Subatomar partikel

En subatomar partikel er en partikel, som er mindre end et atom.^[1] Det mindste atom har en diameter på omtrent 0,25 ångstrøm (Å) hvilket er det samme som 25 pikometer.

Partikelegenskaber (4 fundamentalkræfter)

I fysikken kan partikler have følgende 4 fundamentale vekselvirkningsegenskaber i partikelfysikkens Standardmodel. Det skal bemærkes at gravitation er selvstændig, da den ikke er indeholdt i Standardmodellen:

• Egenskaber
  • Elektromagnetisme. (Teori: QED). Påvirker partikler med ladning – vekselvirkningskvant; foton.
  • Svage kernekraft. Påvirker partikler med Flavor – vekselvirkningskvanter; W og Z bosoner.
  • Stærke kernekraft. (Teori: QCD).
    • Fundamentale stærke kernekraft. Påvirker partikler med farveladning; kvarker og gluoner – vekselvirkningskvant; gluon.
    • Residuelle stærke kernekraft. Påvirker partikler med ??; hadroner – vekselvirkningskvant; meson.
  • Gravitation. Påvirker alt med en masse eller energi (dvs. alle subatomare partikler) – vekselvirkningskvant; graviton (som endnu ikke er eksperimentelt påvist).

Partikelegenskaber (1...3 fundamentalkrafter)

I fysikken forsøger man bl.a. at finde ud af om nogle af de kendte 4 fundamentalkrafter kan forenes, med det formål at finde en bedre samlet teori. Det er lykkedes for elektromagnetismen og den svage kernekraft, at få dem samlet i den fælles elektrosvage vekselvirkning.

De 2 resterende teorier teorien om alting og den store samlende teori er ikke realiseret endnu.

• Egenskaber
  • (Formodet teori: Teorien om alting)
    • (Formodet teori: Den store samlende teori, GUT)
      • Elektrosvag kraft. (Accepteret teori: GSW)
        • Elektromagnetisme
        • Svage kernekraft
      • Stærke kernekraft
        • Fundamentale stærke kernekraft
        • Residuelle stærke kernekraft
    • Gravitation

Partikelklassifikation

Stofs subatomare partikler består af elementarpartikler og de subatomare partikler kan klassificeres i:

• Subatomar partikel
  • Fermioner, (stofpartikler der har spin 1/2, 3/2, 5/2,...).
    • Baryoner (kan vekselvirke med den stærke kernekraft) f.eks. hadroner dvs. protoner og neutroner.
      • Kvarker: u-kvark, d-kvark, c-kvark, s-kvark, t-kvark, b-kvark og deres antipartikler.
    • leptoner (kan ikke vekselvirke med den stærke kernekraft): elektroner, myoner, tauoner, elektronneutrinoer, myonneutrinoer, tauonneutrinoer og deres antipartikler.
  • Bosoner, kraftpartikler (Kraftformidlere) (Har spin 0, 1, 2,...).
    • (gravitoner, fotoner, W-bosoner, Z-bosoner, gluoner, mesoner)

Tabel over nogle mesoner (består af 2 kvarker)

Partikel		Kvarker	Masse·c²	Halveringstid	el.lad./|e|	strangeness	Antipartikel
Positiv pion	π+	ud	139 MeV	2,6*10-8s	+ 1	0	Negativ pion
Negativ pion	π-	ud			- 1	0	Positiv pion
Neutral pion	π0	uu+dd	135 MeV	8,3*10-17s	0	0
Positiv kaon	K+	us	494 MeV	1,2*10-8s	+ 1	+ 1	Negativ kaon
Negativ kaon	K-	us			- 1	- 1	Positiv kaon
Neutral kaon	K0	ds	498 MeV	5,2*10-8s og 8,9*10-11s	0	+ 1	Anti-kaon
Anti-kaon	K0	ds			0	- 1	Neutral kaon
Jot-Psi	J/Ψ	cc	3097 MeV	0,8*10-20s	0	0
Y(3940)	Y(3940)	cc	3940 MeV
Ypsilon	Y	bb	9460 MeV	1,3*10-20s	0	0

I tabellen er symbolet for anti-kaonen vist med understregning. I litteratur anvender man overstregning, men det har HTML endnu ikke mulighed for.

Den neutrale kaon og anti-kaon findes i to forskellige versioner med forskellig halveringstid.

De neutrale pioner, jot-psi og ypsilon er deres egne antipartikler.

I disse www-sider fortælles, at laboratorier har opdaget nye partikler, som består af 2 kvarker:

• 18 June 2004, PhysicsWeb: New particle baffles physicists Arkiveret 6. august 2004 hos Wayback Machine
• 18 May 2005, PhysicsWeb: Particle physicists discover new meson Arkiveret 21. maj 2005 hos Wayback Machine Citat: "...the first "hybrid meson"..."

Tabel over nogle baryoner (består af 3 kvarker)

Partikel		Kvarker	Masse·c²	Halveringstid	Spin/(h/2π)	el.lad./|e|	strangeness	charme
Proton	p	uud	938,3 MeV	stabil eller > 1032 år	1/2	+ 1	0	0
Neutron	n	udd	939,6 MeV	932 s	1/2	0	0	0
Lambda	Λ	uds	1116 MeV	2,6 * 10- 10s	1/2	0	- 1	0
Sigma-plus	Σ+	uus	1189 MeV	0,8 * 10- 10s	1/2	+ 1	- 1	0
Sigma-nul	Σ0	uds	1192 MeV	5,8 * 10- 20s	1/2	0	- 1	0
Sigma-minus	Σ-	dds	1197 MeV	1,5 * 10- 10s	1/2	- 1	- 1	0
Xi-nul	Ξ0	uss	1315 MeV	2,9 * 10- 10s	1/2	0	- 2	0
Xi-minus	Ξ-	dss	1321 MeV	1,6 * 10- 10s	1/2	- 1	- 2	0
Omega-minus	Ω-	sss	1671 MeV	0,9 * 10- 10s	3/2	- 1	- 3	0
Lambda-C-plus	ΛC+	udc	2282 MeV	2,3 * 10- 13s	1/2	+ 1	0	+ 1

Partikler som formodentlig består af 4 kvarker

I disse www-sider fortælles, at laboratorier har opdaget partikler, som formodentlig består af 4 kvarker:

• 18 November, 2003, BBCNews: Scientists find mystery particle Citat: "...To explain it, theoretical physicists may have to modify their theory of the colour force; or make X(3872) the first example of a new type of meson, one that is made from four quarks (two quarks and two antiquarks)...".
  • 14 November 2003, Physics Web: New particle turns up in Japan Arkiveret 19. november 2003 hos Wayback Machine Citat: "...X(3872)..."
  • 8 Sep 2003, High Energy Physics: Observation of a narrow charmonium-like state in exclusive B+ → K+ pi+pi- J/psi decays
• June 26, 2003, Physics News Update: The Meson Ds(2317) Arkiveret 4. december 2003 hos Wayback Machine

Partikel		Kvarker	Masse·c²	Halveringstid	Spin/(h/2π)	el.lad./|e|	strangeness	charme
X(3872) "mystery meson"	?	****	3872 MeV	?	?	?	?	?
Ds(2317)	?	****	2317 MeV	?	?	?	?	?

Partikler som formodentlig består af 5 kvarker; "eksotiske" bosoner

I disse www-sider fortælles, at der er blevet opdaget flere partikler, som består af 5 kvarker:

• Physics in Action: February 2005: Do pentaquarks really exist? Arkiveret 4. februar 2005 hos Wayback Machine Citat: "...Results from a growing number of experiments at laboratories around the world are casting doubt on the recent discovery of particles containing five quarks..."
• CERN Courier: The challenge of the pentaquarks Arkiveret 17. juni 2004 hos Wayback Machine
• 2004-01-26, Sciencedaily: The Pentaquark: The Strongest Confirmation To Date
• Number 644 #1, June 30, 2003, Physics News Update: A Five-Quark State Has Been Discovered Arkiveret 4. december 2003 hos Wayback Machine.
  • Kenneth Hicks: Physicists Find Evidence for an Exotic Baryon Arkiveret 12. december 2003 hos Wayback Machine
  • Physics today, September 2003: Four Experiments Give Evidence of an Exotic Baryon With Five Quarks Arkiveret 7. december 2003 hos Wayback Machine
• December 2003, CERN Courier: New five-quark states found at CERN Arkiveret 8. januar 2004 hos Wayback Machine
  • (hep-ex/0310014) Observation of an Exotic S = -2, Q = -2 Baryon Resonance in Proton-Proton Collisions at the CERN SPS
• 17 March 2004, Physics Web: Charmed pentaquark appears at DESY Arkiveret 2. april 2004 hos Wayback Machine
  • hep-ex/0403017: Evidence for a Narrow Anti-Charmed Baryon State

Partikel		Kvarker	Masse·c²	Halveringstid	Spin/(h/2π)	el.lad./|e|	strangeness	charme
Theta-plus	Θ+	uudds	1540 MeV	?	?	+1	+1	?
Xi-minus-minus	Ξ- -	ddssu	? MeV	?	?	-2	-2	?
Xi-zero	Ξ0	dussd	1862 MeV	?	?	0	-2	?
"Charmed pentaquark"	?	uuddc	3099 MeV	?	?	?	?	-1