice hmoty
• Hadrony

Externí zdroje

• Elementární částice
• Systematický přehled elementárních částic

Použitá literatura

• RNDR. VÁVRA, PH.D., Václav. Základní stavební částice hmoty [online]. [cit. 2011-10-10]. <http://mineralogie.sci.muni.cz/kap_3_1_castice/kap_3_1_castice.htm>.

• ULMANN, Vojtěch. Jaderná a radiační fyzika [online]. [cit. 2008-4-5]. <http://astronuklfyzika.cz/JadRadFyzika5.htm>.

• NAVRÁTIL, Leoš a Jozef ROSINA, et al. Medicínská biofyzika. 1. vydání. Praha : Grada, 2005. 524 s. s. 13-22. ISBN 80-247-1152-4.

• NEZNÁMÝ, Autor. aldebaran [online]. [cit. 2015-11-28]. <https://www.aldebaran.cz/astrofyzika/interakce/particles.html>.

			Článek ke kontrole
			Žádá se kontrola tohoto článku učitelem.
			Navržený učitel: Petr Heřman