| Физика элементарных частиц | ||||||||
| ||||||||
| Большой адронный коллайдер Туннель ЦЕРН | ||||||||
| ||||||||
| См. также: Портал:Физика |
Для других видов использования слова "частица" в физике и в других местах, см. Частица (значения).
Фи́зика элемента́рных части́ц (ФЭЧ) — это область физики , которая изучает природу элементарных частиц, составляющих то, что обычно называют материей и излучением. В нынешнем понимании частиц — возбуждение квантовых полей и их динамические взаимодействия. Хотя слово частица может использоваться в отношении многих объектов (например, протон, газ-частица, или даже бытовая пыль), термин физика элементарных частиц обычно относится к изучению мельчайших частиц и фундаментальных полей, которые должны быть определены для того, чтобы объяснить наблюдаемые частицы. Они не могут быть определены путем комбинации других фундаментальных полей, т.е. метод выбора частиц комбинированием разными наборами полей. Текущий набор фундаментальных полей и их динамика приведены в теории, называемой стандартной моделью, поэтому физика элементарных частиц в значительной степени — это изучение стандартной модели частиц контента и его возможные расширения при нахождении недавнего бозона Хиггса en:Higgs_boson.[1][2]
(ФЭЧ), часто называемая также фи́зикой высо́ких эне́ргий — раздел физики, изучающий структуру и свойства элементарных частиц и их взаимодействия.
Теоретическая ФЭЧ[]
Основное орудие исследования в теоретической физике элементарных частиц — квантовая теория поля. Т.е. любая элементарная частица — это не «кусочек» какой-то сплошной материи, а определённое (одночастичное) возбуждение абстрактного гильбертового пространства. Можно сказать, что весь наш мир видится в ФЭЧ как вектор в гильбертовом пространстве состояний, который «вращается» в нем со временем.
Главным результатом современной теоретической физики элементарных частиц является Стандартная Модель. За последние пару десятков лет её предсказания были многократно перепроверены в экспериментах, и в настоящее время она — единственная физическая теория, адекватно описывающая устройство нашего мира вплоть до расстояний порядка 10−18м.
Взаимодействие частиц в ФЭЧ принципиально отличается от взаимодействия объектов в других областях физики. Например, в механике мы изучаем движение тел, которые, в принципе, могут друг с другом взаимодействовать. Однако как именно, за счет чего такое взаимодействие происходит — механика не изучает. В противоположность этому, ФЭЧ уделяет одинаковое внимание, как самим частицам, так и процессу их взаимодействия. Связано это с тем, что в ФЭЧ удается описать электромагнитное, сильное и слабое взаимодействие как обмен виртуальными частицами. Важным постулатом в таком описании явилось требование симметрии нашего мира относительно калибровочных преобразований.
Равноправие частиц и их взаимодействий красивым образом проявляется в суперсимметричных теориях, в которых постулируется существование в нашем мире ещё одной скрытой симметрии: суперсимметрии. Можно сказать, что при преобразовании суперсимметрии частицы превращаются во взаимодействия, а взаимодействия — в частицы.
Уже отсюда видна исключительная фундаментальность ФЭЧ — в ней делается попытка понять многие свойства нашего мира, которые до этого (в других разделах физики) принимались лишь как данность.
Экспериментальная ФЭЧ[]
Экспериментальная физика элементарных частиц делится на два больших класса: ускорительную и неускорительную.
Ускорительная ФЭЧ — это разгон долгоживущих элементарных частиц в ускорителе (коллайдере) до высоких энергий и столкновение их друг с другом или с неподвижной мишенью. В процессе такого столкновения удается получить очень высокую концентрацию энергии в микроскопическом объёме, что приводит к рождению новых, обычно нестабильных, частиц. Изучая характеристики таких реакций (количество рождённых частиц того или иного сорта, зависимость этого количества от энергии, типа, поляризации исходных частиц, от угла вылета и т. д.), можно восстановить внутреннюю структуру исходных частиц, их свойства, то, как они взаимодействуют друг с другом.
Неускорительная ФЭЧ — это процесс «пассивного наблюдения» за нашим миром. В неускорительных экспериментах поставщиком элементарных частиц является Природа, а от исследователя требуется лишь внимательно следить за происходящим. Типичные неускорительные эксперименты — наблюдение за нейтрино в так называемых нейтринных телескопах, ожидание распада протона, безнейтринного двойного бета-распада и прочих крайне редких событий в большом объеме вещества, эксперименты с космическими лучами.
Ссылки[]
- Последние достижения в физике элементарных частиц
- Физика элементарных частиц на Scientific.ru
- Полная таблица элементарных частиц, подготовленная Particle Data Group.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
