Care este cea mai mică particulă de materie?

Mulțumesc pentru lămuriri.

Se pare că în cuantică trebuie împăcată și capra și varza.

Așa stau lucrurile. Particulele elementare care formează materia obișnuită și diferitele lor rude – leptonii, fotonul, W, Z, cuarcii și gluonii – sunt bine descrise de Modelul Standard, fuziunea teoriei electroslabe cu cromodinamica cuantică. Dar această sinteză nu poate fi răspunsul final [...]. O altă limitare a Modelului Standard este că nu include gravitația, care e dificil de tratat în cadrul teoriei cuantice a câmpului și este mult mai slabă (pentru fiecare particulă) decât celelalte forțe.
Timp de decenii fizicienii s-au luptat cu o diversitate de idei mai mult sau mai puțin speculative, care ne-au lăsat să sperăm că ne vor ajuta să vedem teoria mai profundă și mai simplă care bănuim că ar sta la baza Modelului Standard. Teorii implicând noi principii de simetrie, dimensiuni superioare și corzi (strings) în loc de particule punctiforme au fost explorate matematic. [...] Dar trebuie să recunoaștem că toate aceste speculații reușite nu au produs nimic nou în sensul unor predicții numerice precise, verificate de experiment, care ar putea să ne asigure că suntem pe drumul cel bun. De aceea fizicienii care lucrează în domeniul particulelor elementare cred că este atât de important pentru ei să descopere noi tipuri de particule, care pot fi produse numai în instalații experimentale, cum este ... Large Hadron Collider.
[...]
Sper că [...] cititorul nu va trage concluzia că această ramură a fizicii a degenerat într-un fel de goană după fluturi, cu particularitatea că fluturii pe care îi strângem nu trăiesc suficient de mult pentru a fi întâlniți în natură și trebuie creați în laboratorul colecționarului. Cred că ar fi o idee foarte greșită. Odată ce vechea problemă a structurii materiei obișnuite a fost limpezită prin descoperirea electronului, protonului și neutronului, ea s-a schimbat. Adevăratul scop spre care se îndreaptă studiile noastre experimentale și teoretice asupra particulelor elementare nu este să facem o listă a particulelor și a proprietăților lor, ci să înțelegem principiile fundamentale care fac ca natura – particulele, nucleele, atomii, pietrele și stelele – să fie așa cum e. Toată experiența noastră arată că în prezent studiul particulelor elementare este cea mai bună și poate singura cale spre legile fundamentale ale naturii.

Stephen Weinberg, Descoperirea particulelor subatomice

Editat de Naoto, 02 ianuarie 2010 - 17:53.

mi se oare inutila discutia din moment ce fiecare particula in sine inseamna materie si fiecare materie poate fi impartita
sau gresesc ?

Eu zic ca atomul!   Daca vrei totusi sa fi sigur, incearca sa il tai in mai multe bucati! procesul e complicat, dar poate gasesti raspuns la intrebarea ta! Daca nu, cauta in spatiul interplanetar, poate gasesti cea mai muca particula pana la urma!
Nimic nu e imposibil, totul e sa vrei!

Plecand de la afirmatia lui Einstein:
"Orice prost poate sti, totul este sa intelegi", cei de aici se impart in doua tabere:
Cei care au o imaginatie creatoare si pot gresi foarte des si cei care "se bat" pe ceea ce au citit ori memorat si gresesc foarte rar.

Daca ar fi dupa mine - nu este un lucru universal acceptat - cea mai mica particula de materie existenta este fotoul. Prin el se transmite interactia electromagnetica, din el apare in anumite conditii perechea electron-pozitron si in el se "stinge" perechea particula-antiparticula.
Pentru mine, asadar, spatiul este o "mare" in care se nasc si se stig fotoni fie ei relai sau virtuali.

 Gurban_Dan, on 7th September 2010, 11:40, said:

Fotonul nu este o particulă de materie.

In general se consideră că în momentul interacțiunii cu materia fotonii se comportă preponderent ca particule, iar în timpul propagării libere se comportă ca unde. De aici dualitatea fotonului, care indeplineste si conditia de particula, si cea de unda. Cel putin asa era prezentat mai demult.

Sau tu pui accentul pe faptul ca nu este o particula de MATERIE? Atunci e de anti-materie?

 Vlad_Draku, on 16th September 2010, 11:50, said:

Secventa "se considera ca" se refera la cine?
Un fizician ti-ar zice ca radiatia electromagnetica este descrisa din ce in ce mai bine de modelul corpuscular la energii inalte si de cel de unda la energii joase.

Quote

Banuiesc ca se refera la eticheta de "materie" lipita in modelul standard peste tot ce e fermion si cea de "interactie" atasata bosonilor intermediari, intre care se afla si fotonul. Probabil nu e cea mai fericita eticheta, insa asa s-a incetatenit.
Indiferent de etichetele din MS, intrebarea topicului e ambigua. In sens spatial... nu prea are sens. Poate in sens de masa de repaus. Fotonul are masa de repaus nula, insa tocmai de aceea el nici nu exista in repaus. Daca ne referim la particulele elementare la care ne putem uita teoretic si in repaus, neutrinii au cea mai mica masa (nu e zero, oscilatiile neutrinice o dovedesc).

Da, suna bine explicatia cu fotonul, dar pana la urma e si particula de materie, asta cautam sa arat.

Gasisem o teorie la un moment dat din care rezulta ca fotonul poate sa aiba masa negativa (neglijabil totusi, dar ar da peste cap unele teorii in fizica)... Sper sa o mai gasesc undeva

 Vlad_Draku, on 16th September 2010, 12:50, said:

Vorbind despre particule, fotonul NU este o particulă de materie (a explicat mdionis de ce). Vorbind filosofic (ceea ce nu-i cazul aici) poți spune că lumina este materie, deoarece există.
Fotonul nu are sarcină electrică deci este propria sa antiparticulă (sau nu are antiparticulă).

 Vlad_Draku, on 16th September 2010, 14:45, said:

Fotonul are masa de repaus 0 în orice condiții.

Eu as spune ca intrebare este mai mult filozofica si raspunsul depinde de imaginatia fiecaruia.
Particulele vehiculate acum in fizica sunt mai mult teoretice decat 'palpabile' ceea ce face ca detectia lor sa fie bazata pe o insiruire de ipoteze care nu au o solutie unica...
Oricum cand vorbim de dimensiunile unei particule 'marimea sa' se defineste in raport cu probabilitatea sa de interactie la o anumita distanta.

 cucur, on 16th September 2010, 16:09, said:

Fizica (inclusiv cea a particulelor) este esentialmente o stiinta experimentala. Daca ai nevoie de informatii serioase iti pot indica o serie de lucrari de specialitate pe care sa le consulti. In alternativa, pe sit-ul CERN gasesti o gramada de expuneri cu privire la fizica particulelor si detectia lor, de la emulsia fotografica si contoarele proportionale pana la actuala tehnologie pe semiconductori.

Quote

La care dintre interactii te referi? In ce domeniu de energii? Ce intelegi prin "probabilitate de interactie"? (in fizica vorbim de obicei de sectiuni eficace) Odata definita o ipotetica distributie de "probabilitate de interactie" cum definesti pe ea "locul in care incepe particula"?

 m3th0dman, on 16th September 2010, 17:03, said:

Neutronul are antiparticula desi este neutru electric.
Nu vreau sa aud explicatia ca neutonul ar fi ca un sac in care se gaseste p, e si niu.

Editat de Gurban_Dan, 20 septembrie 2010 - 08:12.

 Gurban_Dan, on 20th September 2010, 08:08, said:

m3th0dman s-a grabit putin atunci cand a enuntat o conditie de necesitate (lipsa sarcinii electrice) ca si cum ar fi una de suficienta. De fapt o particula coincide cu antiparticula ei daca toate numerele cuantice asociate sunt nule (aceasta fiindca antiparticula are prin definitie toate numerele cuantice egale si de semn schimbat cu particula corespunzatoare: sarcina electrica, izospin, numar leptonic, numar barionic etc.). Neutronul are numar barionic +1 si deci nu poate coincide cu propria sa antiparticula.

Quote

Fireste ca nu. Neutronul este o stare legata de trei quarci ( udd ), nu contine nimic leptonic ci doar trei fermioni de spin 1/2. Dezintegrarea spontana a neutronului prin interactia slaba duce la un proton (i.e. stare legata de trei quarci, ( uud )) iar sarcina unitate negativa suplimentara provenita din d -> u trebuie repartizata printr-un W^- intermediar pe o pereche lepton (e^-) - antilepton (antineutrino electronic in acest caz), pentru a nu avea necazuri cu numerele cuantice.
Mai general, in MS nu exista nici un fermion coincident cu propria sa antiparticula.

Editat de mdionis, 20 septembrie 2010 - 14:37.

 mdionis, on 16th September 2010, 17:45, said:

Ceea ce numesti tu tehnologie pe semiconductori nu este altceva decat o colectie de electroni intr-un cristal de silicu (in majoritatea cazurilor). De aici pana a spune ca acest semnal corespunde unei anumite particule este o cale destul de lunga si cum am mai zis sa bazeaza pe niste 'axiome' care au introdus aceste particule si le-au dat anumite proprietati (sarcina, spin, etc...).

 mdionis, on 16th September 2010, 17:45, said:

Sectiunile eficace se masoara in barni in (S.I m2) si nu le-as lega direct de dimensunea particulei pentru ca ele reprezinta probailitatea totala de interactie.

Editat de cucur, 20 septembrie 2010 - 16:06.

 cucur, on 20th September 2010, 16:04, said:

Ceea ce eu numesc tehnologie pe semiconductori sunt detectoarele de particule (incarcate) bazate pe interactia sarcinii lor electrice cu o jonctiune semiconductoare invers polarizata. Interactia produce un semnal electric localizabil cu rezolutii spatiale si temporale foarte bune, utile mai ales la detectorii de vertex. Repet: daca ai nevoie de bibliografie de specialitate, iti pot indica autori si titluri.

Quote

Cum si ce ai zis dumneata e destul de irelevant. E relevant ce spun "particulistii". Orice particula are niste "semnaturi" specifice (in primul rand sarcina si masa, apoi timpul de viata, tipul de interactii la care participa etc.). In momentul in care identifici sarcina si masa unei particule incarcate, ai determinat univoc tipul de particula. Aceste caracteristici sunt determinate cu precizie din traiectoria particulei respective, traiectorie care rezulta din analiza semnalelor provenite de la detectori (iar la detectorii mai vechi exista mii si mii de poze cu traiectoriile respective materializate in mediul relevator). Exista deci o corespondenta directa intre ceea ce se observa experimental si diferitele particule sau rezonante cunoscute de fizicieni.
Daca dumneata esti preocupat de aspectele epistemologice ale asocierii observatiilor cu un anumit tip de particule, poti sa incepi cu revederea descoperirii electronului de catre J.J. Thompson si ce anume i-a permis acestuia sa deduca existenta acestei particule ca element constitutiv al radiatiilor catodice.

Quote

Serios?!
Asadar, dupa dumneata o sectiune eficace ce se masoara in unitati de suprafata ar reprezenta o probabilitate?
Probabilitatea este o cantitate adimensionala. Suprafata definita de sectiunea eficace totala reprezinta o aproximatie geometrica a ceea ce "vede" o particula incidenta presupus punctiforma dintr-o particula tinta. Daca iti reprezinti particula tinta ca pe un fel de disc (proiectia unei sfere pe un plan normal pe directia particulelor incidente), sectiunea eficace este o masura aproximativa a ariei acestui disc, i.e. Pi*r². Deci din sectiunea eficace totala (pentru un anumit tip de interactie) poti extrage o informatie de ordin de marime relativa la "cat e de mare" particula tinta pentru acel tip de interactie.
Ceea ce ai produs initial ('marimea sa' se defineste in raport cu probabilitatea sa de interactie la o anumita distanta) este un nonsens. In continuare astept sa explici ce intelegi prin "probabilitatea de interactie la o anumita distanta" si cum intentionezi sa extragi din aceasta marime fizica o dimensiune.
Ceea ce ar avea o urma de sens:
1. determini o sectiune eficace diferentiala (dsigma/dOmega in lucrarile si cursurile de specialitate) care reprezinta o probabilitate diferentiala (nu e un numar adimensional ci se exprima ca suprafata/unghi solid);
2. integrezi dsigma/dOmega pe 4*Pi de unghi solid si vezi cat iti iese sigma (sectiunea eficace totala): aceasta este proportionala cu probabilitatea
totala de interactie. Totusi aceasta probabilitate nu depinde de distante si nu are de a face in general cu ceea ce ai scris dumneata mai sus; pentru tinte suficient de subtiri sau alte particule, are de-a face cu raportul intre proiectia "suprafetei vizibile" pentru interactia data a particulelor tinta si suprafata totala pe care cade fascicolul incident.

Editat de mdionis, 20 septembrie 2010 - 18:23.

 Gurban_Dan, on 20th September 2010, 09:08, said:

Neutronul nu-i particulă elementară, ceea ce am uitat să precizez. Oricum definiția completă (și corectă) a dat-o mdionis.

Editat de m3th0dman, 20 septembrie 2010 - 19:29.

Poate raspund mai tarziu, dar sper sa citeasca cineva acest raspuns. Ultima teorie in materie de mecanica cuantica, se refera la STRINGURI. Ea face referire la existenta unor mici filamente care se gasesc in componeta quarcilor ( asta daca nu se gaseste ceva mai mic), si care vibreaza intr-un camp energetic, asemanator unei corzi de chitara. Teoria are o baza puternica, reusind sa satisfaca conditiile fizicii mecanice.