Varukorgen är tom

Webbshop

Antal: 0

Totalt: 0,00

0

Elementarpartiklar

Elementarpartiklar

Materia är uppbyggd av kvarkar och leptoner, medan växelverkan förmedlas av bosoner.

Fysik

Nyckelord

Elementarpartiklar, LHC, CERN, Standardmodellen, kvantfysik, kvantmekanik, graviton, partikelaccelerator, svag växelverkan, Higgsboson, nukleon, kärna, lepton, proton, neutron, boson, neutrino, elektron, myon, foton, gluon, stark växelverkan, partikelfysik, subatomär, antipartickel, kvantum, partikel, atom, kvark, tau, elektromagnetiska, fermion, atomorbital, elektronskal, interaktion, fysik

Relaterade objekt

Scener

Neonatom

  • elektroner - Partiklar med en negativ elementarladdning. Deras storlek är ‹ 10 ¯ m.
  • atomkärna - Den består av nukleoner – positivt laddade protoner och elektriskt neutrala neutroner. Dess storlek är ca 10 ¯ m.

Atomkärna

Nukleoner

  • proton - Den består av två u (upp) kvarkar och en d (ned) kvark. Varje kvark har en färg, antingen röd (r), grön (g) eller blå (b), därför är protoner (liksom alla andra partiklar som består av kvarkar) vita, det vill säga, deras färgladdning är neutral. U kvarkars elektriska laddning är +2/3 medan d kvarkars elektriska laddning är –1/3. Den elektriska laddningen hos protoner är därför 2/3 + 2/3 – 1/3 =+1.
  • neutron - Den består av en u (upp) kvark och två d (ned) kvarkar. Varje kvark har en färg, antingen röd (r), grön (g) eller blå (b), därför är neutroner (liksom alla andra partiklar som består av kvarkar) vita, det vill säga, deras färgladdning är neutral. U kvarkars elektriska laddning är +2/3 medan d kvarkars elektriska laddning är –1/3. Den elektriska laddningen hos protoner är således 2/3 – 1/3 – 1/3 = 0.
  • kvark r - Varje kvark har en färg, antingen röd (r), grön (g) eller blå (b). Partiklar som består av kvarkar är vita, det vill säga, deras färgladdning är neutral. Protoner och neutroner innehåller en kvark av varje färg. Kvarkarnas storlek är ‹ 10 ¯ m.
  • kvark b - Varje kvark har en färg, antingen röd (r), grön (g) eller blå (b). Partiklar som består av kvarkar är vita, det vill säga, deras färgladdning är neutral. Protoner och neutroner innehåller en kvark av varje färg. Kvarkarnas storlek är ‹ 10 ¯ m.
  • kvark g - Varje kvark har en färg, antingen röd (r), grön (g) eller blå (b). Partiklar som består av kvarkar är vita, det vill säga, deras färgladdning är neutral. Protoner och neutroner innehåller en kvark av varje färg. Kvarkarnas storlek är ‹ 10 ¯ m.
  • gluon - Elementarpartiklar som förmedlar stark växelverkan mellan kvarkarna. Ett av resultaten av denna växelverkan är den kraft som håller ihop nukleoner (protoner och neutroner) i kärnan. På grund av den starka växelverkan är protoner och neutroner extremt stabila vilket innebär att kvarkar inte kan frigöra sig. Kvarkar kan existera som fria partiklar endast under extrema förhållanden, såsom under de första mikrosekunderna efter Big Bang. Experiment utförs i LHC (Large Hadron Collider), världens största och kraftigaste partikelacceleratoranläggning, där målet är att smälta protoner och neutroner och därmed skapa kvark-gluon plasma.
  • kvark u (upp) - Nukleoner (protoner och neutroner) består av u (upp) och d (ned) kvarkar. En proton består av två u (upp) kvarkar och en d (ned) kvark. En neutron består av en u (upp) kvark och två d (ned) kvarkar. Varje kvark har en färg, oberoende av vilken typ den är. Både u och d kvarkar kan ha blå, röd eller grön färgladdning.
  • kvark d (ned) - Nukleoner (protoner och neutroner) består av u (upp) och d (ned) kvarkar. En proton består av två u (upp) kvarkar och en d (ned) kvark. En neutron består av en u (upp) kvark och två d (ned) kvarkar. Varje kvark har en färg, oberoende av vilken typ den är. Både u och d kvarkar kan ha blå, röd eller grön färgladdning.

Gruppering av kvarkar

  • kvark r (upp)
  • kvark r (ned)
  • kvark r (charm)
  • kvark r (sär)
  • kvark r (topp)
  • kvark r (botten)
  • kvark g (upp)
  • kvark g (ned)
  • kvark g (charm)
  • kvark g (sär)
  • kvark g (topp)
  • kvark g (botten)
  • kvark b (upp)
  • kvark b (ned)
  • kvark b (charm)
  • kvark b (sär)
  • kvark b (topp)
  • kvark b (botten)

Standardmodellen

  • Tre typer av materia - Den vanligaste typen av materia (typ I) består av elektroner, elektron-neutriner, u och d kvarkar. U och d kvarkar är neutronernas och protonernas byggstenar.
  • I
  • II
  • III
  • kvarkar - Grundläggande beståndsdelar i materia. De är elektrisk laddade (–1/3 eller 2/3). Tillsammans bilder kvarkar hadroner, som i sin tur kan delas in i två grupper, mesoner och baryoner. Baryoner består av nukleoner, alltså protoner och neutroner. Varje kvark har en färg, antingen röd (r), grön (g) eller blå (b). Partiklar som består av kvarkar är vita, det vill säga, deras färgladdning är neutral. Antingen innehåller de en kvark av varje färg liksom hos nukleoner, eller så innehåller de en kvark och en antikvark (kvarkens antipartikel). Den ena bär en viss färg med sig, medan den andra bär dess antifärg (såsom r och anti-r). Nukleoner består av tre kvarkar medan mesoner är uppbyggda av kvark-antikvarkpar. Idén om kvarkars existens presenterades av Murray Gell-Mann och George Zweig.
  • leptoner - Grundläggande beståndsdelar i materia som, i motsats till hadroner, inte består av kvarkar. Till denna grupp hör elektriskt laddade elektroner, myoner och tau-leptoner, vilka påverkas av gravitation, svag växelverkan och elektromagnetisk växelverkan. En annan grupp av leptoner är neutriner. Neutriner saknar elektrisk laddning, därför påverkas de inte av elektromagnetisk växelverkan, utan endast av gravitation och svag växelverkan.
  • bosoner (växelverkande elementarpartiklar) - Enligt kvantmekaniken förmedlas växelverkan av dessa elementarpartiklar. Det finns fyra fundamentala typer av växelverkan: stark växelverkan, elektromagnetisk växelverkan, svag växelverkan och gravitation. Möjligen handlar det om fyra olika aspekter av samma växelverkan. Det förekommer flera lovande forskningsprojekt som försöker konstruera en enhetlig beskrivning av växelverkan, som till exempel strängteorin.
  • elektron- neutrinon - Den vanligaste typen av neutriner är elektronneutrino, som är byggstenarna i ”vanlig” materia av typ I. Deras existens förutspåddes av Wolfgang Pauli år 1930, grundat på hans studier av betasönderfall och lagen om energins bevarande. De upptäcktes dock inte förrän 1956. Neutrinos är partiklar utan elektrisk laddning och med en mycket liten massa. Deras antipartiklar kallas anti-neutriner I universum förekommer de i mycket stora mängder – varje sekund passerar miljarder neutriner genom varje kvadratcentimeter av våra kroppar. Det är dock svårt att upptäcka deras närvaro eftersom de kan passera genom material obehindrat och de interagerar nästan aldrig. Anledningen till detta är att neutriner endast påverkas av svag växelverkan och gravitation, vilka är försumbara på subatomär nivå.
  • myon- neutrinon - Byggsten i materia typ II och mindre vanlig än elektronneutrino. Den upptäcktes år 1962. Neutrinos är partiklar utan elektrisk laddning och med en mycket liten massa. Deras antipartiklar kallas anti-neutriner I universum förekommer de i mycket stora mängder – varje sekund passerar miljarder neutriner genom varje kvadratcentimeter av våra kroppar. Det är dock svårt att upptäcka deras närvaro eftersom de kan passera genom material obehindrat och de interagerar nästan aldrig. Anledningen till detta är att neutriner endast påverkas av svag växelverkan och gravitation, vilka är försumbara på subatomär nivå.
  • tau- neutrinon - Byggstenen i materia typ III och mindre vanlig än elektronneutrino och myon. Den upptäcktes år 2000. Neutrinos är partiklar utan elektrisk laddning och med en mycket liten massa. Deras antipartiklar kallas anti-neutriner I universum förekommer de i mycket stora mängder – varje sekund passerar miljarder neutriner genom varje kvadratcentimeter av våra kroppar. Det är dock svårt att upptäcka deras närvaro eftersom de kan passera genom material obehindrat och de interagerar nästan aldrig. Anledningen till detta är att neutriner endast påverkas av svag växelverkan och gravitation, vilka är försumbara på subatomär nivå.
  • elektron - Byggstenen för ”vanlig” materia typ I. Den har en negativ elementarladdning och dess antipartikel är en positivt laddad antielektron (eller positron). På grund av sin elektriska laddning påverkas den, förutom av gravitationen och den svaga växelverkan, också av elektromagnetisk växelverkan. Elektronen upptäcktes år 1897 av J. J. Thomson.
  • myon - Byggstenen i materia typ II. Den har en negativ elementarladdning och dess antipartikel är en positivt laddad antimyon. På grund av sin elektriska laddning påverkas den, förutom av gravitationen och den svaga växelverkan, också av elektromagnetisk växelverkan.
  • tau - Byggstenen i materia typ III. Den har en negativ elementarladdning och dess antipartikel är en positivt laddad antitau. På grund av sin elektriska laddning påverkas den, förutom av gravitationen och den svaga växelverkan, också av elektromagnetisk växelverkan.
  • foton - En partikel som förmedlar elektromagnetisk växelverkan. Den är elektriskt neutral och saknar vilomassa. Den är sin egen antipartikel.
  • gluon - En partikel som förmedlar den starka växelverkan som håller ihop kvarkar inom baryoner (inklusive nukleoner). Den är elektriskt neutral och saknar vilomassa.
  • Z-boson - En elektriskt neutral partikel som är sin egen antipartikel. Z och W bosoner är elementarpartiklar som förmedlar en svag växelverkan, vilken spelar en viktig roll i atomkärnors radioaktiva betasönderfall.
  • W-boson - Två typer finns, W+ och W– bosoner, vilka har + respektive – laddningar och är varandras antipartiklar. Svag växelverkan förmedlas av tunga Z och W bosoner. Denna växelverkan spelar en viktig roll i atomkärnors radioaktiva betasönderfall.
  • Higgspartikel - Massa är en av materiens viktigaste egenskaper. Gravitation påverkar materia genom dess massa. Det är troligen Higgspartiklar som ansvarar för massan. Higgspartikeln upptäcktes år 2012 i LHC, världens största partikelacceleratoranläggning, vilken byggdes delvis för att hitta ”Gudspartikeln”.
  • upp- kvark
  • ned- kvark
  • charm- kvark
  • sär- kvark
  • topp- kvark
  • botten- kvark

Växelverkan

  • elektron- neutrinon - Den vanligaste typen av neutriner är elektronneutrino, som är byggstenarna i ”vanlig” materia av typ I. Deras existens förutspåddes av Wolfgang Pauli år 1930, grundat på hans studier av betasönderfall och lagen om energins bevarande. De upptäcktes dock inte förrän 1956. Neutrinos är partiklar utan elektrisk laddning och med en mycket liten massa. Deras antipartiklar kallas anti-neutriner I universum förekommer de i mycket stora mängder – varje sekund passerar miljarder neutriner genom varje kvadratcentimeter av våra kroppar. Det är dock svårt att upptäcka deras närvaro eftersom de kan passera genom material obehindrat och de interagerar nästan aldrig. Anledningen till detta är att neutriner endast påverkas av svag växelverkan och gravitation, vilka är försumbara på subatomär nivå.
  • myon- neutrinon - Byggsten i materia typ II och mindre vanlig än elektronneutrino. Den upptäcktes år 1962. Neutrinos är partiklar utan elektrisk laddning och med en mycket liten massa. Deras antipartiklar kallas anti-neutriner I universum förekommer de i mycket stora mängder – varje sekund passerar miljarder neutriner genom varje kvadratcentimeter av våra kroppar. Det är dock svårt att upptäcka deras närvaro eftersom de kan passera genom material obehindrat och de interagerar nästan aldrig. Anledningen till detta är att neutriner endast påverkas av svag växelverkan och gravitation, vilka är försumbara på subatomär nivå.
  • tau- neutrinon - Byggstenen i materia typ III och mindre vanlig än elektronneutrino och myon. Den upptäcktes år 2000. Neutrinos är partiklar utan elektrisk laddning och med en mycket liten massa. Deras antipartiklar kallas anti-neutriner I universum förekommer de i mycket stora mängder – varje sekund passerar miljarder neutriner genom varje kvadratcentimeter av våra kroppar. Det är dock svårt att upptäcka deras närvaro eftersom de kan passera genom material obehindrat och de interagerar nästan aldrig. Anledningen till detta är att neutriner endast påverkas av svag växelverkan och gravitation, vilka är försumbara på subatomär nivå.
  • elektron - Byggstenen för ”vanlig” materia typ I. Den har en negativ elementarladdning och dess antipartikel är en positivt laddad antielektron (eller positron). På grund av sin elektriska laddning påverkas den, förutom av gravitationen och den svaga växelverkan, också av elektromagnetisk växelverkan. Elektronen upptäcktes år 1897 av J. J. Thomson.
  • myon - Byggstenen i materia typ II. Den har en negativ elementarladdning och dess antipartikel är en positivt laddad antimyon. På grund av sin elektriska laddning påverkas den, förutom av gravitationen och den svaga växelverkan, också av elektromagnetisk växelverkan.
  • tau - Byggstenen i materia typ III. Den har en negativ elementarladdning och dess antipartikel är en positivt laddad antitau. På grund av sin elektriska laddning påverkas den, förutom av gravitationen och den svaga växelverkan, också av elektromagnetisk växelverkan.
  • foton - En partikel som förmedlar elektromagnetisk växelverkan. Den är elektriskt neutral och saknar vilomassa. Den är sin egen antipartikel.
  • gluon - En partikel som förmedlar den starka växelverkan som håller ihop kvarkar inom baryoner (inklusive nukleoner). Den är elektriskt neutral och saknar vilomassa.
  • Z-boson - En elektriskt neutral partikel som är sin egen antipartikel. Z och W bosoner är elementarpartiklar som förmedlar en svag växelverkan, vilken spelar en viktig roll i atomkärnors radioaktiva betasönderfall.
  • W-boson - Två typer finns, W+ och W– bosoner, vilka har + respektive – laddningar och är varandras antipartiklar. Svag växelverkan förmedlas av tunga Z och W bosoner. Denna växelverkan spelar en viktig roll i atomkärnors radioaktiva betasönderfall.
  • Higgspartikel - Massa är en av materiens viktigaste egenskaper. Gravitation påverkar materia genom dess massa. Det är troligen Higgspartiklar som ansvarar för massan. Higgspartikeln upptäcktes år 2012 i LHC, världens största partikelacceleratoranläggning, vilken byggdes delvis för att hitta ”Gudspartikeln”.
  • Stark växelverkan - Den förmedlas av gluoner. Den är den starkaste av de fyra typerna av fundamental växelverkan (stark växelverkan, elektromagnetisk växelverkan, svag växelverkan och gravitation). Denna växelverkan håller ihop kvarkar inne i protoner och neutroner och därför är det inte möjligt att detektera fria kvarkar. Stark växelverkan håller även ihop positivt laddade atomkärnor. Extremt stor energi behövs för att smälta protoner och neutroner. Experiment utförs i LHC, världens största partikelaccelerator som delvis byggdes för att försöka skapa kvark-gluon plasma.
  • Elektromagnetisk växelverkan - Den påverkar alla elektriskt laddade partiklar (kvarkar, elektroner, myoner och tauoner). Elektromagnetisk växelverkan sker mellan partiklar med motsatta elektriska laddningar. Denna växelverkan förmedlas av fotoner. Enligt kvantelektrodynamiken (QED på engelska efter Quantum electrodynamics) är svag växelverkan och elektromagnetisk växelverkan två olika aspekter av samma växelverkan.
  • Svag växelverkan - Den påverkar alla leptoner och kvarkar. Svag växelverkan förmedlas av W och Z bosoner, och den är ansvarig för radioaktivt betasönderfall (då en proton sönderfaller i en neutron, en elektron och en antineutrino). Enligt kvantelektrodynamiken (QED på engelska efter Quantum electrodynamics) är svag växelverkan och elektromagnetisk växelverkan två olika aspekter av samma växelverkan.
  • Massa - Materiens massa är också dess tröghet. Gravitation påverkar materia genom dess massa. Det är troligen Higgspartikeln som ansvarar för massan.
  • upp- kvark
  • ned- kvark
  • charm- kvark
  • sär- kvark
  • topp- kvark
  • botten- kvark

Animation

  • elektroner
  • atomkärna
  • proton
  • neutron
  • kvark r
  • gluon
  • kvark u (upp)
  • kvark d (ned)
  • Tre typer av materia
  • I
  • II
  • III
  • kvarkar
  • leptoner
  • bosoner (växelverkande elementarpartiklar)
  • elektron
  • myon
  • tau
  • foton
  • Z-boson
  • W-boson
  • Higgspartikel
  • elektronneutrino
  • tauneutrinon
  • Stark växelverkan
  • Elektromagnetisk växelverkan
  • Svag växelverkan
  • Massa
  • upp- kvark
  • ned- kvark
  • charm- kvark
  • sär- kvark
  • topp- kvark
  • botten- kvark
  • kvark r (upp)
  • kvark r (ned)
  • kvark r (charm)
  • kvark r (sär)
  • kvark r (topp)
  • kvark r (botten)
  • kvark g (upp)
  • kvark g (ned)
  • kvark g (charm)
  • kvark g (sär)
  • kvark g (topp)
  • kvark g (botten)
  • kvark b (upp)
  • kvark b (ned)
  • kvark b (charm)
  • kvark b (sär)
  • kvark b (topp)
  • kvark b (botten)

Berättarröst

Före 1900-talet trodde man att atomerna vara odelbara. Idag vet vi att atomer i själva verket består av mindre partiklar som kallas elektroner, protoner och neutroner. Atomens radie är av storleksordningen 100 000 femtometer.

Negativt laddade elektroner bygger upp elektronskalen. Radien på de positivt laddade atomkärnorna är några femtometer, ca 10⁻¹4 m, en tiotusendel av atomens diameter. Atomer består av protoner och neutroner, så kallade nukleoner.

Protoner bär på en positiv elementarladdning medan neutroner är elektriskt neutrala. Av denna anledning är atomkärnor positivt laddade.

År 1964 antydde Murray Gell-Mann och George Zweig att nukleoner inte är elementarpartiklar utan själva är sammansatta av ännu mindre partiklar som kallas kvarkar. Förekomsten av kvarkar har sedan dess kunnat bevisas genom forskning.

Kvarkar hålls ihop av stark växelverkan, förmedlad av gluoner. Namnet kommer från engelskan ”glue” som betyder klister, eftersom gluoner klistrar ihop atomkärnorna och därmed gör nukleoner extremt stabila. Därför kan nukleoner endast delas upp i kvarkar och gluoner under extrema förhållanden, såsom under de första mikrosekunderna efter Big Bang. LHC, världens största och kraftigaste partikelacceleratoranläggning, är avsedd att simulera dessa villkor.

En av kvarkarnas inneboende egenskaper är färgladdningen. Varje kvark har en färg, antingen röd, grön eller blå. Nukleoner innehåller en kvark av varje färg, därför blir de ”vita”, det vill säga, deras färgladdning är neutral.

Nukleonernas kvarkar kan vara antingen u (upp) eller d (ned) kvarkar.
En proton består av två u-kvarkar och en d-kvark, medan en neutron består av en u-kvark och två d-kvarkar. Båda typerna kan vara röda, blåa eller gröna. Den elektriska laddningen hos u-kvarkar är +2/3, medan den hos d-kvarkar är –1/3. Neutroners och protoners laddning är summan av de kvarkar de är uppbyggda av.

Det finns flera andra typer av elementarpartiklar som beskrivs av standardmodellen inom partikelfysik. De tre grupperna av elementarpartiklar är kvarkar, leptoner och bosoner.

Leptoner inkluderar neutriner och elektroner. Kvarkar och leptoner är materiens byggstenar. Materia finns i tre typer. Den vanligaste materien är typ I som består av u- och d-kvarkar, elektroner och elektronneutrino.

Bosoner förmedlar växelverkan.
Gluoner förmedlar stark växelverkan vilken håller ihop kvarkar inom nukleoner. Denna starka växelverkan förhindrar också atomkärnor från sönderdelning trots de repulsiva krafterna mellan dess positivt laddade komponenter.

Fotoner förmedlar elektromagnetisk växelverkan som verkar på elektriskt laddade partiklar. Kvarkar och vissa leptoner (inklusive elektroner) har en elektrisk laddning.

Z och W bosoner förmedlar svag växelverkan, som spelar en viktig roll i atomkärnors radioaktiva betasönderfall. Svag växelverkan påverkar alla kvarkar och leptoner.

Standardmodellen omfattar endast bosoner som förmedlar stark, svag och elektromagnetisk växelverkan, men den ger ingen förklaring till gravitationen. Den hypotetiska budbärarpartikeln för gravitationskraften är gravitonen som ännu inte upptäckts.
Higgspartikeln anses vara ansvarig för massan hos partiklar och hos kroppar som består av partiklar. Gravitation påverkar partiklar genom deras massa.

Higgspartikeln, ofta kallad ”Gudspartikeln”, var den sista av bosonerna i standardmodellen som kom att identifieras i LHC (the Large Hadron Collider), vilken hade byggts delvis för detta ändamål.

Relaterade objekt

Atommodellens utveckling

Historiska milstolpar i teorin kring atomens struktur.

Radioaktivitet

Radioaktivitet kallas den process då instabila atomkärnor sönderfaller.

Atombomb (1945)

Atombomben är ett av de mest destruktiva vapnen i mänsklighetens historia.

Fusionsreaktor

Kärnfusion erbjuder en miljövänlig och praktiskt taget obegränsad energikälla.

How does it work? - Laser

Lasers are devices capable of emitting narrow, monochrome, high intensity beams of light.

Kärnkraftverk

Kärnkraftverket i den ungerska staden Paks producerar 40 % av den elkraft som genereras i Ungern.

Kalciumatomens elektronkonfiguration

Denna animation visar kalciumatomens elektronkonfiguration.

Kedjereaktion

Energin som frigörs vid kärnklyvning kan användas för civila eller militära ändamål.

Kovalenta bindningar i bensenmolekyler

I bensen finns sigma-bindningar samt delokaliserade pi-bindningar mellan kolatomer.

Kvävemolekylens struktur

Denna animation visar kvävemolekylens struktur, med en sigma och två pi-bindningar som håller samman atomerna.

Marie Curies laboratorium

Marie Curie, den enda personen som fått Nobelpriset i två olika vetenskaper, är förmodligen den mest kända kvinnan i vetenskapens historia.

Rutherfords experiment

Rutherfords experiment påvisade att det finns positivt laddade atomkärnor. Resultaten ledde till utarbetandet av en ny atommodell.

Solen

Solens diameter är ungefär 109 gånger större än jordens. Dess massa består till största delen av väte.

Added to your cart.