Lys van deeltjies

Fermione is een van die twee basiese groepe deeltjies – die ander een is bosone. Fermione word omskryf deur die Fermi-Dirac-statistiek en het kwantumgetalle wat omskryf word deur die Uitsluitingsbeginsel van Pauli. Hulle sluit die kwarke en leptone in, sowel as enige saamgestelde deeltjies wat bestaan uit ’n ongelyke getal van dié deeltjies, soos alle barione en talle atome en kerns.

Fermione het ’n halftallige spin; vir alle bekende elementêre fermione is dit ¹⁄₂. Alle bekende fermione is ook Dirac-fermione, dus het elkeen sy eie antideeltjie. Dit is onbekend of die neutrino ’n Dirac-fermion is of ’n Majorana-fermion (wat sy eie antideeltjie is).[1] Fermione is die basiese boustene van alle materie. Hulle word geklassifiseer volgens die feit of hul wisselwerking via die kleurkrag is of nie. In die Standaardmodel is daar 12 soorte elementêre fermione: ses kwarke en ses leptone.

Kwarke is die basiese bestanddele van hadrone en hul wisselwerking vind plaas via die sterk wisselwerking. Kwarke is die enigste elementêre deeltjies met ’n nievoltallige elektriese lading, maar omdat hulle voorkom in groepe van drie (barione) of in groepe van twee saam met antikwarke (mesone), word net heeltallige ladings in die natuur waargeneem. Hul onderskeie antideeltjies is die antikwarke wat identies is, behalwe dat hulle ’n teenoorgestelde elektriese lading, kleurlading en bariongetal het (die opkwark het byvoorbeeld ’n lading van +²⁄₃, terwyl die op-antikwark ’n lading van −²⁄₃ het). Daar is ses aromas by kwarke; die drie kwarke met ’n positiewe lading word op-tipe kwarke genoem en dié met ’n negatiewe lading af-tipe kwarke.

Leptone se wisselwerking vind nie plaas via die sterk wisselwerking nie. Hul onderskeie antideeltjies is die antileptone wat identies is behalwe dat hulle ’n teenoorgestelde elektriese landing en leptongetal het. Die antideeltjie van die elektron is die anti-elektron, wat om historiese redes feitlik altyd die positron genoem word. Daar is altesaam ses leptone; die drie met ’n lading word elektron-tipe leptone genoem en die neutrale leptone neutrino's. Die hipotetiese swaar, regterkantse neutrino, die "steriele neutrino", is nie op die lys nie.

Bosone is een van die twee basiese soorte deeltjies – die ander soort is fermione. Bosone word omskryf deur die Bose-Einstein-statistiek en het almal ’n heeltallige spin. Hulle kan óf elementêr wees, soos fotone en gluone, óf saamgestel, soos mesone.

Die fundamentele wisselwerkings van die natuur word bemiddel deur die ykbosone, en massa word vermoedelik geskep deur die Higgsveld. Volgens die Standaardmodel is die elementêre bosone:

• Die graviton word by die lys gevoeg – dit word nie deur die Standaardmodel voorspel nie, maar wel deur ander teorieë in die raamwerk van kwantumveldteorie.
• Daar is vermoedelik verskeie Higgsbosone. Een is sedert Julie 2012 waargeneem in die Groot Hadronversneller met ’n energievlak van 126,5 GeV.

Supersimmetrie-teorieë voorspel die bestaan van nog deeltjies, waarvan nie een tot dusver (2013) in eksperimente waargeneem is nie.

Ander teorieë voorspel die bestaan van nog bosone:

Hadrone word gedefinieer as sterk wisselwerkende saamgestelde deeltjies. Hulle is:

• Saamgestelde fermione, wat barione genoem word, of
• Saamgestelde bosone, wat mesone genoem word.

Kwarkmodelle, wat in 1964 onafhanklik deur Murray Gell-Mann en George Zweig voorgestel is, beskryf die bekende hadrone as saamgestel uit valensiekwarke en/of -antikwarke, wat styf saamgebind word deur die kleurkrag, wat bemiddel word deur gluone. ’n "See" van virtuele kwark-antikwark-pare is ook teenwoordig in elke hadron.

’n Kombinasie van drie u-, d- of s-kwarke met ’n algehele spin van ³⁄₂ vorm die sogenaamde barion-dekoeplet.

Protonkwark-strukture: twee opkwarke en een afkwark.

Gewone barione (saamgestelde fermione) bevat elk drie valensiekwarke of drie valensie-antikwarke.

• Nukleone is die fermion-bestanddele van normale atoomkerns:
  • Protone, saamgestel uit twee opkwarke en een afkwark (uud)
  • Neutrone, saamgestel uit twee afkwarke en een opkwark (ddu)
• Hiperone, soos die Λ-, Σ-, Ξ- en Ω-deeltjies, wat een of meer vreemdkwarke bevat, het ’n kort lewe en is swaarder as nukleone. Hoewel hulle nie gewoonlik in atoomkerns teenwoordig is nie, kan hulle voorkom in hiperkerns met ’n kort bestaan.
• ’n Aantal sjarme- en onder-barione is ook al waargeneem.

Tekens is onlangs gevind dat ’n eksotiese barion ook bestaan, maar daar was ook negatiewe resultate en die bestaan daarvan is onseker.

• Pentakwarke bestaan uit vier valensiekwarke en een valensie-antikwark.

Gewone mesone bestaan uit ’n valensiekwark ’n valensie-antikwark. Omdat mesone ’n spin van 0 of 1 het en nie self elementêre deeltjies is nie, is hulle saamgestelde bosone. Voorbeelde van mesone sluit in die pion, kaon en die J/ψ.

Tekens vir die bestaan van die volgende eksotiese mesone is al gevind, maar hul bestaan is nog nie bevestig nie:

• ’n Tetrakwark, wat bestaan uit twee valensiekwarke en een valensie-antikwark;
• ’n Gluonbal is ’n saamgestelde toestand van gluone met geen valensiekwarke nie;
• ’n Hibried-meson bestaan uit een of meer valensiekwark-antikwark-pare en een of meer gluone.

’n Semi-akkurate voorstelling van die heliumatoom. Die protone in die kern is rooi en die neutrone pers. In werklikheid is die kern ook sferies simmetries.

Atoomkerns bestaan uit protone en neutrone. Elke soort kern bevat ’n spesifieke getal protone en ’n spesifieke getal neutrone, en word ’n nuklied of isotoop genoem. Kernreaksies kan een nuklied in ’n ander nuklied verander.

Atome is die kleinste neutrale deeltjies waarin materie verdeel kan word deur chemiese reaksies. ’n Atoom bestaan uit ’n klein, swaar kern omring deur ’n relatief groot, ligte wolk elektrone. Elke soort atoom stem ooreen met ’n spesifieke chemiese element. Daar is al 118 elemente ontdek, maar net die elemente 1-112, 114 en 116 het amptelike name. Sien die periodieke tabel vir ’n oorsig.

’n Atoomkern bestaan uit protone en neutrone. Protone en neutrone bestaan op hul beurt uit kwarke.

Molekules is die kleinste deeltjie waarin ’n nie-elementêre stof verdeel kan word terwyl die fisiese eienskappe van die stof behoue bly. Elke soort molekule stem ooreen met ’n spesifieke chemiese samestelling. Molekules is ’n samestelling van twee of meer atome.