מיון החלקיקים

מיון החלקיקים הוא מיון של חלקיקים בהתאם לתכונות הפיזיקליות שלהם. חלקיקים אלו יכולים להיות חלקיקים יסודיים או חלקיקים מורכבים. ברשימה להלן מוצגים הן חלקיקים שנתגלו באופן ניסויי והן חלקיקים שטרם נתגלו אך ישנן תאוריות המנבאות את קיומם.

חלקיקים מורכבים

פרוטון מורכב משלושה קווארקי ערכיות (uud). הגלואונים אשר מסומנים בצורת גלים תורמים ליציבות הפרוטון

• מולקולה היא החלקיק הקטן ביותר של חומר אשר משמר את תכונותיו הכימיות, כלומר כל סוג של מולקולה מתאים לתרכובת כימית מסוימת. מולקולה מורכבת מאטום אחד או יותר.
• אטומים הם חלקיקים נייטרליים המרכיבים את המולקולות, וניתן לקבל אותם ממולקולות בעזרת תגובות כימיות. האטום מורכב מגרעין קטן ומסיבי המוקף בענן של אלקטרונים. כל אטום מגדיר יסוד כימי בהתאם למספר הפרוטונים שבו. מספר הנייטרונים בגרעין קובע את סוג האיזוטופ של היסוד. באטום נייטרלי מספר הפרוטונים שווה למספר האלקטרונים, ואילו ביון מספרם שונה.
• גרעין האטום מורכב מפרוטונים ונייטרונים, כלומר מנוקליאונים. פיזיקה גרעינית מתארת את מגוון התהליכים בהם גרעין אחד הופך למשנהו.

• האדרונים מוגדרים כחלקיקים מורכבים הבנויים מקווארקים אשר מוחזקים יחד בעקבות פעולתו של הכוח הגרעיני החזק.
  • מזונים הם בוזונים המורכבים מקווארק ערכיות ואנטי-קווארק ערכיות, והם כוללים בין השאר את הפאיונים והקאונים.
  • באריונים הם פרמיונים המכילים שלושה קווארקי ערכיות (valence quarks). אנטי-באריונים מכילים שלושה אנטי-קווארקי ערכיות. המונח 'ערכיות' מתייחס למספרים הקוונטיים של קווארקים אלו הקובעים את המספרים הקוונטיים של הבאריון המורכב מהם. מספרים קוונטיים כאלו יכולים להיות תנע זוויתי, זוגיות וצימוד מטען הקשורים לחבורת פואנקרה, ומספרים קוונטיים של 'טעם', כמו איזוספין.
    • נוקליאונים הם החלקיקים המרכיבים את גרעין האטום - הפרוטון והנייטרון.
    • היפרונים כגון חלקיקי Δ, Λ, Ξ ו-Ω הם באריונים המכילים קווארקים מסוג s אך אינם מכילים קווארקים מסוג c או b. זמן החיים שלהם קצר יחסית והם מסיביים יותר מנוקליאונים. הם אינם מופיעים בגרעין של יסוד כימי רגיל, אך ניתן לבנות מהם היפרגרעינים.
  • האדרונים אקזוטיים
    • טטראקווארקים הם חלקיקים המורכבים משני קווארקים ומשני אנטי-קווארקים.
    • פנטאקווארקים הם חלקיקים המורכבים מצירוף של חמישה קווארקים ואנטי-קווארקים.
    • כדורי גלואונים הם מצבים מורכבים של שני גלואונים או יותר.
    • היברידים מורכבים מאחד או יותר זוגות של קווארק - אנטי-קווארק ערכיות וגלואון אמיתי אחד או יותר.

חלקיקים אלמנטריים

חלקיקים אלמנטריים הם חלקיקים שאינם ניתנים לחלוקה. תכונת הספין חשובה להגדרת אופיו של החלקיק האלמנטרי.

• לפרמיונים יש ספין לא שלם. עבור כל הפרמיונים האלמנטריים שנתגלו עד כה מדובר בספין של 1/2 (ביחידות של קבוע פלאנק). הפרמיונים האלמנטריים, אבני הבניין היסודיות ביותר של החומר, מסווגים על פי פעולתו של הכוח הגרעיני החזק עליהם. בהתאם למודל הסטנדרטי ישנם 12 "טעמים" של פרמיונים, שישה קווארקים ושישה לפטונים. לכל פרמיון קיים אנטי-חלקיק שמתאים לו.
  • קווארקים מגיבים עם הכוח הגרעיני החזק. הם קיימים בשישה טעמים: למעלה, למטה, מוזר, קסום, תחתון (או "יופי") ועליון (או "אמת"). כל קווארק נושא מטען צבע וכל אנטי-קווארק נושא מטען אנטי-צבע.
  • לפטונים לא מגיבים עם הכוח הגרעיני החזק. גם הם מופיעים בשישה טעמים: אלקטרון, מיואון, טאו, נייטרינו אלקטרוני, נייטרינו מיואוני ונייטרינו טאואוני.
• לבוזונים מספרי ספין שלמים. הכוחות היסודיים של הטבע נישאים על ידי בוזוני כיול.
  • על פי המודל הסטנדרטי, ישנם 13 בוזונים אלמנטריים:
    • הפוטון (ספין 1) נושא את הכוח האלקטרו-מגנטי.
    • שלושת בוזוני W ו-Z (ספין 1) נושאים את הכוח הגרעיני החלש.
    • שמונת הגלואונים (ספין 1) נושאים את הכוח הגרעיני החזק.
    • בוזון היגס (ספין 0) נחזה על ידי התאוריה האלקטרו-חלשה. חלקיק זה התגלה במאיץ החלקיקים LHC בשנת 2012.

• • בוזונים נוספים נחזים על ידי מודלים שונים:
    • הגרביטון (ספין 2) הוצע בתור חלקיק שנושא את הכבידה.
    • אקסיון הוא חלקיק נייטרלי בעל ספין 0 שקיומו יכול לפתור סוגיה בפיזיקת החלקיקים אשר קרויה "בעיית שבירת CP של הכוח החזק".

ראו גם

• מבנה החומר
• אנטי-חלקיק
• המודל הסטנדרטי
• פיזיקת חלקיקים

קישורים חיצוניים

• סיכום המידע על חלקיקים אלמנטריים (particle data group)
• דוידסון אונליין - מאגר מדע: כיצד בנוי החומר וממה עשוי הכח - המודל הסטנדרטי סרטון עם הסברים.