სამყაროში ყველა სხეული ცხოვრობს თავის დროზე და ძირითადი ელემენტარული ნაწილაკებიც. ელემენტარული ნაწილაკების უმეტესობის სიცოცხლე საკმაოდ ხანმოკლეა.
ზოგიერთი მათგანი დაბადებისთანავე იშლება, რის გამოც ჩვენ მათ არასტაბილურ ნაწილაკებს ვუწოდებთ.
მცირე ხნის შემდეგ ისინი იშლება სტაბილურებად: პროტონებად, ელექტრონებად, ნეიტრინოებად, ფოტონები, გრავიტონები და მათი ანტინაწილაკები.
ყველაზე მნიშვნელოვანი მიკრო-ობიექტები ჩვენს ახლო სივრცეში - პროტონები და ელექტრონები. სამყაროს ზოგიერთი შორეული ნაწილი შეიძლება შედგებოდეს ანტიმატერიისგან, იქ ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილაკები იქნება ანტიპროტონი და ანტიელექტრონი (პოზიტრონი).
საერთო ჯამში, რამდენიმე ასეული ელემენტარული ნაწილაკი აღმოაჩინეს: პროტონი (p), ნეიტრონი (n), ელექტრონი (e -), ასევე ფოტონი (g), პი-მეზონები (p), მუონები (m), სამი ნეიტრინო. ტიპები (ელექტრონული ve, muon v m, ლეპტონით ვუ) და ა.შ. ცხადია, ისინი უფრო ახალ მიკრონაწილაკებს მოიტანენ.
ნაწილაკების გარეგნობა:
პროტონები და ელექტრონები
პროტონებისა და ელექტრონების გამოჩენა დაახლოებით ათი მილიარდი წლით თარიღდება.
მიკრო-ობიექტების კიდევ ერთი ტიპი, რომელიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ახლო სივრცის სტრუქტურაში, არის ნეიტრონები, რომლებსაც აქვთ საერთო სახელი პროტონთან: ნუკლეონები. თავად ნეიტრონები არასტაბილურია, ისინი იშლება წარმოქმნიდან დაახლოებით ათი წუთის შემდეგ. ისინი შეიძლება იყოს სტაბილური მხოლოდ ატომის ბირთვში. ნეიტრონების დიდი რაოდენობა მუდმივად წარმოიქმნება ვარსკვლავების სიღრმეში, სადაც ატომების ბირთვები იბადება პროტონებისგან.
ნეიტრინო
სამყაროში ასევე მუდმივად მიმდინარეობს ნეიტრინოების დაბადება, რომლებიც ელექტრონის მსგავსია, მაგრამ მუხტის გარეშე და მცირე მასით. 1936 წელს აღმოაჩინეს სხვადასხვა სახის ნეიტრინოები: მუონური ნეიტრინოები, რომლებიც წარმოიქმნება პროტონების ნეიტრონად გარდაქმნის დროს, სუპერმასიური ვარსკვლავების სიღრმეში და მრავალი არასტაბილური მიკრო ობიექტის დაშლის დროს. ისინი იბადებიან ვარსკვლავთშორის სივრცეში კოსმოსური სხივების შეჯახებისას.
დიდმა აფეთქებამ გამოიწვია ნეიტრინოსა და მიონური ნეიტრინოს დიდი რაოდენობის გამოჩენა. მათი რიცხვი სივრცეში მუდმივად იზრდება, რადგან მათ თითქმის არცერთი მატერია არ შთანთქავს.
ფოტონები
ფოტონების მსგავსად, ნეიტრინო და მიონური ნეიტრინო ავსებს მთელ სივრცეს. ამ ფენომენს "ნეიტრინო ზღვას" უწოდებენ.
დიდი აფეთქების შემდეგ დარჩა უამრავი ფოტონი, რომლებსაც ჩვენ ვუწოდებთ რელიქტს ან ნამარხს. ისინი სავსეა მთელი გარე სივრცით და მათი სიხშირით და, შესაბამისად, ენერგია მუდმივად მცირდება, რადგან სამყარო ფართოვდება.
ამჟამად ყველა კოსმოსური სხეული, უპირველეს ყოვლისა ვარსკვლავები და ნისლეულები, ჩართულია სამყაროს ფოტონის ნაწილის ფორმირებაში. ფოტონები იბადებიან ვარსკვლავების ზედაპირზე ელექტრონების ენერგიისგან.
ნაწილაკების კავშირი
სამყაროს ფორმირების საწყის ეტაპზე ყველა ძირითადი ელემენტარული ნაწილაკი თავისუფალი იყო. მაშინ არ არსებობდა ატომების ბირთვები, არც პლანეტები, არც ვარსკვლავები.
ატომები და მათგან პლანეტები, ვარსკვლავები და ყველა ნივთიერება ჩამოყალიბდა მოგვიანებით, როდესაც გავიდა 300000 წელი და ინკანდესენტური მატერია საკმარისად გაცივდა გაფართოების დროს. 
მხოლოდ ნეიტრინო, მიონური ნეიტრინო და ფოტონი არ შედიოდნენ არცერთ სისტემაში: მათი ურთიერთმიზიდულობა ძალიან სუსტია. ისინი დარჩა თავისუფალი ნაწილაკები.
სამყაროს ფორმირების საწყის ეტაპზეც კი (დაბადებიდან 300000 წელი), თავისუფალი პროტონები და ელექტრონები გაერთიანდნენ წყალბადის ატომებად (ერთი პროტონი და ერთი ელექტრონი, რომლებიც დაკავშირებულია ელექტრული ძალით).
პროტონი ითვლება მთავარ ელემენტარულ ნაწილაკადმუხტით +1 და მასით 1,672 10 −27 კგ (ელექტრონზე ოდნავ ნაკლები 2000-ჯერ მძიმე). პროტონები, რომლებიც აღმოჩნდნენ მასიურ ვარსკვლავში, თანდათან გადაიქცნენ სამყაროს მთავარ შენობაში „რკინად“. თითოეულმა მათგანმა გამოუშვა დასვენების მასის ერთი პროცენტი. სუპერმასიურ ვარსკვლავებში, რომლებიც სიცოცხლის ბოლოს საკუთარი გრავიტაციის შედეგად მცირე მოცულობებად იკუმშებიან, პროტონს შეუძლია დაკარგოს დასვენების ენერგიის თითქმის მეხუთედი (და, შესაბამისად, დასვენების მასის მეხუთედი).ცნობილია, რომ სამყაროს „სამშენებლო მიკრობლოკები“ არის პროტონები და ელექტრონები.
დაბოლოს, როდესაც პროტონი და ანტიპროტონი ხვდებიან, სისტემა არ წარმოიქმნება, მაგრამ მთელი მათი დანარჩენი ენერგია გამოიყოფა ფოტონების სახით (). 
მეცნიერები ამტკიცებენ, რომ ასევე, როგორც ჩანს, არის მოჩვენებითი ელემენტარული ნაწილაკების გრავიტონი, რომელიც ახორციელებს გრავიტაციულ ურთიერთქმედებას ელექტრომაგნიტიზმის მსგავსი. თუმცა გრავიტონის არსებობა მხოლოდ თეორიულად დადასტურდა.
ამრიგად, ძირითადი ელემენტარული ნაწილაკები წარმოიშვა და ახლა წარმოადგენს ჩვენს სამყაროს, მათ შორის დედამიწას: პროტონები, ელექტრონები, ნეიტრინოები, ფოტონები, გრავიტონები და მრავალი სხვა აღმოჩენილი და აღმოჩენილი მიკრო-ობიექტი.
ეს სამი ნაწილაკი (ისევე, როგორც ქვემოთ აღწერილი სხვა) ერთმანეთის მიხედვით იზიდავს და იგერიებს ერთმანეთს ბრალდებები, რომლებიც მხოლოდ ოთხი ტიპისაა ბუნების ფუნდამენტური ძალების რაოდენობის მიხედვით. მუხტები შეიძლება დალაგდეს შესაბამისი ძალების კლების მიხედვით შემდეგნაირად: ფერადი მუხტი (კვარკებს შორის ურთიერთქმედების ძალები); ელექტრული მუხტი (ელექტრული და მაგნიტური ძალები); სუსტი მუხტი (სიძლიერე ზოგიერთ რადიოაქტიურ პროცესში); და ბოლოს, მასა (გრავიტაციული ძალა, ან გრავიტაციული ურთიერთქმედება). სიტყვა „ფერი“ აქ არაფერ შუაშია ხილული სინათლის ფერთან; ეს უბრალოდ უძლიერესი მუხტისა და უდიდესი ძალების მახასიათებელია.
გადასახადები გაგრძელდეს, ე.ი. სისტემაში შემავალი მუხტი უდრის მუხტს, რომელიც გამოდის. თუ გარკვეული რაოდენობის ნაწილაკების ჯამური ელექტრული მუხტი მათ ურთიერთქმედებამდე არის, ვთქვათ, 342 ერთეული, მაშინ ურთიერთქმედების შემდეგ, მიუხედავად მისი შედეგისა, უდრის 342 ერთეულს. ეს ასევე ეხება სხვა მუხტებს: ფერი (ძლიერი ურთიერთქმედების მუხტი), სუსტი და მასა (მასა). ნაწილაკები განსხვავდებიან თავიანთი მუხტებით: არსებითად, ისინი "არის" ეს მუხტები. ბრალდებები, როგორც იქნა, არის „მოწმობა“ შესაბამისი ძალისთვის რეაგირების უფლების შესახებ. ამრიგად, მხოლოდ ფერად ნაწილაკებზე მოქმედებს ფერის ძალები, მხოლოდ ელექტრულად დამუხტულ ნაწილაკებზე მოქმედებს ელექტრული ძალები და ა.შ. ნაწილაკების თვისებები განისაზღვრება მასზე მოქმედი უდიდესი ძალით. მხოლოდ კვარკები არიან ყველა მუხტის მატარებლები და, შესაბამისად, ექვემდებარებიან ყველა ძალის მოქმედებას, რომელთა შორის ფერი დომინანტურია. ელექტრონებს აქვთ ყველა მუხტი ფერის გარდა და მათთვის დომინანტური ძალა ელექტრომაგნიტური ძალაა.
ბუნებაში ყველაზე სტაბილურია, როგორც წესი, ნაწილაკების ნეიტრალური კომბინაციები, რომლებშიც ერთი ნიშნის ნაწილაკების მუხტი კომპენსირდება სხვა ნიშნის ნაწილაკების მთლიანი მუხტით. ეს შეესაბამება მთელი სისტემის მინიმალურ ენერგიას. (მსგავსად, ორი ზოლიანი მაგნიტი ერთ ხაზზეა, ერთის ჩრდილოეთ პოლუსი მეორის სამხრეთ პოლუსზეა მიმართული, რაც შეესაბამება მაგნიტური ველის ენერგიის მინიმუმს.) გრავიტაცია გამონაკლისია ამ წესიდან: უარყოფითი მასა არ არსებობს. არ არსებობს სხეულები, რომლებიც დაეცემა.
მატერიის ტიპები
ჩვეულებრივი მატერია წარმოიქმნება ელექტრონებისა და კვარკებისგან, რომლებიც დაჯგუფებულია ობიექტებად, რომლებიც ნეიტრალური ფერისაა, შემდეგ კი ელექტრული მუხტით. ფერის ძალა ნეიტრალიზებულია, რაც უფრო დეტალურად იქნება განხილული ქვემოთ, როდესაც ნაწილაკები გაერთიანდება სამეულებად. (აქედან გამომდინარეობს თავად ტერმინი „ფერი“, აღებულია ოპტიკიდან: სამი ძირითადი ფერი, როდესაც შერეულია, იძლევა თეთრს.) ამრიგად, კვარკები, რომლებისთვისაც ფერის ძალა დომინანტურია, ქმნიან სამეულებს. მაგრამ კვარკები და ისინი იყოფა u-კვარკები (ინგლისურიდან ზემოდან - ზემოდან) და დ-კვარკები (ინგლისურიდან ქვემოთ - ქვედა), მათ ასევე აქვთ ელექტრული მუხტი ტოლი u-კვარკი და ამისთვის დ-კვარკი. ორი u-კვარკი და ერთი დ-კვარკი იძლევა ელექტრულ მუხტს +1 და ქმნის პროტონს და ერთს u-კვარკი და ორი დ-კვარკები იძლევა ნულოვან ელექტრულ მუხტს და ქმნიან ნეიტრონს.
სტაბილური პროტონები და ნეიტრონები, რომლებიც ერთმანეთს იზიდავს მათ შემადგენელ კვარკებს შორის ურთიერთქმედების ნარჩენი ფერის ძალებით, ქმნიან ფერად ნეიტრალურ ატომურ ბირთვს. მაგრამ ბირთვები ატარებენ დადებით ელექტრულ მუხტს და უარყოფითი ელექტრონების მოზიდვით, რომლებიც ბრუნავენ ბირთვის ირგვლივ მზის გარშემო მოძრავი პლანეტების მსგავსად, ნეიტრალურ ატომს ქმნიან. მათ ორბიტაზე მყოფი ელექტრონები ამოღებულია ბირთვიდან ბირთვის რადიუსზე ათობით ათასი ჯერ მეტი მანძილით - მტკიცებულება იმისა, რომ ელექტრული ძალები, რომლებიც მათ იკავებენ, ბირთვულზე ბევრად სუსტია. ფერთა ურთიერთქმედების ძალის გამო ატომის მასის 99,945% მის ბირთვშია ჩასმული. წონა u- და დ-კვარკები ელექტრონის მასაზე დაახლოებით 600-ჯერ აღემატება. ამიტომ, ელექტრონები ბირთვებზე ბევრად მსუბუქი და მოძრავია. მათი მოძრაობა მატერიაში იწვევს ელექტრულ მოვლენებს.
არსებობს ატომების რამდენიმე ასეული ბუნებრივი სახეობა (იზოტოპების ჩათვლით), რომლებიც განსხვავდებიან ბირთვში ნეიტრონებისა და პროტონების რაოდენობით და, შესაბამისად, ორბიტებში ელექტრონების რაოდენობით. უმარტივესი არის წყალბადის ატომი, რომელიც შედგება პროტონის სახით ბირთვისა და მის გარშემო მოძრავი ერთი ელექტრონისგან. ბუნებაში მთელი „ხილული“ მატერია შედგება ატომებისა და ნაწილობრივ „დაშლილი“ ატომებისგან, რომლებსაც იონები უწოდებენ. იონები არის ატომები, რომლებმაც დაკარგეს (ან მოიპოვეს) რამდენიმე ელექტრონი, გახდნენ დამუხტული ნაწილაკები. მატერიას, რომელიც შედგება თითქმის ერთი იონისგან, ეწოდება პლაზმა. ვარსკვლავები, რომლებიც იწვებიან ცენტრებში მიმდინარე თერმობირთვული რეაქციების გამო, ძირითადად პლაზმისგან შედგება და ვინაიდან ვარსკვლავები მატერიის ყველაზე გავრცელებული ფორმაა სამყაროში, შეიძლება ითქვას, რომ მთელი სამყარო ძირითადად პლაზმისგან შედგება. უფრო ზუსტად, ვარსკვლავები უპირატესად სრულად იონიზირებული აირისებრი წყალბადია, ე.ი. ინდივიდუალური პროტონებისა და ელექტრონების ნაზავი და, შესაბამისად, მისგან შედგება თითქმის მთელი ხილული სამყარო.
ეს ხილული მატერიაა. მაგრამ სამყაროში ჯერ კიდევ არის უხილავი მატერია. და არის ნაწილაკები, რომლებიც მოქმედებენ როგორც ძალების მატარებლები. არსებობს ანტინაწილაკები და ზოგიერთი ნაწილაკების აღგზნებული მდგომარეობა. ეს ყველაფერი იწვევს "ელემენტარული" ნაწილაკების აშკარად გადაჭარბებულ სიმრავლეს. ამ სიმრავლეში შეიძლება ვიპოვოთ ელემენტარული ნაწილაკების რეალური, ჭეშმარიტი ბუნებისა და მათ შორის მოქმედი ძალების მითითება. უახლესი თეორიების მიხედვით, ნაწილაკები ძირითადად შეიძლება იყოს გაფართოებული გეომეტრიული ობიექტები - "სიმები" ათგანზომილებიან სივრცეში.
უხილავი სამყარო.
სამყაროში არ არის მხოლოდ ხილული მატერია (არამედ შავი ხვრელები და „ბნელი მატერია“, როგორიცაა ცივი პლანეტები, რომლებიც ხილული ხდებიან განათების დროს). ასევე არსებობს ჭეშმარიტად უხილავი მატერია, რომელიც ყოველ წამს ყველა ჩვენგანს და მთელ სამყაროს სწვდება. ეს არის ერთგვარი ნაწილაკების - ელექტრონული ნეიტრინოების სწრაფად მოძრავი გაზი.
ელექტრონული ნეიტრინო არის ელექტრონის პარტნიორი, მაგრამ არ აქვს ელექტრული მუხტი. ნეიტრინოები ატარებენ მხოლოდ ეგრეთ წოდებულ სუსტ მუხტს. მათი დანარჩენი მასა, დიდი ალბათობით, ნულია. მაგრამ ისინი ურთიერთქმედებენ გრავიტაციულ ველთან, რადგან მათ აქვთ კინეტიკური ენერგია ე, რომელიც შეესაბამება ეფექტურ მასას მაინშტაინის ფორმულის მიხედვით ე = მკ 2, სადაც გარის სინათლის სიჩქარე.
ნეიტრინოს მთავარი როლი არის ის, რომ იგი ხელს უწყობს ტრანსფორმაციას და- კვარკები დკვარკები, რის შედეგადაც პროტონი გარდაიქმნება ნეიტრონად. ნეიტრინო ასრულებს "კარბურატორის ნემსის" როლს ვარსკვლავური თერმობირთვული რეაქციებისთვის, რომელშიც ოთხი პროტონი (წყალბადის ბირთვი) გაერთიანდება და ქმნის ჰელიუმის ბირთვს. მაგრამ ვინაიდან ჰელიუმის ბირთვი შედგება არა ოთხი პროტონისაგან, არამედ ორი პროტონისა და ორი ნეიტრონისაგან, ასეთი ბირთვული შერწყმისთვის აუცილებელია ორი და- კვარკები ორად გადაიქცა დ-კვარკი. ტრანსფორმაციის ინტენსივობა განსაზღვრავს, თუ რამდენად სწრაფად დაიწვებიან ვარსკვლავები. და ტრანსფორმაციის პროცესი განისაზღვრება სუსტი მუხტებითა და ნაწილაკებს შორის სუსტი ურთიერთქმედების ძალებით. სადაც და-კვარკი (ელექტრული მუხტი +2/3, სუსტი მუხტი +1/2), ელექტრონთან ურთიერთქმედება (ელექტრული მუხტი - 1, სუსტი მუხტი -1/2), ყალიბდება. დ-კვარკი (ელექტრული მუხტი -1/3, სუსტი მუხტი -1/2) და ელექტრონული ნეიტრინო (ელექტრული მუხტი 0, სუსტი მუხტი +1/2). ამ პროცესში ორი კვარკის ფერის მუხტები (ან უბრალოდ ფერები) წყდება ნეიტრინოს გარეშე. ნეიტრინოს როლი არის არაკომპენსირებული სუსტი მუხტის გატანა. ამრიგად, ტრანსფორმაციის სიჩქარე დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენად სუსტია სუსტი ძალები. ისინი რომ იყვნენ იმაზე სუსტი, ვიდრე არიან, მაშინ ვარსკვლავები საერთოდ არ დაიწვებოდნენ. უფრო ძლიერები რომ ყოფილიყვნენ, მაშინ ვარსკვლავები დიდი ხნის წინ დაიწვებოდნენ.
მაგრამ რაც შეეხება ნეიტრინოებს? ვინაიდან ეს ნაწილაკები უკიდურესად სუსტად ურთიერთობენ სხვა მატერიასთან, ისინი თითქმის მაშინვე ტოვებენ ვარსკვლავებს, რომლებშიც დაიბადნენ. ყველა ვარსკვლავი ანათებს, ასხივებს ნეიტრინოებს და ნეიტრინოები ანათებენ ჩვენს სხეულებსა და მთელ დედამიწას დღე და ღამე. ასე რომ, ისინი იხეტიალებენ სამყაროში, სანამ არ შევლენ, შესაძლოა, ვარსკვლავის ახალ ურთიერთქმედებაში).
ურთიერთქმედების მატარებლები.
რა იწვევს ძალებს, რომლებიც მოქმედებენ ნაწილაკებს შორის მანძილზე? თანამედროვე ფიზიკა პასუხობს: სხვა ნაწილაკების გაცვლის გამო. წარმოიდგინეთ ორი მოციგურავე, რომლებიც ბურთს აგდებენ გარშემო. ბურთის იმპულსის მიცემა სროლისას და მიღებული ბურთით იმპულსის მიღებისას, ორივე იღებს ბიძგს ერთმანეთისგან მიმართულებით. ამით შეიძლება აიხსნას მოწინააღმდეგე ძალების გაჩენა. მაგრამ კვანტურ მექანიკაში, რომელიც განიხილავს ფენომენებს მიკროსამყაროში, ნებადართულია მოვლენების უჩვეულო გაჭიმვა და დელოკალიზაცია, რაც, როგორც ჩანს, შეუძლებელს იწვევს: ერთ-ერთი მოციგურავე ისვრის ბურთს მიმართულებით. დანმეორე, მაგრამ ერთი მაინც შესაძლოადაიჭირე ეს ბურთი. ძნელი წარმოსადგენია, რომ ეს რომ შესაძლებელი ყოფილიყო (და ელემენტარული ნაწილაკების სამყაროში ეს შესაძლებელია), მოციგურავეებს შორის მიზიდულობა იქნებოდა.
ნაწილაკებს, რომელთა გაცვლის გამო წარმოიქმნება ურთიერთქმედების ძალები ზემოთ განხილულ ოთხ „მატერიის ნაწილაკს“ შორის, ეწოდება ლიანდაგური ნაწილაკები. ოთხივე ურთიერთქმედებიდან თითოეულს - ძლიერი, ელექტრომაგნიტური, სუსტი და გრავიტაციული - აქვს საკუთარი ლიანდაგის ნაწილაკები. ძლიერი ურთიერთქმედების მატარებელი ნაწილაკები გლუონებია (მათგან მხოლოდ რვაა). ფოტონი არის ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების მატარებელი (ის ერთია და ჩვენ ფოტონებს აღვიქვამთ როგორც სინათლეს). სუსტი ურთიერთქმედების ნაწილაკების მატარებლები შუალედური ვექტორული ბოზონებია (1983 და 1984 წლებში აღმოაჩინეს ვ + -, ვ- -ბოზონები და ნეიტრალური ზ-ბოზონი). გრავიტაციული ურთიერთქმედების ნაწილაკების მატარებელი მაინც ჰიპოთეტური გრავიტონია (ის უნდა იყოს ერთი). ყველა ეს ნაწილაკი, გარდა ფოტონისა და გრავიტონისა, რომლებსაც შეუძლიათ უსასრულოდ დიდი მანძილის გავლა, არსებობს მხოლოდ მატერიალურ ნაწილაკებს შორის გაცვლის პროცესში. ფოტონები ავსებენ სამყაროს სინათლით, ხოლო გრავიტონები - გრავიტაციული ტალღებით (ჯერ დარწმუნებით არ არის გამოვლენილი).
ნაწილაკს, რომელსაც შეუძლია ასხივოს ლიანდაგი ნაწილაკები, ამბობენ, რომ გარშემორტყმულია შესაბამისი ძალის ველით. ამრიგად, ელექტრონები, რომლებსაც შეუძლიათ ფოტონების გამოსხივება, გარშემორტყმულია ელექტრული და მაგნიტური ველებით, ასევე სუსტი და გრავიტაციული ველებით. კვარკები ასევე გარშემორტყმულია ყველა ამ ველით, მაგრამ ასევე ძლიერი ურთიერთქმედების ველით. ფერის ძალის ველში ფერის მუხტის მქონე ნაწილაკებზე გავლენას ახდენს ფერის ძალა. იგივე ეხება ბუნების სხვა ძალებს. მაშასადამე, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ სამყარო შედგება მატერიისგან (მატერიალური ნაწილაკები) და ველისაგან (გაზომვის ნაწილაკები). მეტი ამის შესახებ ქვემოთ.
ანტიმატერია.
თითოეულ ნაწილაკს შეესაბამება ანტინაწილაკი, რომელთანაც ნაწილაკს შეუძლია ორმხრივი განადგურება, ე.ი. „განადგურება“, რის შედეგადაც გამოიყოფა ენერგია. „სუფთა“ ენერგია თავისთავად, თუმცა, არ არსებობს; განადგურების შედეგად ჩნდება ახალი ნაწილაკები (მაგალითად, ფოტონები), რომლებიც ატარებენ ამ ენერგიას.
ანტინაწილაკს უმეტეს შემთხვევაში აქვს საპირისპირო თვისებები შესაბამის ნაწილაკთან მიმართებაში: თუ ნაწილაკი მარცხნივ მოძრაობს ძლიერი, სუსტი ან ელექტრომაგნიტური ველის მოქმედებით, მაშინ მისი ანტინაწილაკი გადავა მარჯვნივ. მოკლედ, ანტინაწილაკს აქვს ყველა მუხტის საპირისპირო ნიშნები (მასობრივი მუხტის გარდა). თუ ნაწილაკი კომპოზიტურია, მაგალითად, ნეიტრონის მსგავსად, მაშინ მისი ანტინაწილაკი შედგება კომპონენტებისგან საპირისპირო მუხტის ნიშნებით. ამრიგად, ანტიელექტრონს აქვს ელექტრული მუხტი +1, სუსტი მუხტი +1/2 და მას პოზიტრონი ეწოდება. ანტინეიტრონი შედგება და-ანტიკვარკები ელექტრული მუხტით –2/3 და დ-ანტიკვარკები ელექტრული მუხტით +1/3. ჭეშმარიტად ნეიტრალური ნაწილაკები საკუთარი ანტინაწილაკებია: ფოტონის ანტინაწილაკი არის ფოტონი.
თანამედროვე თეორიული კონცეფციების მიხედვით, ბუნებაში არსებულ თითოეულ ნაწილაკს უნდა ჰქონდეს თავისი ანტინაწილაკი. და მრავალი ანტინაწილაკი, მათ შორის პოზიტრონები და ანტინეიტრონები, მართლაც იქნა მიღებული ლაბორატორიაში. ამის შედეგები განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია და ეფუძნება ელემენტარული ნაწილაკების მთელ ექსპერიმენტულ ფიზიკას. ფარდობითობის თეორიის მიხედვით, მასა და ენერგია ექვივალენტურია და გარკვეულ პირობებში, ენერგია შეიძლება გარდაიქმნას მასად. ვინაიდან მუხტი შენარჩუნებულია და ვაკუუმის (ცარიელი სივრცის) მუხტი ნულის ტოლია, ნებისმიერი წყვილი ნაწილაკები და ანტინაწილაკები (ნულოვანი წმინდა მუხტით) შეიძლება გამოვიდეს ვაკუუმიდან, როგორც კურდღლები ჯადოქრის ქუდიდან, თუ ენერგია საკმარისია მათი შესაქმნელად. მასა.
ნაწილაკების თაობები.
ამაჩქარებლის ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ მატერიალური ნაწილაკების ოთხმაგი (კვარტეტი) მეორდება მინიმუმ ორჯერ უფრო მაღალი მასის მნიშვნელობებით. მეორე თაობაში ელექტრონის ადგილს იკავებს მიონი (მასით დაახლოებით 200-ჯერ მეტი ვიდრე ელექტრონის მასა, მაგრამ ყველა სხვა მუხტის იგივე მნიშვნელობებით), ელექტრონული ნეიტრინოს ადგილია. მიონი (რომელიც თან ახლავს მუონს სუსტ ურთიერთქმედებებში ისევე, როგორც ელექტრონი თან ახლავს ელექტრონულ ნეიტრინოს), ადგილი და-კვარკი იკავებს თან-კვარკი ( მოხიბლული), ა დ-კვარკი - ს-კვარკი ( უცნაური). მესამე თაობაში კვარტეტი შედგება ტაუ ლეპტონისაგან, ტაუ ნეიტრინოსგან, ტ-კვარკი და ბ-კვარკი.
წონა ტ- კვარკი 500-ჯერ აღემატება უმსუბუქეს მასას - დ-კვარკი. ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ მსუბუქი ნეიტრინოს მხოლოდ სამი ტიპი არსებობს. ამრიგად, მეოთხე თაობის ნაწილაკები ან საერთოდ არ არსებობს, ან შესაბამისი ნეიტრინოები ძალიან მძიმეა. ეს შეესაბამება კოსმოლოგიურ მონაცემებს, რომლის მიხედვითაც არ შეიძლება იყოს ოთხი ტიპის მსუბუქი ნეიტრინოზე მეტი.
მაღალი ენერგიის ნაწილაკებთან ექსპერიმენტებში ელექტრონი, მუონი, ტაუ-ლეპტონი და შესაბამისი ნეიტრინო მოქმედებენ როგორც ცალკეული ნაწილაკები. ისინი არ ატარებენ ფერთა მუხტს და მხოლოდ სუსტ და ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებაში შედიან. ერთობლივად მათ ეძახიან ლეპტონები.
| ცხრილი 2. ფუნდამენტური ნაწილაკების თაობები | ||||
| ნაწილაკი | დასასვენებელი მასა, MeV/ თან 2 | Ელექტრული მუხტი | ფერის მუხტი | სუსტი მუხტი |
| მეორე თაობა | ||||
| თან-კვარკი | 1500 | +2/3 | წითელი, მწვანე ან ლურჯი | +1/2 |
| ს-კვარკი | 500 | –1/3 | იგივე | –1/2 |
| მიონის ნეიტრინო | 0 | 0 | +1/2 | |
| მიონი | 106 | 0 | 0 | –1/2 |
| მესამე თაობა | ||||
| ტ-კვარკი | 30000–174000 | +2/3 | წითელი, მწვანე ან ლურჯი | +1/2 |
| ბ-კვარკი | 4700 | –1/3 | იგივე | –1/2 |
| ტაუ ნეიტრინო | 0 | 0 | +1/2 | |
| ტაუ | 1777 | –1 | 0 | –1/2 |
მეორეს მხრივ, კვარკები ფერთა ძალების გავლენის ქვეშ ერწყმის ძლიერ ურთიერთქმედების ნაწილაკებს, რომლებიც დომინირებენ მაღალი ენერგიის ფიზიკის ექსპერიმენტებში. ასეთ ნაწილაკებს ე.წ ჰადრონები. ისინი მოიცავს ორ ქვეკლასს: ბარიონები(მაგ. პროტონი და ნეიტრონი), რომლებიც შედგება სამი კვარკისგან და მეზონებირომელიც შედგება კვარკისა და ანტიკვარკისგან. 1947 წელს კოსმოსურ სხივებში აღმოაჩინეს პირველი მეზონი, რომელსაც პიონი (ანუ პი-მეზონი) უწოდეს და გარკვეული პერიოდის განმავლობაში ითვლებოდა, რომ ამ ნაწილაკების გაცვლა იყო ბირთვული ძალების მთავარი მიზეზი. ომეგა-მინუს ჰადრონები, აღმოჩენილი 1964 წელს ბრუკჰავენის ეროვნულ ლაბორატორიაში (აშშ) და j-psy ნაწილაკი ( ჯ/წ-მეზონი), აღმოჩენილი ერთდროულად ბრუკჰავენში და სტენფორდის ხაზოვანი ამაჩქარებლების ცენტრში (ასევე აშშ-ში) 1974 წელს. ომეგა-მინუს ნაწილაკის არსებობა იწინასწარმეტყველა მ. გელ-მანმა თავის ე.წ. სუ 3-თეორია“ (სხვა სახელწოდებაა „რვაჯერადი გზა“), რომელშიც პირველად შემოთავაზებული იყო კვარკების არსებობის შესაძლებლობა (და ეს სახელი მათ მიენიჭათ). ათი წლის შემდეგ, ნაწილაკების აღმოჩენა ჯ/წარსებობა დაადასტურა თან- კვარკი და ბოლოს ყველას დაეჯერებინა კვარკის მოდელიც და თეორია, რომელიც აერთიანებდა ელექტრომაგნიტურ და სუსტ ძალებს ( იხილეთ ქვემოთ).
მეორე და მესამე თაობის ნაწილაკები არანაკლებ რეალურია, ვიდრე პირველი. მართალია, წარმოქმნის შემდეგ ისინი იშლება წამის მემილიონედში ან მილიარდი მეასედში პირველი თაობის ჩვეულებრივ ნაწილაკებად: ელექტრონი, ელექტრონული ნეიტრინო და ასევე. და- და დ- კვარკები. კითხვა, თუ რატომ არის ბუნებაში ნაწილაკების რამდენიმე თაობა, ჯერ კიდევ საიდუმლოა.
კვარკებისა და ლეპტონების სხვადასხვა თაობაზე ხშირად საუბრობენ (რაც, რა თქმა უნდა, გარკვეულწილად ექსცენტრიულია), როგორც ნაწილაკების სხვადასხვა „არომატი“. მათი ახსნის აუცილებლობას ეწოდება „გემოვნების“ პრობლემა.
ბოზონები და ფერმიონები, ველი და სუბსტანცია
ნაწილაკებს შორის ერთ-ერთი ფუნდამენტური განსხვავება არის განსხვავება ბოზონებსა და ფერმიონებს შორის. ყველა ნაწილაკი იყოფა ამ ორ ძირითად კლასად. ბოზონების მსგავსად შეიძლება გადახურვა ან გადახურვა, მაგრამ ისევე როგორც ფერმიონებს არ შეუძლიათ. სუპერპოზიცია ხდება (ან არ ხდება) დისკრეტულ ენერგეტიკულ მდგომარეობებში, რომლებშიც კვანტური მექანიკა ყოფს ბუნებას. ეს მდგომარეობები, თითქოსდა, ცალკეული უჯრედებია, რომლებშიც ნაწილაკები შეიძლება განთავსდეს. ასე რომ, ერთ უჯრედში შეგიძლიათ მოათავსოთ ნებისმიერი რაოდენობის იდენტური ბოზონები, მაგრამ მხოლოდ ერთი ფერმიონი.
მაგალითად, განიხილეთ ასეთი უჯრედები, ან „მდგომარეობები“, ელექტრონისთვის, რომელიც ბრუნავს ატომის ბირთვის გარშემო. მზის სისტემის პლანეტებისგან განსხვავებით, კვანტური მექანიკის კანონების მიხედვით, ელექტრონი ვერ მოძრაობს ელიფსურ ორბიტაზე, რადგან მას მხოლოდ ნებადართული "მოძრაობის მდგომარეობების" დისკრეტული რაოდენობა აქვს. ასეთი მდგომარეობების სიმრავლეები, რომლებიც დაჯგუფებულია ელექტრონიდან ბირთვამდე მანძილის მიხედვით, ეწოდება ორბიტალები. პირველ ორბიტალში არის ორი მდგომარეობა სხვადასხვა კუთხური მომენტით და, შესაბამისად, ორი დაშვებული უჯრედი, ხოლო მაღალ ორბიტალებში რვა ან მეტი უჯრედი.
ვინაიდან ელექტრონი ფერმიონია, თითოეული უჯრედი შეიძლება შეიცავდეს მხოლოდ ერთ ელექტრონს. აქედან გამომდინარეობს ძალიან მნიშვნელოვანი შედეგები - მთელი ქიმია, ვინაიდან ნივთიერებების ქიმიური თვისებები განისაზღვრება შესაბამის ატომებს შორის ურთიერთქმედებით. თუ თქვენ გაივლით ელემენტების პერიოდულ სისტემას ერთი ატომიდან მეორეში, რათა ერთეულით გაზარდოთ ბირთვში პროტონების რაოდენობა (ელექტრონების რაოდენობაც შესაბამისად გაიზრდება), მაშინ პირველი ორი ელექტრონი დაიკავებს პირველ ორბიტალს, შემდეგი რვა განთავსდება მეორეში და ა.შ. ატომების ელექტრონული სტრუქტურის ეს თანმიმდევრული ცვლილება ელემენტიდან ელემენტამდე განსაზღვრავს კანონზომიერებებს მათ ქიმიურ თვისებებში.
თუ ელექტრონები ბოზონები იყვნენ, მაშინ ატომის ყველა ელექტრონს შეუძლია დაიკავოს იგივე ორბიტალი, რომელიც შეესაბამება მინიმალურ ენერგიას. ამ შემთხვევაში, სამყაროში არსებული ყველა მატერიის თვისებები სრულიად განსხვავებული იქნებოდა და იმ ფორმით, რომელშიც ჩვენ ვიცით, სამყარო შეუძლებელი იქნებოდა.
ყველა ლეპტონი - ელექტრონი, მუონი, ტაუ-ლეპტონი და მათი შესაბამისი ნეიტრინო - ფერმიონებია. იგივე შეიძლება ითქვას კვარკებზეც. ამრიგად, ყველა ნაწილაკი, რომელიც ქმნის "მატერიას", სამყაროს მთავარ შემავსებელს, ისევე როგორც უხილავი ნეიტრინოებს, არის ფერმიონები. ეს ძალიან მნიშვნელოვანია: ფერმიონებს არ შეუძლიათ გაერთიანება, ამიტომ იგივე ეხება მატერიალურ სამყაროში არსებულ ობიექტებს.
ამავდროულად, ყველა "გაზომვის ნაწილაკი" გაცვლის ურთიერთქმედების მატერიალურ ნაწილაკებს შორის და რომლებიც ქმნიან ძალების ველს ( იხილეთ ზემოთ), არის ბოზონები, რაც ასევე ძალიან მნიშვნელოვანია. მაგალითად, ბევრი ფოტონი შეიძლება იყოს ერთსა და იმავე მდგომარეობაში, ქმნიან მაგნიტურ ველს მაგნიტის ირგვლივ ან ელექტრული ველის ელექტრული მუხტის გარშემო. ამის წყალობით შესაძლებელია ლაზერის გადაღებაც.
Დატრიალება.
ბოზონებსა და ფერმიონებს შორის განსხვავება დაკავშირებულია ელემენტარული ნაწილაკების კიდევ ერთ მახასიათებელთან - უკან. რაოდენ გასაკვირიც არ უნდა იყოს, მაგრამ ყველა ფუნდამენტურ ნაწილაკს აქვს საკუთარი კუთხოვანი იმპულსი ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ბრუნავს საკუთარი ღერძის გარშემო. კუთხური იმპულსი არის ბრუნვის მოძრაობის მახასიათებელი, ისევე როგორც მთლიანი იმპულსი არის გადამყვანი მოძრაობისა. ნებისმიერი ურთიერთქმედებისას კუთხური იმპულსი და იმპულსი შენარჩუნებულია.
მიკროსამყაროში კუთხური იმპულსი კვანტიზებულია, ე.ი. იღებს დისკრეტულ მნიშვნელობებს. შესაფერის ერთეულებში ლეპტონებსა და კვარკებს აქვთ სპინი 1/2, ხოლო ლიანდაგის ნაწილაკებს – 1 (გარდა გრავიტონისა, რომელიც ჯერ არ დაფიქსირებულა ექსპერიმენტულად, მაგრამ თეორიულად უნდა ჰქონდეს სპინი 2). ვინაიდან ლეპტონები და კვარკები ფერმიონებია, ხოლო ლიანდაგის ნაწილაკები ბოზონები, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ "ფერმიონულობა" ასოცირდება სპინ 1/2-თან, ხოლო "ბოზონურობა" ასოცირდება სპინ 1-თან (ან 2-თან). მართლაც, ექსპერიმენტიც და თეორიაც ადასტურებს, რომ თუ ნაწილაკს აქვს ნახევრად მთელი რიცხვი სპინი, მაშინ ის ფერმიონია, ხოლო თუ მთელი რიცხვია, მაშინ ბოზონია.
ლიანდაგის თეორიები და გეომეტრია
ყველა შემთხვევაში, ძალები წარმოიქმნება ფერმიონებს შორის ბოზონების გაცვლის გამო. ამრიგად, ორ კვარკს (კვარკებს - ფერმიონებს) შორის ურთიერთქმედების ფერის ძალა წარმოიქმნება გლუონების გაცვლის გამო. ასეთი გაცვლა მუდმივად ხდება პროტონებში, ნეიტრონებში და ატომის ბირთვებში. ანალოგიურად, ელექტრონებსა და კვარკებს შორის გაცვლილი ფოტონები ქმნიან ელექტრულ მიმზიდველ ძალებს, რომლებიც იკავებენ ელექტრონებს ატომში, ხოლო შუალედური ვექტორული ბოზონები, რომლებიც გაცვლიან ლეპტონებსა და კვარკებს შორის, ქმნიან სუსტ ურთიერთქმედების ძალებს, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან პროტონების ნეიტრონად გარდაქმნაზე ვარსკვლავების თერმობირთვულ რეაქციებში.
ასეთი გაცვლის თეორია ელეგანტური, მარტივი და ალბათ სწორია. მას ეძახიან ლიანდაგის თეორია. მაგრამ ამ დროისთვის არსებობს მხოლოდ ძლიერი, სუსტი და ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების დამოუკიდებელი ლიანდაგის თეორიები და მათი მსგავსი სიმძიმის ლიანდაგის თეორია, თუმცა გარკვეულწილად განსხვავებული. ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი ფიზიკური პრობლემა არის ამ ცალკეული თეორიების დაქვეითება ერთ და ამავე დროს მარტივ თეორიად, რომელშიც ყველა მათგანი გახდება ერთი რეალობის სხვადასხვა ასპექტი - ბროლის სახეებივით.
| ცხრილი 3. ზოგიერთი ჰადრონები | ||||
| ნაწილაკი | სიმბოლო | კვარკის შემადგენლობა * | დასასვენებელი მასა, MeV/ თან 2 | Ელექტრული მუხტი |
| ბარიონები | ||||
| პროტონი | გვ | უუდ | 938 | +1 |
| ნეიტრონი | ნ | უდი | 940 | 0 |
| ომეგას მინუსი | W- | სსს | 1672 | –1 |
| მეზონები | ||||
| პი პლუსი | გვ + | u | 140 | +1 |
| პი-მინუს | გვ – | დუ | 140 | –1 |
| ფი | ვ | სє | 1020 | 0 |
| JPS | ჯ/წ | cў | 3100 | 0 |
| უფსილონი | Ў | ბ | 9460 | 0 |
| * კვარკის შემადგენლობა: u- ზედა; დ- ქვედა; ს- უცნაური; გ-მოჯადოებული ბ- ლამაზი. ასოს ზემოთ ხაზი აღნიშნავს ანტიკვარკებს. | ||||
ლიანდაგის თეორიებიდან ყველაზე მარტივი და უძველესია ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ლიანდაგის თეორია. მასში ელექტრონის მუხტი შედარებულია (კალიბრირებულია) მისგან დაშორებული სხვა ელექტრონის მუხტთან. როგორ შეიძლება გადასახადების შედარება? თქვენ შეგიძლიათ, მაგალითად, მიიყვანოთ მეორე ელექტრონი პირველთან და შეადაროთ მათი ურთიერთქმედების ძალები. მაგრამ არ იცვლება ელექტრონის მუხტი სივრცის სხვა წერტილში გადაადგილებისას? შემოწმების ერთადერთი გზა არის სიგნალის გაგზავნა ახლო ელექტრონიდან შორს და დაინახო, როგორ რეაგირებს ის. სიგნალი არის საზომი ნაწილაკი - ფოტონი. იმისათვის, რომ შევძლოთ შორეულ ნაწილაკებზე მუხტის შემოწმება, საჭიროა ფოტონი.
მათემატიკურად ეს თეორია გამოირჩევა უკიდურესი სიზუსტით და სილამაზით. ზემოთ აღწერილი „გაზომვის პრინციპიდან“ გამომდინარეობს მთელი კვანტური ელექტროდინამიკა (ელექტრომაგნიტიზმის კვანტური თეორია), ისევე როგორც მაქსველის ელექტრომაგნიტური ველის თეორია, რომელიც მე-19 საუკუნის ერთ-ერთი უდიდესი სამეცნიერო მიღწევაა.
რატომ არის ასეთი მარტივი პრინციპი ასეთი ნაყოფიერი? როგორც ჩანს, ის გამოხატავს სამყაროს სხვადასხვა ნაწილების გარკვეულ კორელაციას, რაც საშუალებას აძლევს გაზომვას სამყაროში. მათემატიკური თვალსაზრისით, ველი გეომეტრიულად არის ინტერპრეტირებული, როგორც რაღაც წარმოსახვითი „შიდა“ სივრცის გამრუდება. მუხტის გაზომვა არის მთლიანი "შიდა გამრუდების" გაზომვა ნაწილაკების გარშემო. ძლიერი და სუსტი ურთიერთქმედების ლიანდაგის თეორიები განსხვავდება ელექტრომაგნიტური ლიანდაგის თეორიისგან მხოლოდ შესაბამისი მუხტის შიდა გეომეტრიული „სტრუქტურით“. კითხვაზე, თუ სად მდებარეობს ზუსტად ეს შიდა სივრცე, პასუხობს მრავალგანზომილებიანი ერთიანი ველის თეორიები, რომლებიც აქ არ განიხილება.
| ცხრილი 4. ფუნდამენტური ურთიერთქმედება | |||||
| ურთიერთქმედება | შედარებითი ინტენსივობა 10-13 სმ მანძილზე | მოქმედების რადიუსი | ურთიერთქმედების მატარებელი | გადამზიდავი დასასვენებელი მასა, MeV/ თან 2 | გადამზიდავი ტრიალი |
| ძლიერი | 1 | გლუონი | 0 | 1 | |
| ელექტრო- მაგნიტური |
0,01 | Ґ | ფოტონი | 0 | 1 |
| სუსტი | 10 –13 | ვ + | 80400 | 1 | |
| ვ – | 80400 | 1 | |||
| ზ 0 | 91190 | 1 | |||
| გრავიტაცია - რაციონალური |
10 –38 | Ґ | გრავიტონი | 0 | 2 |
ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკა ჯერ არ დასრულებულა. ჯერ კიდევ შორს არის გარკვევით, საკმარისია თუ არა არსებული მონაცემები ნაწილაკების და ძალების ბუნების, აგრეთვე სივრცისა და დროის ჭეშმარიტი ბუნებისა და ზომების სრულად გასაგებად. ამისთვის გვჭირდება ექსპერიმენტები 10 15 გევ ენერგიებით, თუ საკმარისი იქნება აზროვნების ძალისხმევა? პასუხი ჯერ არ არის. მაგრამ დარწმუნებით შეგვიძლია ვთქვათ, რომ საბოლოო სურათი იქნება მარტივი, ელეგანტური და ლამაზი. შესაძლებელია, რომ არც ისე ბევრი ფუნდამენტური იდეა იყოს: ლიანდაგის პრინციპი, უფრო მაღალი განზომილების სივრცეები, კოლაფსი და გაფართოება და, უპირველეს ყოვლისა, გეომეტრია.
მიკროსამყაროს სიღრმეში შემდგომი შეღწევა დაკავშირებულია ატომების დონიდან ელემენტარული ნაწილაკების დონეზე გადასვლასთან. როგორც პირველი ელემენტარული ნაწილაკი XIX საუკუნის ბოლოს. ელექტრონი აღმოაჩინეს, შემდეგ კი მე-20 საუკუნის პირველ ათწლეულებში. ფოტონი, პროტონი, პოზიტრონი და ნეიტრონი.
მეორე მსოფლიო ომის შემდეგ, თანამედროვე ექსპერიმენტული ტექნოლოგიების და უპირველეს ყოვლისა, ძლიერი ამაჩქარებლების გამოყენების წყალობით, რომლებშიც იქმნება მაღალი ენერგიების და უზარმაზარი სიჩქარის პირობები, დადგინდა ელემენტარული ნაწილაკების დიდი რაოდენობით არსებობა - 300-ზე მეტი. მათ შორის არის როგორც ექსპერიმენტულად აღმოჩენილი, ასევე თეორიულად გამოთვლილი, მათ შორის რეზონანსები, კვარკები და ვირტუალური ნაწილაკები.
ვადა ელემენტარული ნაწილაკითავდაპირველად ნიშნავდა უმარტივეს, შემდგომ განუყოფელ ნაწილაკებს, რომლებიც საფუძვლად უდევს ნებისმიერ მატერიალურ ფორმირებას. მოგვიანებით ფიზიკოსებმა გააცნობიერეს ტერმინი „ელემენტარული“ მთელი პირობითობა მიკრო-ობიექტებთან მიმართებაში. ახლა ეჭვგარეშეა, რომ ნაწილაკებს აქვთ ესა თუ ის სტრუქტურა, მაგრამ, მიუხედავად ამისა, ისტორიულად ჩამოყალიბებული სახელი აგრძელებს არსებობას.
ელემენტარული ნაწილაკების ძირითადი მახასიათებლებია მასა, მუხტი, სიცოცხლის საშუალო ხანგრძლივობა, სპინი და კვანტური რიცხვები.
დასასვენებელი მასა ელემენტარული ნაწილაკები განისაზღვრება ელექტრონის დასვენებულ მასასთან მიმართებაში.არსებობს ელემენტარული ნაწილაკები, რომლებსაც არ აქვთ დასვენების მასა, - ფოტონები. დანარჩენი ნაწილაკები ამ საფუძველზე იყოფა ლეპტონები- მსუბუქი ნაწილაკები (ელექტრონი და ნეიტრინო); მეზონები- საშუალო ნაწილაკები, რომელთა მასა მერყეობს ერთიდან ათასამდე ელექტრონულ მასამდე; ბარიონები- მძიმე ნაწილაკები, რომელთა მასა აღემატება ელექტრონის ათას მასას და შეიცავს პროტონებს, ნეიტრონებს, ჰიპერონებს და ბევრ რეზონანსს.
Ელექტრული მუხტი ელემენტარული ნაწილაკების კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მახასიათებელია. ყველა ცნობილ ნაწილაკს აქვს დადებითი, უარყოფითი ან ნულოვანი მუხტი. თითოეული ნაწილაკი, გარდა ფოტონისა და ორი მეზონისა, შეესაბამება საპირისპირო მუხტის მქონე ანტინაწილაკებს. დაახლოებით 1963-1964 წლებში. ვარაუდობენ, რომ არსებობს კვარკები- ნაწილაკები წილადი ელექტრული მუხტით. ეს ჰიპოთეზა ჯერ არ არის ექსპერიმენტულად დადასტურებული.
სიცოცხლის დროით ნაწილაკები იყოფა სტაბილური და არასტაბილური . არსებობს ხუთი სტაბილური ნაწილაკი: ფოტონი, ორი ტიპის ნეიტრინო, ელექტრონი და პროტონი. ეს არის სტაბილური ნაწილაკები, რომლებიც ყველაზე მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ მაკროსხეულების სტრუქტურაში. ყველა სხვა ნაწილაკი არასტაბილურია, ისინი არსებობენ დაახლოებით 10 -10 -10 -24 წმ, რის შემდეგაც იშლება. ელემენტარული ნაწილაკები, რომელთა სიცოცხლის საშუალო ხანგრძლივობაა 10–23–10–22 წმ, ეწოდება რეზონანსები. ხანმოკლე სიცოცხლის გამო, ისინი იშლება ატომის ან ატომის ბირთვის დატოვებამდე. რეზონანსული მდგომარეობები გამოთვლილია თეორიულად, მათი დაფიქსირება რეალურ ექსპერიმენტებში შეუძლებელია.
გარდა მუხტის, მასისა და სიცოცხლის ხანგრძლივობისა, ელემენტარული ნაწილაკები ასევე აღწერილია ცნებებით, რომლებსაც ანალოგი არ აქვთ კლასიკურ ფიზიკაში: კონცეფცია უკან . სპინი არის ნაწილაკების შინაგანი კუთხოვანი იმპულსი, რომელიც არ არის დაკავშირებული მის გადაადგილებასთან. სპინი ხასიათდება დატრიალებული კვანტური რიცხვი ს, რომელსაც შეუძლია მიიღოს მთელი (±1) ან ნახევარმთლიანი (±1/2) მნიშვნელობები. ნაწილაკები მთელი სპინით ბოზონებინახევრად მთელი რიცხვით - ფერმიონები. ელექტრონი ეკუთვნის ფერმიონებს. პაულის პრინციპის თანახმად, ატომს არ შეიძლება ჰქონდეს ერთზე მეტი ელექტრონი კვანტური რიცხვების იგივე სიმრავლით. ნ,მ,ლ,ს. ელექტრონები, რომლებიც შეესაბამება ტალღურ ფუნქციებს იგივე რიცხვით n, ენერგიით ძალიან ახლოს არიან და ატომში ქმნიან ელექტრონულ გარსს. l რიცხვში განსხვავებები განსაზღვრავს "ქვეშერს", დარჩენილი კვანტური რიცხვები განსაზღვრავს მის შევსებას, როგორც ზემოთ აღინიშნა.
ელემენტარული ნაწილაკების დახასიათებისას არის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი იდეა ურთიერთქმედებები. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ცნობილია ელემენტარულ ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების ოთხი ტიპი: გრავიტაციული,სუსტი,ელექტრომაგნიტურიდა ძლიერი(ბირთვული).
ყველა ნაწილაკი, რომელსაც აქვს მოსვენებული მასა ( მ 0), მონაწილეობენ გრავიტაციულ ურთიერთქმედებაში, დამუხტულ და ელექტრომაგნიტურში. ლეპტონები ასევე მონაწილეობენ სუსტ ურთიერთქმედებებში. ადრონები მონაწილეობენ ოთხივე ფუნდამენტურ ურთიერთქმედებაში.
ველის კვანტური თეორიის თანახმად, ყველა ურთიერთქმედება ხდება გაცვლის გზით ვირტუალური ნაწილაკები ანუ ნაწილაკები, რომელთა არსებობის შესახებ მხოლოდ ირიბად შეიძლება ვიმსჯელოთ, მათი ზოგიერთი გამოვლინებით ზოგიერთი მეორადი ეფექტებით ( რეალური ნაწილაკები შეიძლება პირდაპირ დამაგრდეს ინსტრუმენტებით).
გამოდის, რომ ოთხივე ცნობილი ურთიერთქმედების ტიპი - გრავიტაციული, ელექტრომაგნიტური, ძლიერი და სუსტი - აქვს ლიანდაგი ბუნება და აღწერილია ლიანდაგის სიმეტრიებით. ანუ, ყველა ურთიერთქმედება, როგორც ეს იყო, მზადდება "ერთი ცარიელიდან". ეს შთააგონებს იმედს, რომ შესაძლებელი იქნება „ყველა ცნობილი საკეტის ერთადერთი გასაღების“ პოვნა და სამყაროს ევოლუციის აღწერა იმ მდგომარეობიდან, რომელიც წარმოდგენილია ერთი სუპერსიმეტრიული სუპერველით, იმ მდგომარეობიდან, რომელშიც განსხვავებებია ურთიერთქმედებების ტიპებს შორის. მატერიის ყველა სახის ნაწილაკი და ველის კვანტები ჯერ არ გამოვლენილა.
ელემენტარული ნაწილაკების კლასიფიკაციის უამრავი გზა არსებობს. ასე, მაგალითად, ნაწილაკები იყოფა ფერმიონებად (ფერმის ნაწილაკები) - მატერიის ნაწილაკებად და ბოზონებად (ბოზის ნაწილაკები) - ველის კვანტებად.
სხვა მიდგომის მიხედვით, ნაწილაკები იყოფა 4 კლასად: ფოტონები, ლეპტონები, მეზონები, ბარიონები.
ფოტონები (ელექტრომაგნიტური ველის კვანტები) მონაწილეობენ ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებებში, მაგრამ არ აქვთ ძლიერი, სუსტი, გრავიტაციული ურთიერთქმედება.
ლეპტონები სახელი მიიღო ბერძნული სიტყვიდან ლეპტოსი- მარტივი. მათ შორისაა ნაწილაკები, რომლებსაც არ აქვთ ძლიერი ურთიერთქმედების მიონები (μ - , μ +), ელექტრონები (e - , e +), ელექტრონული ნეიტრინოები (ve - , ve +) და მიუონური ნეიტრინოები (v - m , v + m). ყველა ლეპტონს აქვს სპინი ½ და შესაბამისად ფერმიონებია. ყველა ლეპტონს აქვს სუსტი ურთიერთქმედება. მათ, რომლებსაც აქვთ ელექტრული მუხტი (ანუ მიონები და ელექტრონები), ასევე აქვთ ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება.
მეზონები არის ძლიერ ურთიერთქმედების არასტაბილური ნაწილაკები, რომლებიც არ ატარებენ ე.წ. ბარიონის მუხტს. მათ შორის ეკუთვნის რ-მეზონები, ან პიონები (π +, π -, π 0), რომ-მეზონები, ანუ კაონები (K +, K -, K 0), და ეს-მეზონები (η) . წონა რომ-მეზონები არის ~ 970me (494 MeV დამუხტვისთვის და 498 MeV ნეიტრალისთვის რომ-მეზონები). Სიცოცხლის განმავლობაში რომ-მეზონებს აქვთ დაახლოებით 10-8 წამის სიდიდე. ისინი იშლება ფორმირებისთვის მე-მეზონები და ლეპტონები ან მხოლოდ ლეპტონები. წონა ეს-მეზონები უდრის 549 მევ (1074 მევ), სიცოცხლის ხანგრძლივობა დაახლოებით 10–19 წმ. ეს-მეზონები იშლება π-მეზონებისა და γ-ფოტონების წარმოქმნით. ლეპტონებისგან განსხვავებით, მეზონებს აქვთ არა მხოლოდ სუსტი (და, თუ დამუხტულია, ელექტრომაგნიტური), არამედ ძლიერი ურთიერთქმედებაც, რაც გამოიხატება ერთმანეთთან ურთიერთქმედებაში, აგრეთვე მეზონებსა და ბარიონებს შორის ურთიერთქმედებაში. ყველა მეზონის სპინი ნულია, ამიტომ ისინი ბოზონები არიან.
Კლასი ბარიონები აერთიანებს ნუკლეონებს (p, n) და არასტაბილურ ნაწილაკებს, რომელთა მასა აღემატება ნუკლეონების მასას, რომელსაც ჰიპერონებს უწოდებენ. ყველა ბარიონს აქვს ძლიერი ურთიერთქმედება და, შესაბამისად, აქტიურად ურთიერთქმედებს ატომის ბირთვებთან. ყველა ბარიონის სპინი არის ½, ამიტომ ბარიონები ფერმიონებია. პროტონის გარდა, ყველა ბარიონი არასტაბილურია. ბარიონების დაშლისას, სხვა ნაწილაკებთან ერთად, აუცილებლად წარმოიქმნება ბარიონი. ეს ნიმუში ერთ-ერთი გამოვლინებაა ბარიონის მუხტის შენარჩუნების კანონი.
გარდა ზემოთ ჩამოთვლილი ნაწილაკებისა, აღმოაჩინეს დიდი რაოდენობით ძლიერი ურთიერთქმედება ხანმოკლე ნაწილაკები, რომლებიც ე.წ. რეზონანსები . ეს ნაწილაკები არის რეზონანსული მდგომარეობები, რომლებიც წარმოიქმნება ორი ან მეტი ელემენტარული ნაწილაკისგან. რეზონანსების სიცოცხლე მხოლოდ ~ 10–23–10–22 წმ.
ელემენტარული ნაწილაკები, ისევე როგორც რთული მიკრონაწილაკები, შეიძლება შეინიშნოს იმ კვალის გამო, რომელსაც ისინი ტოვებენ მატერიაში გავლისას. კვალის ბუნება შესაძლებელს ხდის ვიმსჯელოთ ნაწილაკების მუხტის ნიშანზე, მის ენერგიაზე, იმპულსზე და ა.შ. დამუხტული ნაწილაკები იწვევენ მოლეკულების იონიზაციას გზაზე. ნეიტრალური ნაწილაკები არ ტოვებენ კვალს, მაგრამ მათ შეუძლიათ გამოავლინონ თავი დამუხტულ ნაწილაკებად დაშლის მომენტში ან რაიმე ბირთვთან შეჯახების მომენტში. ამრიგად, საბოლოოდ ნეიტრალური ნაწილაკები ასევე აღმოჩენილია მათ მიერ წარმოქმნილი დამუხტული ნაწილაკებით გამოწვეული იონიზაციის შედეგად.
ნაწილაკები და ანტინაწილაკები. 1928 წელს ინგლისელმა ფიზიკოსმა პ. დირაკმა მოახერხა ელექტრონის რელატივისტური კვანტურ-მექანიკური განტოლების პოვნა, საიდანაც არაერთი გასაოცარი შედეგი მოჰყვება. უპირველეს ყოვლისა, ამ განტოლებიდან ბუნებრივი გზით, ყოველგვარი დამატებითი ვარაუდების გარეშე, მიიღება ელექტრონის შინაგანი მაგნიტური მომენტის სპინი და რიცხვითი მნიშვნელობა. ამრიგად, აღმოჩნდა, რომ სპინი არის სიდიდე როგორც კვანტური, ასევე რელატივისტური. მაგრამ ეს არ ამოწურავს დირაკის განტოლების მნიშვნელობას. მან ასევე შესაძლებელი გახადა ელექტრონის ანტინაწილაკის არსებობის წინასწარმეტყველება - პოზიტრონი. დირაკის განტოლებიდან მიიღება არა მხოლოდ დადებითი, არამედ უარყოფითი მნიშვნელობები თავისუფალი ელექტრონის მთლიანი ენერგიისთვის. განტოლების შესწავლამ აჩვენა, რომ მოცემული ნაწილაკების იმპულსისთვის არსებობს ენერგიის შესაბამისი განტოლების ამონახსნები: .
ყველაზე დიდ უარყოფით ენერგიას შორის (- მე თან 2) და ყველაზე პატარა დადებითი ენერგია (+ მე გ 2) არის ენერგეტიკული მნიშვნელობების ინტერვალი, რომლის რეალიზება შეუძლებელია. ამ ინტერვალის სიგანე არის 2 მე თან 2. შესაბამისად, მიიღება ენერგიის საკუთრივ მნიშვნელობების ორი რეგიონი: ერთი იწყება + მე თან 2 და ვრცელდება +∞-მდე, მეორე იწყება - მე თან 2 და ვრცელდება –∞-მდე.
უარყოფითი ენერგიის მქონე ნაწილაკს უნდა ჰქონდეს ძალიან უცნაური თვისებები. თანდათან უფრო დაბალი ენერგიის მქონე მდგომარეობებში გადასვლისას (ანუ უარყოფითი ენერგიით აბსოლუტური მნიშვნელობის გაზრდით), მას შეუძლია გამოუშვას ენერგია, ვთქვათ, რადიაციის სახით, უფრო მეტიც, ვინაიდან | ე| არაფრით არ არის შეზღუდული, უარყოფითი ენერგიის მქონე ნაწილაკს შეუძლია უსასრულოდ დიდი რაოდენობის ენერგიის გამოსხივება. მსგავსი დასკვნის გამოტანა შესაძლებელია შემდეგი გზით: მიმართებიდან ე=მე თან 2 აქედან გამომდინარეობს, რომ უარყოფითი ენერგიის მქონე ნაწილაკების მასაც უარყოფითი იქნება. შენელებული ძალის მოქმედებით, უარყოფითი მასის მქონე ნაწილაკი არ უნდა შეანელოს, არამედ აჩქარდეს, უსასრულოდ დიდი სამუშაო შეასრულოს შენელებული ძალის წყაროზე. ამ სირთულეების გათვალისწინებით, როგორც ჩანს, უნდა ვაღიაროთ, რომ ნეგატიური ენერგიის მქონე სახელმწიფო უნდა გამოირიცხოს აბსურდულ შედეგებამდე მიმყვანად. თუმცა, ეს ეწინააღმდეგება კვანტური მექანიკის ზოგიერთ ზოგად პრინციპს. ამიტომ დირაკმა სხვა გზა აირჩია. მან შესთავაზა, რომ ელექტრონების გადასვლა უარყოფით ენერგიულ მდგომარეობებზე, როგორც წესი, არ შეინიშნება იმ მიზეზით, რომ უარყოფითი ენერგიის მქონე ყველა დონე უკვე დაკავებულია ელექტრონებით. 
დირაკის თანახმად, ვაკუუმი არის მდგომარეობა, რომელშიც უარყოფითი ენერგიის ყველა დონე დასახლებულია ელექტრონებით, ხოლო დადებითი ენერგიის მქონე დონეები თავისუფალია. ვინაიდან აკრძალული ზოლის ქვემოთ არსებული ყველა დონე გამონაკლისის გარეშე დაკავებულია, ამ დონეზე ელექტრონები არანაირად არ ავლენენ თავს. თუ უარყოფით დონეზე მდებარე ერთ-ერთ ელექტრონს ეძლევა ენერგია ე≥ 2მე თან 2 , მაშინ ეს ელექტრონი გადავა მდგომარეობაში პოზიტიური ენერგიით და იქცევა ჩვეულ რეჟიმში, როგორც ნაწილაკი დადებითი მასით და უარყოფითი მუხტით. ამ პირველ თეორიულად პროგნოზირებულ ნაწილაკს პოზიტრონი ეწოდა. როდესაც პოზიტრონი ხვდება ელექტრონს, ისინი ანადგურებენ (ქრებიან) - ელექტრონი გადადის დადებითი დონიდან ვაკანტურ უარყოფითზე. ენერგია, რომელიც შეესაბამება ამ დონეებს შორის განსხვავებას, გამოიყოფა რადიაციის სახით. ნახ. 4, ისარი 1 ასახავს ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილის შექმნის პროცესს, ხოლო ისარი 2 - მათი განადგურება ტერმინი „განადგურება“ არ უნდა იქნას მიღებული სიტყვასიტყვით. არსებითად, რაც ხდება, არის არა გაქრობა, არამედ ზოგიერთი ნაწილაკის (ელექტრონის და პოზიტრონის) გარდაქმნა სხვებად (γ-ფოტონებად).
არის ნაწილაკები, რომლებიც თავიანთი ანტინაწილაკების იდენტურია (ანუ მათ არ აქვთ ანტინაწილაკები). ასეთ ნაწილაკებს აბსოლუტურად ნეიტრალური ეწოდება. მათ შორისაა ფოტონი, π 0 -მეზონი და η-მეზონი. ნაწილაკებს, რომლებიც იდენტურია მათი ანტინაწილაკების, არ შეუძლიათ განადგურება. თუმცა ეს არ ნიშნავს იმას, რომ ისინი საერთოდ ვერ გარდაიქმნებიან სხვა ნაწილაკებად.
თუ ბარიონებს (ანუ ნუკლეონებსა და ჰიპერონებს) ენიჭებათ ბარიონის მუხტი (ან ბარიონის რიცხვი) AT= +1, ანტიბარიონები – ბარიონის მუხტი AT= –1 და ყველა სხვა ნაწილაკისთვის – ბარიონის მუხტი AT= 0, მაშინ ყველა პროცესისთვის, რომელიც ხდება ბარიონებისა და ანტიბარიონების მონაწილეობით, დამახასიათებელი იქნება მუხტის ბარიონების კონსერვაცია, ისევე როგორც ელექტრული მუხტის კონსერვაცია დამახასიათებელია პროცესებისთვის. ბარიონის მუხტის შენარჩუნების კანონი განსაზღვრავს ყველაზე რბილი ბარიონის, პროტონის სტაბილურობას. ფიზიკური სისტემის აღწერის ყველა სიდიდის ტრანსფორმაციას, რომელშიც ყველა ნაწილაკი იცვლება ანტინაწილაკებით (მაგალითად, ელექტრონები პროტონებით და პროტონები ელექტრონებით და ა.შ.), ეწოდება კონიუგაციის მუხტი.
უცნაური ნაწილაკები.რომ-მეზონები და ჰიპერონები აღმოაჩინეს კოსმოსური სხივების შემადგენლობაში 1950-იანი წლების დასაწყისში. 1953 წლიდან ისინი იწარმოება ამაჩქარებლებზე. ამ ნაწილაკების ქცევა იმდენად უჩვეულო აღმოჩნდა, რომ მათ უცნაური უწოდეს. უცნაური ნაწილაკების უჩვეულო ქცევა მდგომარეობდა იმაში, რომ ისინი აშკარად დაიბადნენ 10-23 წმ დამახასიათებელ დროზე ძლიერი ურთიერთქმედების შედეგად და მათი სიცოცხლის ხანგრძლივობა 10-8-10-10-ის რიგის იყო. ს. ეს უკანასკნელი გარემოება მიუთითებდა, რომ ნაწილაკები სუსტი ურთიერთქმედების შედეგად იშლება. სრულიად გაუგებარი იყო რატომ ცოცხლობენ უცნაური ნაწილაკები ასე დიდხანს. ვინაიდან ერთი და იგივე ნაწილაკები (π მეზონები და პროტონები) მონაწილეობენ λ-ჰიპერონის შექმნასა და დაშლაში, გასაკვირი ჩანდა, რომ ორივე პროცესის სიჩქარე (ანუ ალბათობა) ასე განსხვავებულია. შემდგომმა კვლევამ აჩვენა, რომ უცნაური ნაწილაკები წყვილებში წარმოიქმნება. ამან გამოიწვია მოსაზრება, რომ ძლიერი ურთიერთქმედება ვერ თამაშობს როლს ნაწილაკების დაშლაში, იმის გამო, რომ ორი უცნაური ნაწილაკის არსებობა აუცილებელია მათი გამოვლინებისთვის. ამავე მიზეზით, უცნაური ნაწილაკების ერთჯერადი წარმოება შეუძლებელია.
უცნაური ნაწილაკების ერთჯერადი წარმოების აკრძალვის ასახსნელად მ.გელ-მანმა და კ.ნიშიჯიმამ შემოიღეს ახალი კვანტური რიცხვი, რომლის მთლიანი მნიშვნელობა, მათი ვარაუდით, უნდა შენარჩუნდეს ძლიერი ურთიერთქმედების პირობებში. ეს კვანტური რიცხვია სდასახელდა ნაწილაკების უცნაურობა. სუსტი ურთიერთქმედებისას უცნაურობა შეიძლება არ იყოს დაცული. მაშასადამე, მას მიეკუთვნება მხოლოდ ძლიერ ურთიერთქმედება ნაწილაკები - მეზონები და ბარიონები.
ნეიტრინო.ნეიტრინო ერთადერთი ნაწილაკია, რომელიც არ მონაწილეობს არც ძლიერ და არც ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებებში. გრავიტაციული ურთიერთქმედების გამოკლებით, რომელშიც ყველა ნაწილაკი მონაწილეობს, ნეიტრინოს შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს მხოლოდ სუსტ ურთიერთქმედებებში.
დიდი ხნის განმავლობაში გაურკვეველი რჩებოდა, თუ რით განსხვავდება ნეიტრინოები ანტინეიტრინოებისგან. კომბინირებული პარიტეტის შენარჩუნების კანონის აღმოჩენამ შესაძლებელი გახადა ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა: ისინი განსხვავდებიან სპირალურობით. ქვეშ ხვეულობისგასაგებია გარკვეული კავშირი იმპულსის მიმართულებებს შორის რდა უკან სნაწილაკები. Helicity ითვლება დადებითად, თუ ტრიალი და იმპულსი ერთი მიმართულებით არის. ამ შემთხვევაში, ნაწილაკების მოძრაობის მიმართულება ( რ) და ბრუნვის შესაბამისი „ბრუნვის“ მიმართულება ქმნის მარჯვენა ხრახნს. საპირისპიროდ მიმართული ტრიალით და იმპულსით, სპირალი იქნება უარყოფითი (მთარგმნელობითი მოძრაობა და „როტაცია“ ქმნის მარცხენა ხრახნს). იანგის, ლი, ლანდაუს და სალამის მიერ შემუშავებული გრძივი ნეიტრინოების თეორიის მიხედვით, ბუნებაში არსებული ყველა ნეიტრინო, მიუხედავად მათი წარმოშობისა, ყოველთვის არის მთლიანად გრძივი პოლარიზებული (ანუ მათი სპინი მიმართულია იმპულსის პარალელურად ან ანტიპარალელურად. რ). ნეიტრინოს აქვს უარყოფითი(მარცხნივ) სპირალურობა (ეს შეესაბამება მიმართულებების თანაფარდობას სდა რნაჩვენებია ნახ. 5 (ბ), ანტინეიტრინო - დადებითი (მარჯვნივ) სპირალურობა (ა). ამრიგად, სპირალურობა არის ის, რაც განასხვავებს ნეიტრინოებს ანტინეიტრინოებისგან.
ბრინჯი. 5.ელემენტარული ნაწილაკების სპირალურობის სქემა
ელემენტარული ნაწილაკების სისტემატიკა.ელემენტარული ნაწილაკების სამყაროში დაფიქსირებული ნიმუშები შეიძლება ჩამოყალიბდეს როგორც კონსერვაციის კანონები. უკვე საკმაოდ ბევრი ასეთი კანონი არსებობს. ზოგიერთი მათგანი არ არის ზუსტი, მაგრამ მხოლოდ სავარაუდო. თითოეული კონსერვაციის კანონი გამოხატავს სისტემის გარკვეულ სიმეტრიას. იმპულსის შენარჩუნების კანონები რ, იმპულსის მომენტი ლდა ენერგია ეასახავს სივრცისა და დროის სიმეტრიულ თვისებებს: კონსერვაციას ედროის ერთგვაროვნების, კონსერვაციის შედეგია რსივრცის ერთგვაროვნებისა და კონსერვაციის გამო ლ- მისი იზოტროპია. პარიტეტის შენარჩუნების კანონი დაკავშირებულია სიმეტრიას მარჯვნივ და მარცხნივ ( რ- უცვლელობა). სიმეტრია მუხტის კონიუგაციის პირობებში (ნაწილაკების და ანტინაწილაკების სიმეტრია) იწვევს მუხტის თანასწორობის შენარჩუნებას ( თან- უცვლელობა). ელექტრული, ბარიონის და ლეპტონის მუხტების შენარჩუნების კანონები გამოხატავს განსაკუთრებულ სიმეტრიას თან- ფუნქციები. საბოლოოდ, იზოტოპური სპინის კონსერვაციის კანონი ასახავს იზოტოპური სივრცის იზოტროპიას. კონსერვაციის ერთ-ერთი კანონის შეუსრულებლობა ნიშნავს სიმეტრიის შესაბამისი ტიპის ამ ურთიერთქმედების დარღვევას.
ელემენტარული ნაწილაკების სამყაროში მოქმედებს შემდეგი წესი: ნებადართულია ყველაფერი, რაც არ არის აკრძალული კონსერვაციის კანონებით. ეს უკანასკნელნი თამაშობენ აკრძალვის წესების როლს, რომლებიც არეგულირებენ ნაწილაკების ურთიერთკონვერსიას. უპირველეს ყოვლისა, ჩვენ აღვნიშნავთ ენერგიის, იმპულსის და ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონებს. ეს სამი კანონი ხსნის ელექტრონის სტაბილურობას. ენერგიისა და იმპულსის შენარჩუნებიდან გამომდინარეობს, რომ დაშლის პროდუქტების მთლიანი დანარჩენი მასა უნდა იყოს დაშლილი ნაწილაკების დანარჩენ მასაზე ნაკლები. ეს ნიშნავს, რომ ელექტრონს შეეძლო მხოლოდ ნეიტრინოებად და ფოტონებად დაშლა. მაგრამ ეს ნაწილაკები ელექტრონულად ნეიტრალურია. ასე რომ, გამოდის, რომ ელექტრონს უბრალოდ არავინ ჰყავს, რომელზედაც გადაიტანოს თავისი ელექტრული მუხტი, ამიტომ ის სტაბილურია.
კვარკები.იმდენი ნაწილაკი ეწოდება ელემენტარულს, რომ სერიოზული ეჭვი არსებობს მათ ელემენტარულ ბუნებაში. თითოეულ ძლიერ ურთიერთქმედება ნაწილაკს ახასიათებს სამი დამოუკიდებელი დანამატი კვანტური რიცხვი: მუხტი ქ, ჰიპერმუხტი ზედა ბარიონის მუხტი AT. ამასთან დაკავშირებით გაჩნდა ჰიპოთეზა, რომ ყველა ნაწილაკი აგებულია სამი ფუნდამენტური ნაწილაკისგან - ამ მუხტების მატარებლებისგან. 1964 წელს გელ-მანმა და მისგან დამოუკიდებლად შვეიცარიელმა ფიზიკოსმა ცვაიგმა წამოაყენეს ჰიპოთეზა, რომლის მიხედვითაც ყველა ელემენტარული ნაწილაკი აგებულია სამი ნაწილაკისგან, რომელსაც კვარკები ეწოდება. ამ ნაწილაკებს ენიჭებათ წილადი კვანტური რიცხვები, კერძოდ, ელექტრული მუხტი +⅔-ის ტოლი; –⅓; +⅓ შესაბამისად სამი კვარკიდან თითოეულისთვის. ეს კვარკები ჩვეულებრივ ასოებით აღინიშნება U,დ,ს. კვარკების გარდა, განიხილება ანტიკვარკები ( u,დ, ს). დღეისათვის ცნობილია 12 კვარკი - 6 კვარკი და 6 ანტიკვარკი. მეზონები წარმოიქმნება კვარკ-ანტიკვარკის წყვილისგან, ხოლო ბარიონები სამი კვარკისგან. მაგალითად, პროტონი და ნეიტრონი შედგება სამი კვარკისგან, რაც პროტონს ან ნეიტრონს უფერულს ხდის. შესაბამისად, გამოირჩევა ძლიერი ურთიერთქმედების სამი მუხტი - წითელი ( რ), ყვითელი ( ი) და მწვანე ( გ).
თითოეულ კვარკს ენიჭება იგივე მაგნიტური მომენტი (μV), რომლის მნიშვნელობა არ არის განსაზღვრული თეორიიდან. ამ დაშვების საფუძველზე გაკეთებული გამოთვლები პროტონს აძლევს მაგნიტური მომენტის μ p მნიშვნელობას = μ q და ნეიტრონისთვის μ n = – ⅔μ კვ.
ამრიგად, მაგნიტური მომენტების თანაფარდობისთვის, მნიშვნელობა μ p / μn = –⅔, შესანიშნავად შეესაბამება ექსპერიმენტულ მნიშვნელობას.
ძირითადად, კვარკის ფერმა (ელექტრული მუხტის ნიშნის მსგავსად) დაიწყო იმ თვისების განსხვავების გამოხატვა, რომელიც განსაზღვრავს კვარკების ურთიერთმიზიდულობას და მოგერიებას. სხვადასხვა ურთიერთქმედების ველების კვანტებთან ანალოგიით (ფოტონები ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებებში, რ-მეზონები ძლიერ ურთიერთქმედებებში და ა.შ.), შემოიღეს კვარკებს შორის ურთიერთქმედების მატარებლები-ნაწილაკები. ამ ნაწილაკებს დაარქვეს გლუონები. ისინი გადასცემენ ფერს ერთი კვარკიდან მეორეზე, რის შედეგადაც კვარკები ერთად იკავებენ. კვარკების ფიზიკაში ჩამოყალიბებულია ჩაკეტვის ჰიპოთეზა (ინგლისურიდან. შეზღუდვები- ტყვეობა) კვარკების, რომლის მიხედვითაც შეუძლებელია კვარკის გამოკლება მთლიანს. მას შეუძლია არსებობდეს მხოლოდ როგორც მთლიანის ელემენტი. კვარკების, როგორც რეალური ნაწილაკების არსებობა ფიზიკაში საიმედოდ არის დასაბუთებული.
კვარკების იდეა ძალიან ნაყოფიერი აღმოჩნდა. მან შესაძლებელი გახადა არა მხოლოდ უკვე ცნობილი ნაწილაკების სისტემატიზაცია, არამედ ახლის პროგნოზირებაც. სიტუაცია, რომელიც შეიქმნა ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკაში, მოგვაგონებს ვითარებას, რომელიც შეიქმნა ატომურ ფიზიკაში 1869 წელს დ.ი. მენდელევის მიერ პერიოდული კანონის აღმოჩენის შემდეგ. მიუხედავად იმისა, რომ ამ კანონის არსი გაირკვა კვანტური მექანიკის შექმნიდან მხოლოდ 60 წლის შემდეგ, მან შესაძლებელი გახადა იმ დროისთვის ცნობილი ქიმიური ელემენტების სისტემატიზაცია და, გარდა ამისა, განაპირობა ახალი ელემენტების არსებობისა და მათი თვისებების პროგნოზირება. . ზუსტად ისევე, ფიზიკოსებმა ისწავლეს ელემენტარული ნაწილაკების სისტემატიზაცია და განვითარებულმა სისტემატიკამ რამდენიმე შემთხვევაში შესაძლებელი გახადა ახალი ნაწილაკების არსებობის წინასწარმეტყველება და მათი თვისებების წინასწარ განსაზღვრა.
ასე რომ, ამჟამად კვარკები და ლეპტონები შეიძლება ჩაითვალოს ჭეშმარიტად ელემენტარულად; არის 12 მათგანი, ან ანტინაწილაკებთან ერთად - 24. გარდა ამისა, არის ნაწილაკები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ოთხ ფუნდამენტურ ურთიერთქმედებას (ურთიერთმოქმედების კვანტები). ამ ნაწილაკებიდან 13 არსებობს: გრავიტონი, ფოტონი, ვ± - და ზ-ნაწილაკები და 8 გლუონი.
ელემენტარული ნაწილაკების არსებული თეორიები ვერ მიუთითებენ რა არის სერიის დასაწყისი: ატომები, ბირთვები, ჰადრონები, კვარკები ამ სერიაში, ყოველი უფრო რთული მატერიალური სტრუქტურა მოიცავს უფრო მარტივს, როგორც განუყოფელ ნაწილს. როგორც ჩანს, ეს უსასრულოდ არ შეიძლება გაგრძელდეს. ითვლებოდა, რომ მატერიალური სტრუქტურების აღწერილი ჯაჭვი დაფუძნებულია ფუნდამენტურად განსხვავებული ბუნების ობიექტებზე. ნაჩვენებია, რომ ასეთი ობიექტები შეიძლება იყოს არა წერტილოვანი, არამედ გაფართოებული, თუმცა უკიდურესად მცირე (~10-33 სმ) წარმონაქმნები, ე.წ. სუპერსიმები.აღწერილი იდეა არ არის რეალიზებული ჩვენს ოთხგანზომილებიან სივრცეში. ფიზიკის ეს სფერო ზოგადად უკიდურესად აბსტრაქტულია და ძალიან რთულია ვიზუალური მოდელების პოვნა, რომლებიც ხელს უწყობენ ელემენტარული ნაწილაკების თეორიებში ჩადებული იდეების გამარტივებულ აღქმას. მიუხედავად ამისა, ეს თეორიები ფიზიკოსებს საშუალებას აძლევს გამოხატონ "ყველაზე ელემენტარული" მიკრო ობიექტების ურთიერთდამოკიდებულება და ურთიერთდამოკიდებულება, მათი კავშირი ოთხგანზომილებიანი სივრცე-დროის თვისებებთან. ყველაზე პერსპექტიული არის ე.წ M-თეორია (მ - დან საიდუმლო- გამოცანა, საიდუმლო). ის ოპერირებს თორმეტი განზომილებიანი სივრცე . საბოლოო ჯამში, ჩვენს მიერ უშუალოდ აღქმულ ოთხგანზომილებიან სამყაროზე გადასვლისას, ყველა "დამატებითი" განზომილება "იშლება". M-თეორია ჯერჯერობით ერთადერთი თეორიაა, რომელიც შესაძლებელს ხდის ოთხი ფუნდამენტური ურთიერთქმედების ერთზე შემცირებას - ე.წ. სუპერძალა.ასევე მნიშვნელოვანია, რომ M-თეორია იძლევა სხვადასხვა სამყაროების არსებობის საშუალებას და ადგენს პირობებს, რომლებიც უზრუნველყოფენ ჩვენი სამყაროს გაჩენას. M-თეორია ჯერ არ არის საკმარისად განვითარებული. ითვლება, რომ ფინალი "ყველაფრის თეორია" M-თეორიის საფუძველზე აშენდება XXI საუკუნეში.
სიტყვებით „ელექტროენერგია“, „ელექტრო მუხტი“, „ელექტრო დენი“ არაერთხელ შეგხვედრიათ და მოახერხეთ მათთან შეგუება. მაგრამ შეეცადეთ უპასუხოთ კითხვას: "რა არის ელექტრული მუხტი?" - და ნახავთ, რომ ეს არც ისე ადვილია. ფაქტია, რომ მუხტის ცნება არის ძირითადი, პირველადი კონცეფცია, რომელიც არ შეიძლება შემცირდეს ჩვენი ცოდნის განვითარების დღევანდელ დონეზე რაიმე მარტივ, ელემენტარულ ცნებებამდე.
ჯერ შევეცადოთ გავარკვიოთ, რა იგულისხმება დებულებაში: მოცემულ სხეულს ან ნაწილაკს აქვს ელექტრული მუხტი.
მოგეხსენებათ, რომ ყველა სხეული აგებულია უმცირესი, განუყოფელი, უფრო მარტივ (რამდენადაც მეცნიერება ახლა ცნობილია) ნაწილაკებად, რომლებსაც, შესაბამისად, ელემენტარულს უწოდებენ. ყველა ელემენტარულ ნაწილაკს აქვს მასა და ამის გამო იზიდავს ერთმანეთს უნივერსალური მიზიდულობის კანონის მიხედვით იმ ძალით, რომელიც შედარებით ნელა მცირდება მათ შორის მანძილის მატებასთან ერთად, მანძილის კვადრატის უკუპროპორციული. ელემენტარული ნაწილაკების უმეტესობას, თუმცა არა ყველა, ასევე აქვს ერთმანეთთან ურთიერთქმედების უნარი ძალით, რომელიც ასევე მცირდება საპირისპიროდ მანძილის კვადრატთან ერთად, მაგრამ ეს ძალა უზარმაზარი რაოდენობით აღემატება სიმძიმის ძალას. Ისე. წყალბადის ატომში, სქემატურად ნაჩვენები სურათზე 91, ელექტრონი იზიდავს ბირთვს (პროტონს) გრავიტაციული მიზიდულობის ძალაზე 101"-ჯერ მეტი ძალით.
თუ ნაწილაკები ერთმანეთთან ურთიერთქმედებენ ძალებით, რომლებიც ნელ-ნელა მცირდება მანძილით და მრავალჯერ აღემატება უნივერსალური მიზიდულობის ძალებს, მაშინ ამბობენ, რომ ამ ნაწილაკებს აქვთ ელექტრული მუხტი. თავად ნაწილაკებს დამუხტულს უწოდებენ. არსებობს ნაწილაკები ელექტრული მუხტის გარეშე, მაგრამ არ არსებობს ელექტრული მუხტი ნაწილაკების გარეშე.
დამუხტულ ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედებას ელექტრომაგნიტური ეწოდება. ელექტრული მუხტი არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც განსაზღვრავს ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ინტენსივობას, ისევე როგორც მასა განსაზღვრავს გრავიტაციული ურთიერთქმედების ინტენსივობას.
ელემენტარული ნაწილაკების ელექტრული მუხტი არ არის ნაწილაკში განსაკუთრებული „მექანიზმი“, რომლის ამოღება, შემადგენელ ნაწილებად დაშლა და ხელახლა აწყობა შეიძლებოდა. ელექტრონზე და სხვა ნაწილაკებზე ელექტრული მუხტის არსებობა ნიშნავს მხოლოდ არსებობას
მათ შორის გარკვეული ძალთა ურთიერთქმედება. მაგრამ ჩვენ, არსებითად, არაფერი ვიცით მუხტის შესახებ, თუ არ ვიცით ამ ურთიერთქმედების კანონები. ურთიერთქმედების კანონების ცოდნა უნდა იყოს ჩართული გადასახადის ჩვენს გაგებაში. ეს კანონები მარტივი არ არის, მათი რამდენიმე სიტყვით გადმოცემა შეუძლებელია. სწორედ ამიტომ შეუძლებელია საკმარისად დამაკმაყოფილებელი მოკლე განმარტება იმის შესახებ, თუ რა არის ელექტრული მუხტი.
ელექტრული მუხტის ორი ნიშანი.ყველა სხეულს აქვს მასა და ამიტომ იზიდავს ერთმანეთს. დამუხტულ სხეულებს შეუძლიათ ერთმანეთის მიზიდვა და მოგერიება. ეს ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტი, რომელიც თქვენთვის ცნობილია მე-7 კლასის ფიზიკის კურსიდან, ნიშნავს, რომ ბუნებაში არის ნაწილაკები საპირისპირო ნიშნების ელექტრული მუხტით. მუხტის ერთი და იგივე ნიშნის მქონე ნაწილაკები ერთმანეთს მოგერიებენ და სხვადასხვა ნიშნით იზიდავენ.
ელემენტარული ნაწილაკების - პროტონების მუხტს, რომლებიც ყველა ატომის ბირთვის ნაწილია, ეწოდება დადებითი, ხოლო ელექტრონების მუხტს - უარყოფითი. არ არსებობს შინაგანი განსხვავებები დადებით და უარყოფით მუხტებს შორის. თუ ნაწილაკების მუხტების ნიშნები შებრუნებული იქნებოდა, მაშინ ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ბუნება საერთოდ არ შეიცვლებოდა.
ელემენტარული მუხტი.ელექტრონებისა და პროტონების გარდა, არსებობს რამდენიმე სხვა სახის დამუხტული ელემენტარული ნაწილაკები. მაგრამ მხოლოდ ელექტრონებსა და პროტონებს შეუძლიათ უსასრულოდ არსებობა თავისუფალ მდგომარეობაში. დანარჩენი დამუხტული ნაწილაკები წამის მემილიონედზე ნაკლებს ცოცხლობენ. ისინი იბადებიან სწრაფი ელემენტარული ნაწილაკების შეჯახების დროს და, რაც არსებობდნენ უმნიშვნელო დროით, იშლება, გადაიქცევა სხვა ნაწილაკებად. ამ ნაწილაკებს X კლასში გაეცნობით.
ნეიტრონები არის ნაწილაკები, რომლებსაც არ აქვთ ელექტრული მუხტი. მისი მასა მხოლოდ ოდნავ აღემატება პროტონის მასას. ნეიტრონები პროტონებთან ერთად ატომის ბირთვის ნაწილია.
თუ ელემენტარულ ნაწილაკს აქვს მუხტი, მაშინ მისი მნიშვნელობა, როგორც მრავალი ექსპერიმენტით არის ნაჩვენები, მკაცრად არის განსაზღვრული (ამ ექსპერიმენტებიდან ერთ-ერთი - მილიკანისა და იოფის გამოცდილება - აღწერილია VII კლასის სახელმძღვანელოში).
არსებობს მინიმალური მუხტი, რომელსაც ელემენტარული ეწოდება, რომელსაც აქვს ყველა დამუხტული ელემენტარული ნაწილაკი. ელემენტარული ნაწილაკების მუხტები განსხვავდება მხოლოდ ნიშნებით. შეუძლებელია მუხტის ნაწილის გამოყოფა, მაგალითად, ელექტრონისაგან.
Გვერდი 1
შეუძლებელია მუხტის მოკლე განმარტება, რომელიც დამაკმაყოფილებელია ყველა თვალსაზრისით. ჩვენ მიჩვეულები ვართ გასაგები ახსნა-განმარტების პოვნას ძალიან რთული წარმონაქმნებისა და პროცესებისთვის, როგორიცაა ატომი, თხევადი კრისტალები, მოლეკულების განაწილება სიჩქარეებზე და ა.შ. მაგრამ ყველაზე საბაზისო, ფუნდამენტური ცნებები, უფრო მარტივებად განუყოფელი, დღევანდელი მეცნიერების აზრით, ყოველგვარი შინაგანი მექანიზმისგან მოკლებული, მოკლედ ვერ აიხსნება დამაკმაყოფილებლად. მით უმეტეს, თუ საგნები უშუალოდ ჩვენი გრძნობებით არ აღიქმება. სწორედ ასეთ ფუნდამენტურ ცნებებს მიეკუთვნება ელექტრული მუხტი.
ჯერ შევეცადოთ გავარკვიოთ არა რა არის ელექტრული მუხტი, არამედ რა იმალება განცხადების მიღმა, რომ მოცემულ სხეულს ან ნაწილაკს აქვს ელექტრული მუხტი.
მოგეხსენებათ, რომ ყველა სხეული აგებულია უმცირესი, განუყოფელი, უფრო მარტივ (რამდენადაც მეცნიერება ახლა ცნობილია) ნაწილაკებად, რომლებსაც, შესაბამისად, ელემენტარულს უწოდებენ. ყველა ელემენტარულ ნაწილაკს აქვს მასა და ამის გამო ისინი იზიდავენ ერთმანეთს. უნივერსალური მიზიდულობის კანონის თანახმად, მიზიდულობის ძალა შედარებით ნელა მცირდება მათ შორის მანძილის მატებასთან ერთად: მანძილის კვადრატის უკუპროპორციულია. გარდა ამისა, ელემენტარული ნაწილაკების უმეტესობას, თუმცა არა ყველა, აქვს ერთმანეთთან ურთიერთქმედების უნარი ძალით, რომელიც ასევე მცირდება მანძილის კვადრატთან საპირისპიროდ, მაგრამ ეს ძალა არის უზარმაზარი რიცხვი, ჯერ მეტია ვიდრე სიმძიმის ძალა. ასე რომ, წყალბადის ატომში, რომელიც სქემატურად არის ნაჩვენები სურათზე 1, ელექტრონი იზიდავს ბირთვს (პროტონს) გრავიტაციული მიზიდულობის ძალაზე 1039-ჯერ მეტი ძალით.
თუ ნაწილაკები ერთმანეთთან ურთიერთქმედებენ ძალებით, რომლებიც ნელ-ნელა მცირდება მანძილით და მრავალჯერ აღემატება უნივერსალური მიზიდულობის ძალებს, მაშინ ამბობენ, რომ ამ ნაწილაკებს აქვთ ელექტრული მუხტი. თავად ნაწილაკებს დამუხტულს უწოდებენ. არსებობს ნაწილაკები ელექტრული მუხტის გარეშე, მაგრამ არ არსებობს ელექტრული მუხტი ნაწილაკების გარეშე.
დამუხტულ ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედებას ელექტრომაგნიტური ეწოდება. როდესაც ვამბობთ, რომ ელექტრონები და პროტონები ელექტრული დამუხტულია, ეს ნიშნავს, რომ მათ შეუძლიათ გარკვეული ტიპის (ელექტრომაგნიტური) ურთიერთქმედება და მეტი არაფერი. ნაწილაკებზე მუხტის არარსებობა ნიშნავს, რომ ის არ აღმოაჩენს ასეთ ურთიერთქმედებებს. ელექტრული მუხტი განსაზღვრავს ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ინტენსივობას, ისევე როგორც მასა განსაზღვრავს გრავიტაციული ურთიერთქმედების ინტენსივობას. ელექტრული მუხტი ელემენტარული ნაწილაკების მეორე ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია (მასის შემდეგ), რომელიც განსაზღვრავს მათ ქცევას გარემომცველ სამყაროში.
ამგვარად
Ელექტრული მუხტიარის ფიზიკური სკალარული სიდიდე, რომელიც ახასიათებს ნაწილაკების ან სხეულების თვისებას, შევიდნენ ელექტრომაგნიტური ძალის ურთიერთქმედებაში.
ელექტრული მუხტი აღინიშნება ასოებით q ან Q.
ისევე, როგორც მექანიკაში ხშირად გამოიყენება მატერიალური წერტილის კონცეფცია, რაც შესაძლებელს ხდის მნიშვნელოვნად გაამარტივებს მრავალი პრობლემის გადაჭრას, მუხტების ურთიერთქმედების შესწავლისას, წერტილის მუხტის კონცეფცია ეფექტური აღმოჩნდება. წერტილოვანი მუხტი არის დამუხტული სხეული, რომლის ზომები გაცილებით მცირეა ვიდრე მანძილი ამ სხეულიდან დაკვირვების წერტილამდე და სხვა დამუხტულ სხეულებამდე. კერძოდ, თუ ვსაუბრობთ ორი წერტილის მუხტის ურთიერთქმედებაზე, მაშინ ამით ვივარაუდებთ, რომ განხილულ ორ დამუხტულ სხეულს შორის მანძილი გაცილებით მეტია, ვიდრე მათი წრფივი ზომები.
ელემენტარული ნაწილაკების ელექტრული მუხტი
ელემენტარული ნაწილაკების ელექტრული მუხტი არ არის სპეციალური „მექანიზმი“ ნაწილაკში, რომელიც შეიძლება ამოღებულ იქნეს მისგან, დაიშალა მის შემადგენელ ნაწილებად და ხელახლა შეიკრიბოს. ელექტრონში და სხვა ნაწილაკებში ელექტრული მუხტის არსებობა ნიშნავს მხოლოდ მათ შორის გარკვეული ურთიერთქმედების არსებობას.
ბუნებაში არის ნაწილაკები საპირისპირო ნიშნების მუხტით. პროტონის მუხტს დადებითი ეწოდება, ხოლო ელექტრონის მუხტს - უარყოფითი. ნაწილაკების მუხტის დადებითი ნიშანი, რა თქმა უნდა, არ ნიშნავს, რომ მას განსაკუთრებული უპირატესობები აქვს. ორი ნიშნის მუხტის შემოღება უბრალოდ გამოხატავს იმ ფაქტს, რომ დამუხტულ ნაწილაკებს შეუძლიათ მოზიდვაც და მოგერიებაც. მუხტის ერთი და იგივე ნიშნის მქონე ნაწილაკები ერთმანეთს მოგერიებენ და სხვადასხვა ნიშნით იზიდავენ.
ორი ტიპის ელექტრული მუხტის არსებობის მიზეზების ახსნა ახლა არ არსებობს. ნებისმიერ შემთხვევაში, არ არის ნაპოვნი ფუნდამენტური განსხვავება დადებით და უარყოფით მუხტებს შორის. თუ ნაწილაკების ელექტრული მუხტების ნიშნები შებრუნებული იქნებოდა, მაშინ ბუნებაში ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ბუნება არ შეიცვლებოდა.
დადებითი და უარყოფითი მუხტები ძალიან კარგად ანაზღაურდება სამყაროში. და თუ სამყარო სასრულია, მაშინ მისი მთლიანი ელექტრული მუხტი, დიდი ალბათობით, ნულის ტოლია.
ყველაზე საყურადღებო ის არის, რომ ყველა ელემენტარული ნაწილაკების ელექტრული მუხტი მკაცრად ერთნაირია აბსოლუტური მნიშვნელობით. არსებობს მინიმალური მუხტი, რომელსაც ელემენტარული ეწოდება, რომელსაც აქვს ყველა დამუხტული ელემენტარული ნაწილაკი. მუხტი შეიძლება იყოს დადებითი, პროტონის მსგავსად, ან უარყოფითი, როგორც ელექტრონი, მაგრამ მუხტის მოდული ყველა შემთხვევაში ერთნაირია.
შეუძლებელია მუხტის ნაწილის გამოყოფა, მაგალითად, ელექტრონისაგან. ეს არის ალბათ ყველაზე საოცარი რამ. არცერთ თანამედროვე თეორიას არ შეუძლია ახსნას, თუ რატომ არის ყველა ნაწილაკების მუხტი ერთნაირი და არ შეუძლია გამოთვალოს მინიმალური ელექტრული მუხტის მნიშვნელობა. იგი განისაზღვრება ექსპერიმენტულად სხვადასხვა ექსპერიმენტების დახმარებით.
1960-იან წლებში, მას შემდეგ, რაც ახლად აღმოჩენილი ელემენტარული ნაწილაკების რაოდენობამ საფრთხის შემცველად დაიწყო ზრდა, წამოაყენეს ჰიპოთეზა, რომ ყველა ძლიერ ურთიერთქმედება ნაწილაკი კომპოზიტურია. უფრო ფუნდამენტურ ნაწილაკებს ეწოდა კვარკები. გასაოცარი აღმოჩნდა, რომ კვარკებს უნდა ჰქონდეთ წილადი ელექტრული მუხტი: ელემენტარული მუხტის 1/3 და 2/3. პროტონებისა და ნეიტრონების ასაგებად საკმარისია ორი სახის კვარკი. და მათი მაქსიმალური რაოდენობა, როგორც ჩანს, არ აღემატება ექვსს.
ელექტრული მუხტის ერთეული
