Deeltjiefisika

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Spring na: navigasie, soek
Die deeltjies van die Standaardmodel.

Deeltjiefisika is ’n onderafdeling van fisika wat die aard bestudeer van subatomiese deeltjies waaruit alle materie en straling bestaan. Ook die interaksie tussen die deeltjies word ondersoek. Die huidige stel basiese velde en hul dinamika word saamgevat in ’n teorie bekend as die Standaardmodel.

Baie van die deeltjies kom nie onder gewone omstandighede in die natuur voor nie en kan net voortgebring en waargeneem word tydens hoë-energie-botsings met ander deeltjies. Dié botsings word veroorsaak in deeltjieversnellers, soos die Groot Hadronversneller op die grens tussen Frankryk en Switserland wat in 2008 deur die Europese Organisasie vir Kernnavorsing (CERN) in gebruik geneem is.

Subatomiese deeltjies[wysig]

Navorsing in moderne deeltjiefisika fokus op subatomiese deeltjies, insluitende elektrone, protone en neutrone. Laasgenoemde twee is saamgestelde deeltjies wat uit kwarke bestaan. Die ander deeltjies wat bestudeer word, is afkomstig van radio-aktiewe en verspreidingsprosesse – dit sluit in fotone, neutrino's en muone, sowel as ’n wye verskeidenheid eksotiese deeltjies (’n soort teoretiese deeltjie).

Die term "deeltjie" is eintlik verkeerd. Die dinamika van deeltjiefisika word bepaal deur kwantummeganika. As sulks tree hulle soms op as deeltjies en soms as golwe. In meer tegniese terme: hulle is die wiskundige formulering van ’n kwantumtoestand in ’n Hilbert-ruimte. Hoewel van deeltjies gepraat word, moet ’n mens dus in aanmerking neem dat hulle ook golfeienskappe kan hê.

Elementêre deeltjies
Soort Generasies Antideeltjie Kleur Totaal
Kwarke 2 3 Paar 3 36
Leptone 2 3 Paar Geen 12
Gluone 1 1 Eie 8 8
W-boson 1 1 Paar Geen 2
Z-boson 1 1 Eie Geen 1
Foton 1 1 Eie Geen 1
Higgs-boson 1 1 Eie Geen 1
Totaal 61

Geskiedenis[wysig]

Die idee dat alle materie saamgestel is uit elementêre deeltjies dateer uit ten minste die 6de eeu v.C.[1] Die filosofiese leerstelling van atomisme en die aard van elementêre deeltjies is deur antieke Griekse, Indiese en Moslemse wetenskaplikes bestudeer, asook in die vroeë moderne Europa. Die deeltjieteorie van lig is onder andere deur Isaac Newton voorgestel.

In die 19de eeu het John Dalton afgelei dat elke element van die natuur uit ’n enkele, unieke soort deeltjie bestaan. Hy en sy tydgenote het geglo dat dit die basiese deeltjies van die natuur is en het hulle atome genoem, van die Griekse woord atomos, wat "ondeelbaar" beteken.[2] Naby die einde van die eeu het fisici egter ontdek atome is nie die basiese deeltjies van die natuur nie, maar samestellings van nog kleiner deeltjies. In die vroeë 20ste eeu het ondersoeke in kern- en kwantumfisika getoon dat elemente verander kan word deur middel van kernsplyting en kernfusie. Dit maak dit selfs moontlik om goud van lood te maak, hoewel dit nooit winsgewend sal wees nie. Dieselfde ontdekkings het ook gelei tot die vervaardiging van kernwapens. In die 1950's en 1960's is ’n verstommende getal deeltjies in botsingseksperimente ontdek. Met die formulering van die Standaardmodel was dit duidelik dat hulle kombinasies van ’n klein aantal basiese deeltjies is.

Standaardmodel[wysig]

Alle deeltjies en hul interaksies kan feitlik geheel en al beskryf word aan die hand van die Standaardmodel.[3] Dit beskryf die sterk, swak en elektromagnetiese interaksies deur bosone. Die bepaalde bosone is gluone, W- en Z-bosone en fotone.[3]

Die Standaardmodel het 61 elemetêre deeltjies.[4] Dié deeltjies kan kombineer om saamgestelde deeltjies te vorm, en dit verklaar die honderde ander soorte deeltjies wat sedert die 1960's ontdek is. Die Standaardmodel stem ooreen met feitlik alle eksperimentele toetse wat tot op datum uitgevoer is. Dit voorspel ook die bestaan van ’n tipe boson bekend as die Higgs-boson, wat vermoedelik in 2012 ontdek is.

Die meeste deeltjiefisici glo dit is ’n onvolledige beskrywing van die natuur en dat ’n meer basiese teorie nog ontdek sal word. In onlangse jare het die meet van neutrino's se massa die eerste eksperimente afwykings van die model getoon.

Sien ook[wysig]

Lys van deeltjies, vir 'n lys van elementêre en saamgestelde deeltjies

Verwysings[wysig]

  1. Fundamentals of Physics and Nuclear Physics”. (PDF) URL besoek op 2012-07-21.
  2. Scientific Explorer: Quasiparticles”. Sciexplorer.blogspot.com: 2012-05-22. URL besoek op 2012-07-21.
  3. 3,0 3,1 Particle Physics and Astrophysics Research”. The Henryk Niewodniczanski Institute of Nuclear Physics. URL besoek op 31 Mei 2012.
  4. S. Braibant, G. Giacomelli, M. Spurio (2009). Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics. Springer, 313–314. ISBN 978-94-007-2463-1.