FISIKA

Bibrazio-hedapena. Uhin mekanikoak

1897.urtean, elektroiaren aurkikuntzari neurri azpi atomikoko partikuletako hainbat aurkikuntza jarraitu zion, XX. mende osoan zehar hedatu zirenak. Aurkikuntza kopurua handituz joan zen, fisikariek konpondu beharreko arazo trabakorra bihurtu zelarik. Partikulak taldekatzean, haietako zenbait quark izeneko materia-korpuskulu txikiagoek osatzen zituztela konturatu ziren.

Eredu atomikoa

Gaur egun onartutako eredu atomikoa hurrengo elementuek osatzen dute.

  • Nukleo atomiko bat, non bi partikula mota (nukleoiak) aurkitzen baititugu: karga positibodunak (protoiak) eta karga gabekoak (neutroiak).
  • Kanpoko azala, non elektroiak baitaude; karga elektriko negatiboa daukate eta hainbat mailatan banatzen dira. Maila horiek Niels Bohr fisikariak aipatutako energia kuantizatze arauari jarraituz banatzen dira (60. gaia ikusi).

Atomoan dagoen elektroiaren egoera lau zenbaki kuantikok zehazten dute: nagusiak (n) energia maila zehaztu eta elektroiaren energia kuantizatzen du; bigarren mailakoak edo azimutalak (l) orbitalaren forma energia maila barruan zehazten duen angelu-momentu globala kuantizatzen du; magnetikoak (m) orbitaleko orientazioa zehazten du; azkenik, spinak (s) edo elektroiko angelu-momentu intrintsekoak, bi balio izan ditzake: +1/2 eta -1/2 .

Atomo bateko oinarrizko egoeran, bere elektroi guztiak ahaleko energia gutxieneko balioak hartzen dituzte, betiere Pauliren baztertze-printzipioa errespetatuz.

Partikulen aurkikuntza

Aurkitutako lehen materia-korpuskulu atomikoak partikulak izan ziren. 1897.urtean, Joseph John Thomson (1856-1940) ingelesak elektroia aurkitu zuen izpi katodikoen bitarteko ikerketen bidez. 1920 eta 1930ko hamarkadetan protoia eta neutroia ausazko moduan aurkitu zituzten, izpi kanal-izpietan eta alfa partikulen erradiazioaren ikerketan, hurrenez hurren.

1932. urtean Carl David Anderson estatubatuarrak laino-ganberan egindako esperimentuetan elektroiaren ezaugarri berdinak zituen partikula bat aurkitu zuen, honek ordea karga elektriko positiboa zeukalarik. Positroia izendatutako partikula hori lau urte aurretik Paul Dirac (1902-1984) fisikariak aurkitu zuen, eta elektroiaren antipartikula izena eman zion.

Hurrengo urteetan hainbat partikula azpi atomiko aurkitu zituzten, dagozkien antipartikulekin batera (muoiak, mesoiak, neutrino elektronikoak, etab.)

Partikula nagusienak eta dagozkien ezaugarri garrantzitsuenak.

Oinarrizko partikuletako eredu estandarra

Atomoak partikula azpi atomiko multzoa txiki batzuen bidez sortzearen ideia desagertuz joan zen, aurkitutako partikula kopurua handiegia zelako. Fisikari teorikoek aurkitutako partikuletan osagai txikiagoak aurkitzen saiatu ziren, horiek materiaren oinarrizko osagaien bloke moduan adierazteko asmoz.

Ahaleginak nolabaiteko arrakasta izan zuen, oinarrizkotzat emandako zenbait partikula (protoiak eta neutroiak, adibidez) oinarrizkoak izan baino, korpuskulu txikiagoek osatzen zituztela jakin zutenean. Elektroi, neutrino eta muoiekin, berriz, ez zen hori gertatzen. Beraz, partikula azpi atomiko ezagunetako kopuru handia sistematizatu eta multzotan taldekatu behar izan zituzten.

Masa handienetik txikienera ordenatutako partikula azpi atomikoetako zerrenda, dagozkien ezaugarri eta antipartikulak aipatuz.

Partikula multzoak

Fisika atomikoa eta eredu estandarreko emaitza esperimentalen arabera, partikula azpi atomikoak hurrengo multzoetan sailkatzen dira:

  • Leptoiak (partikula arinak): eletroi-positroi eta neutrino-antineutrino partikula-antipartikula bikoteak, eta muoiak. Leptoiak benetako oinarrizko partikulak dira, ezin baitira partikula txikiagoetan banatu.
  • Mesoiak (partikula azpi pisutsuak): pioiak, kaoiak eta antikaoiak.
  • Barioiak (partikula pisutsuak): protoi-antiprotoi eta neutroi-antineutroi pareak eta sigma-antisigma partikulak.

Mesoiak eta barioiak ez dira oinarrizko partikulak, quark izeneko materia-unitate txikiagoek osatzen baitituzte. Sei quark mota ezagutzen ditugu, dagozkien antiquarkekin batera. Guztiak 1/2 -ko spina dute.

Oinarrizko partikulen historia

 

Paul Dirac

Paul Dirac (1902-1984) ingeles fisikariak izugarri lagundu zuen mekanika kuantikoaren garapenean eta uhin eta matrize-ereduak amankomuneko esparru batean bateratzen. Antipartikulei eta dagozkien partikulekiko harremanei buruzko oinarrizko azterketak egin zituen.

 

Quark izena

Murray Gell-Mann fisikari estatubatuarrak quark izena eman zien partikula azpi atomikoen "zatiei". Izena James Joyce idazle irlandarraren Finnegan's Wake eleberriaren esaldi batetik atera zuen. Lan literario esperimental honetan, quark izenaz ezagutzen ditugu Mark jaunaren hiru semeak, zenbaitetan Mark jauna ordezkatzen dutenak.

 

Partikulak eta elkarrekintzak