Particulele fundamentaleÎntrebarea din titlu nu este una tocmai corectă. Şi asta deoarece particulele fundamentale sunt prea mici pentru a putea fi observate cu vreun dispozitiv imaginabil, cu atât mai puţin cu ochiul liber. Ce urmează este o serie de reprezentări aproximative ale electronului, quarcurilor şi "rudelor" lor.

 

ELECTRONUL

Iată cum poate fi "vizualizat" un electron. Electronul este o particulă fundamentală, prea mică pentru a putea fi observată cu vreun dispozitiv imaginabil de om. Aşa că ne limităm la a reprezenta grafic proprietăţile care îi permit electronului să interacţioneze.

Micul punct central reprezintă "sarcina slabă" a electronului. Acest tip de sarcină - complet diferită de sarcina electrică - dă naştere forţei nucleare slabe. Este vorba despre forţa responsabilă cu dezintegrarea radioactivă, iar distanţa la care acţionează aceasta este mult mai mică decât diametrul unui proton.

Zona înconjurătoare şi mobilă, de culoare purpurie, simbolizează sarcina electrică a electronului. Acest tip de sarcină este generatorul forţei electromagnetice, care acţionează pe distanţe infinite, cu tăria acesteia scăzând în mod dramatic odată cu depărtarea de electron. Prin intermediul forţei electromagnetice electronii interacţionează cu celelalte particule încărcate electric şi cu câmpurile magnetice. Aceste interacţiuni fac posibilă structura atomilor şi moleculelor aşa cum le ştim astăzi. Este ceea ce "dă viaţă" aproape tuturor structurilor complexe observabile în jurul nostru.

 


Electronul - o reprezentare


QUARCUL „UP”

Iată cum putem reprezenta grafic un quarc "up". Quarcul "up" este o particulă fundamentală, prea mic pentru a putea fi observat folosind un instrument creat de mâna omului. Astfel că ne vom limita la a reprezenta grafic proprietăţile care îi permit quarcului "up" să interacţioneze. Punctul central reprezintă "sarcina slabă" a quarcului "up". Acest tip de sarcină – complet diferită de sarcina electrică – dă naştere forţei nucleare slabe. Este forţa care determină transformarea quarcurilor "up" în quarcuri "down" şi viceversa, iar distanţa la care acţionează aceasta este mult mai mică decât diametrul unui proton.

În jurul punctului central se poate observa o zonă de culoare aurie. Aceasta reprezintă sarcina electrică a quarcului "up". Quarcul "up" are o sarcină electrică pozitivă de +2/3 unităţi. Sarcina electrică este generatorul forţei electromagnetice, care acţionează pe distanţe infinite, deşi tăria ei scade dramatic odată cu depărtarea de quarc.

Zona mai mare, care îşi schimbă nuanţa între roşu, verde şi albastru, simbolizează sarcina culoare, cea care dă naştere forţei nucleare tari. Aceasta este forţa care ţine quarcurile laolaltă în interiorul protonilor şi neutronilor. Un reziduu al acestei forţe menţine protonii şi neutronii laolaltă în interiorul nucleului atomic. Forţa nucleară tare este de o sută de ori mai puternică decât forţa electromagnetică, dar distanţa pe care ea acţionează are valori comparabile cu diametrul unui proton.

 


Quarcul "up" - o reprezentare


QUARCUL „DOWN”

Iată cum reprezentăm grafic quarcul "down". Quarcul "down" este o particulă elementară şi este prea mic pentru a putea fi observat cu vreun instrument creat de mâna omului. Astfel că ne limităm la a reprezenta proprietăţile care îi permit quarcului "down" să interacţioneze.

Punctul central reprezintă "sarcina slabă" a quarcului "down". Acest tip de sarcină – total diferită de sarcina electrică – dă naştere forţei nucleare slabe. Este forţa care determină transformarea quarcurilor "down" în quarcuri "up" şi viceversa, iar distanţa la care acţionează aceasta este mult mai mică decât diametrul unui proton.

În jurul punctului central se poate observa o zonă de culoare purpurie. Aceasta reprezintă sarcina electrică a quarcului "down". Quarcul "down" are o sarcină electrică negativă  de -1/3 unităţi. Sarcina electrică este generatorul forţei electromagnetice, care acţionează pe distanţă infinită, deşi tăria sa scade considerabil odată cu depărtarea de quarc.

Zona mai mare, care îşi schimbă nuanţa între roşu, verde şi albastru, simbolizează sarcina culoare, cea care dă naştere forţei nucleare tari. Aceasta este forţa care ţine quarcurile laolaltă în interiorul protonilor şi neutronilor. Un reziduu al acestei forţe menţine protonii şi neutronii laolaltă în interiorul nucleului atomilor. Forţa nucleară tare este de o sută de ori mai puternică decât forţa electromagnetică, dar distanţa pe care ea acţionează are valori comparabile cu dimensiunea unui proton.

 


Quarcul "down" - o reprezentare


NEUTRINO

Iată cum reprezentăm un neutrino. Neutrino este o particulă fundamentală şi este prea mic pentru a putea fi văzut şi studiat cu vreun instrument creat sau măcar imaginabil de către om. Astfel că suntem nevoiţi să reprezentăm proprietăţile care îi permit neutrinului să interacţioneze.

Zona albă simbolizează "sarcina slabă" a particulei neutrino. Acest tip de sarcină - complet separat de sarcina electrică - dă naştere forţei nucleare slabe. Prin intermediul acestei forţe neutrinul interacţionează, dar doar foarte slab şi pe o distanţă mult inferioară diametrului unui proton. Neutrinii apar atunci când un quarc down se dezintegrează într-un quarc up şi un electron.

Legile de conservare indică apariţia unei mici particule neutre din punct de vedere electric în dezintegrarea nucleară de tip beta, iar această particulă este neutrino (mai exact este vorba despre un ANTI-neutrino). Deoarece neutrinul interacţionează doar prin intermediul forţei slabe (şi neglijabil prin gravitaţie) acesta lasă extrem de rar urme ale trecerii sale, fiind extrem de greu detectabil. Milioane de neutrini traversează nestingheriţi corpul unui om în fiecare secundă.

 


Neutrino - o reprezentare


PROTONUL

Iată cum reprezentăm un proton. Este compus din două quarcuri "up" şi un quarc "down", aşa cum se poate vedea privind micile cercuri colorate din centrul fiecărui quarc. Sarcina electrică totală a protonului este pozitivă, motiv pentru care am ales să-l reprezentăm înconjurat de o zonă aurie. De remarcat că prin simpla adunare a sarcinilor electrice individuale ale quarcurilor se obţine sarcina electrică a protonului. Culorile roşu, verde şi albastru ale quarcurilor reprezintă sarcina culoare care dă naştere forţei nucleare tari care îi ţine laolaltă. Această sarcină este de trei tipuri reprezentate aici prin cele 3 culori, iar între "culori diferite" forţa manifestată este de atracţie.

Mediatorul forţei tari - particula-forţă schimbată într-o interacţiune -  este gluonul. Reprezentăm schimbul unui gluon ca un transfer ocazional sub forma unui fir subţire între quarcuri. După cum se poate vedea, gluonii posedă ei înşişi culoare (colorarea lor simbolizează că au şi ei "sarcină culoare"), şi fiecare schimb de gluoni duce la inversarea "culorii" quarcurilor implicate în transfer. Deşi mişcarea quarcurilor în interiorul protonului este reprezentată, în scopul înţelegerii fenomenelor, ca fiind una lentă, în realitate aceştia se mişcă cu viteze apropiate de viteza luminii.

Şi, desigur, protonii sunt acrişori – asemenea oţetului şi limonadei Laughing (nu luaţi în serios chiar tot ce se spune despre particulele elementare !).

 


Protonul - o reprezentare


NEUTRONUL

Iată cum reprezentăm grafic un neutron. Este compus din două quarcuri down şi un quarc up, aşa cum reiese privind cu atenţie micile cercuri colorate din centrul fiecărui quarc. Neutronul este, cum îi spune şi numele, neutru din punct de vedere electric, motiv pentru care am ales să îl reprezentăm înconjurat de o zonă argintie. De remarcat că prin simpla însumare a sarcinilor electrice ale quarcurilor componente se obţine sarcina electrică nulă a neutronului.

Culorile roşu, verde şi albastru ale quarcurilor simbolizează "sarcina culoare" asociată acestora, cea responsabilă pentru apariţia forţei nucleare tari care îi ţine laolaltă. Sarcina "culoare" este de trei tipuri – reprezentate aici de cele 3 culori, iar între "culori" diferite forţa manifestată este una de atracţie.

Mediatorul forţei nucleare tari (particula-forţă schimbată pe parcursul unei interacţiuni) este gluonul. Reprezentăm schimbul de gluoni ca un transfer ocazional sub forma unui fir subţire între quarcuri. După cum se poate vedea, gluonii posedă ei înşişi culoare (colorarea lor simbolizează că au şi ei "sarcină culoare"), şi fiecare schimb de gluoni duce la inversarea "culorii" quarcurilor implicate în transfer.

Deşi mişcarea quarcurilor în interiorul protonului este reprezentată, în scopul înţelegerii fenomenelor, ca fiind una lentă, în realitate aceştia se mişcă cu viteze apropiate de viteza luminii.

 


Neutronul - o reprezentare



Notă: articolul de mai sus este reproducerea textelor folosite în clipuri.
Traducerea: Scientia.ro.
Credit: www.cassiopeiaproject.com