ЧАСТИЦЫ / ЗАМЕТКА 01

Что внутри того, что внутри атома?

Материя крупным планом

Стол, капля воды и воздух кажутся совсем разными. Но если менять масштаб, везде появляются знакомые строительные уровни: атомы, ядра, электроны. Молекулы состоят из связанных атомов, а химические свойства зависят прежде всего от устройства их электронных оболочек.

Ядро внутри атома

Атомное ядро гораздо меньше атома и несёт положительный электрический заряд. Оно состоит из протонов и нейтронов — за исключением обычного водорода, в ядре которого всего один протон. Электронное облако вокруг ядра описывает вероятность обнаружить электрон в разных областях пространства. Это не набор маленьких планет на фиксированных орбитах.

Ещё на шаг глубже

Протоны и нейтроны тоже не элементарны. Их валентный кварковый состав различается: у протона два верхних кварка u и один нижний d, у нейтрона — один u и два d. Это полезная схема, но не буквальная фотография: внутри есть динамические глюонные поля и кварк-антикварковые пары.

Почему кварк не достать пинцетом

Кварки взаимодействуют через сильное взаимодействие. Его переносчики — глюоны. С явлением конфайнмента связано то, что свободные одиночные кварки не наблюдаются: при попытке разделить связанные кварки энергия может пойти на образование новых частиц. Обычная интуиция о разборке предметов здесь перестаёт работать.

Граница знания

У кварков и электронов пока не обнаружено внутренней структуры. В Стандартной модели они считаются элементарными. Это описание, согласующееся с экспериментами, а не утверждение, что наука уже увидела окончательное дно устройства мира.

Продолжить чтение: CERN — Стандартная модель ↗