Grimca elementare Fjalëkryq me 5 shkronja që fillon me a. Grimcat elementare. Modeli standard i grimcave dhe ndërveprimeve

Që nga indekset i, k, l në formulat strukturore vlerat kalojnë në 1, 2, 3, 4, numrin e mezoneve Mik me një rrotullim të dhënë duhet të jetë i barabartë me 16. Për barionet Bikl numri maksimal i mundshëm i gjendjeve për një spin të caktuar (64) nuk është realizuar, pasi në bazë të parimit Pauli, për një rrotullim total të caktuar, lejohen vetëm gjendjet me tre kuark që kanë një simetri të mirëpërcaktuar në lidhje me permutacionet e indekset i, k, 1, domethënë: plotësisht simetrike për rrotullimin 3/2 dhe simetri e përzier për rrotullimin 1/2. Ky kusht është l = 0 zgjedh 20 gjendje barion për rrotullimin 3/2 dhe 20 për rrotullimin 1/2.

Një ekzaminim më i detajuar tregon se vlera e përbërjes së kuarkut dhe vetive të simetrisë së sistemit të kuarkut bën të mundur përcaktimin e të gjithë numrave kuantikë bazë të hadronit ( J, P, B, Q, I, Y, Ch), duke përjashtuar masën; përcaktimi i masës kërkon njohuri për dinamikën e bashkëveprimit të kuarkeve dhe masës së kuarkeve, e cila ende nuk është e disponueshme.

Përcjellja e saktë e specifikave të hadroneve me masat dhe rrotullimet më të ulëta në vlerat e dhëna Y Dhe Ch, Modeli i kuarkut gjithashtu shpjegon natyrshëm numrin e përgjithshëm të madh të hadroneve dhe mbizotërimin e rezonancave midis tyre. Numri i madh i hadroneve është një pasqyrim i strukturës së tyre komplekse dhe mundësisë së ekzistencës së gjendjeve të ndryshme të ngacmuara të sistemeve të kuarkut. Është e mundur që numri i gjendjeve të tilla të ngacmuara të jetë i pakufizuar. Të gjitha gjendjet e ngacmuara të sistemeve të kuarkut janë të paqëndrueshme në lidhje me tranzicionet e shpejta për shkak të ndërveprimeve të forta në gjendjet themelore. Ata formojnë pjesën më të madhe të rezonancave. Një pjesë e vogël e rezonancave përbëhet gjithashtu nga sisteme kuarke me orientime paralele të rrotullimit (me përjashtim të W -). Konfigurimet e kuarkut me orientim spin antiparalel, lidhur me bazën. gjendjet, formojnë hadrone thuajse të qëndrueshme dhe një proton të qëndrueshëm.

Ngacmimet e sistemeve të kuarkut ndodhin si për shkak të ndryshimeve në lëvizjen rrotulluese të kuarkut (ngacmimet orbitale) ashtu edhe për shkak të ndryshimeve në hapësirat e tyre. vendndodhja (ngacmimet radiale). Në rastin e parë, një rritje në masën e sistemit shoqërohet me një ndryshim në rrotullimin total J dhe barazi R sistemi, në rastin e dytë rritja e masës ndodh pa ndryshim J P. Për shembull, mezonet me J P= 2 + janë ngacmimi i parë orbital ( l = 1) mezonet me J P = 1 - . Korrespondenca e 2 + mezoneve dhe 1 - mezoneve të strukturave identike të kuarkut shihet qartë në shembullin e shumë çifteve të grimcave:

Mezonet r" dhe y" janë shembuj të ngacmimeve radiale të mezoneve r- dhe y, përkatësisht (shih.

Ngacmimet orbitale dhe radiale gjenerojnë sekuenca rezonancash që korrespondojnë me të njëjtën strukturë fillestare të kuarkut. Mungesa e informacionit të besueshëm për bashkëveprimin e kuarkeve nuk na lejon ende të bëjmë llogaritjet sasiore të spektrave të ngacmimit dhe të nxjerrim ndonjë përfundim rreth numrit të mundshëm të gjendjeve të tilla të ngacmuara.Kur formulohet modeli i kuarkut, kuarkët janë konsideruar si elementë hipotetikë strukturorë që hapen deri në mundësinë e një përshkrimi shumë të përshtatshëm të hadroneve. Më pas, u kryen eksperimente që na lejojnë të flasim për kuarkët si formacione reale materiale brenda hadroneve. E para ishin eksperimentet mbi shpërndarjen e elektroneve nga nukleonet në kënde shumë të mëdha. Këto eksperimente (1968), që të kujtojnë eksperimentet klasike të Rutherford-it mbi shpërndarjen e grimcave alfa në atome, zbuluan praninë e formacioneve pika të ngarkuara brenda nukleonit. Krahasimi i të dhënave nga këto eksperimente me të dhëna të ngjashme për shpërndarjen e neutrinos në nukleone (1973-75) bëri të mundur nxjerrjen e një përfundimi rreth vlerës mesatare në katror të ngarkesës elektrike të këtyre formacioneve pika. Rezultati doli të ishte çuditërisht afër vlerës 1/2 [(2/3 e) 2 +(1 / 3 e) 2 ]. Studimi i procesit të prodhimit të hadronit gjatë asgjësimit të një elektroni dhe një pozitroni, i cili supozohet se kalon nëpër sekuencën e proceseve: ® Hadrone, tregoi praninë e dy grupeve të hadroneve të lidhur gjenetikisht me secilin prej kuarkeve që rezultojnë, dhe e bëri atë është e mundur të përcaktohet rrotullimi i kuarkut. Doli të ishte e barabartë me 1/2. Numri i përgjithshëm i hadroneve të lindur në këtë proces tregon gjithashtu se kuarkët e tre varieteteve shfaqen në gjendjen e ndërmjetme, d.m.th., kuarkët janë me tre ngjyra.

Kështu, numrat kuantikë të kuarkeve, të paraqitura në bazë të konsideratave teorike, janë konfirmuar në një numër eksperimentesh. Kuarkët gradualisht po fitojnë statusin e grimcave të reja të elektroneve.Nëse kërkimet e mëtejshme konfirmojnë këtë përfundim, atëherë kuarkët janë pretendentë seriozë për rolin e grimcave të vërteta elektronike për formën hadronike të materies. Deri në gjatësi ~ 10 -15 cm kuarkët veprojnë si formacione pikash pa strukturë. Numri i llojeve të njohura të kuarkeve është i vogël. Në të ardhmen, sigurisht që mund të ndryshojë: nuk mund të garantohet që në energjitë më të larta nuk do të zbulohen hadrone me numra të rinj kuantikë, për shkak të ekzistencës së tyre për shkak të llojeve të reja të kuarkeve. Zbulim Y-mesons konfirmon këtë këndvështrim. Por është shumë e mundur që rritja e numrit të kuarkeve të jetë e vogël, që parimet e përgjithshme të vendosin kufizime në numrin total të kuarkeve, megjithëse këto kufij nuk dihen ende. Pastrukturimi i kuarkeve gjithashtu ndoshta pasqyron vetëm nivelin e arritur të kërkimit në këto formacione materiale. Megjithatë, një numër karakteristikash specifike të kuarkeve japin disa arsye për të supozuar se kuarkët janë grimca që plotësojnë zinxhirin e përbërësve strukturorë të materies.

Kuarkët ndryshojnë nga të gjitha grimcat e tjera të elektroneve në atë që nuk janë vëzhguar ende në gjendje të lirë, megjithëse ka prova të ekzistencës së tyre në një gjendje të lidhur. Një nga arsyet e mosvëzhgimit të kuarkeve mund të jetë masa e tyre shumë e madhe, e cila pengon prodhimin e tyre në energjitë e përshpejtuesve modernë. Megjithatë, është e mundur që kuarkët në thelb, për shkak të natyrës specifike të ndërveprimit të tyre, të mos jenë në gjendje të lirë. Ka argumente teorike dhe eksperimentale në favor të faktit që forcat që veprojnë midis kuarkeve nuk dobësohen me distancën. Kjo do të thotë se kërkohet pafundësisht më shumë energji për të ndarë kuarkët nga njëri-tjetri, ose, përndryshe, shfaqja e kuarkeve në gjendje të lirë është e pamundur. Pamundësia për të izoluar kuarkët në gjendje të lirë i bën ata një lloj krejtësisht të ri të njësive strukturore të materies. Është e paqartë, për shembull, nëse është e mundur të ngrihet pyetja e pjesëve përbërëse të kuarkeve nëse vetë kuarkët nuk mund të vëzhgohen në gjendje të lirë. Është e mundur që në këto kushte, pjesë të kuarkeve të mos manifestohen fare fizikisht dhe për këtë arsye kuarkët veprojnë si faza e fundit në copëzimin e materies hadronike.

Grimcat elementare dhe teoria kuantike e fushës.

Për të përshkruar vetitë dhe ndërveprimet e grimcave të elektroneve në teorinë moderne, koncepti i fizikës është thelbësor. fushë, e cila i caktohet secilës grimcë. Një fushë është një formë specifike e materies; përshkruhet nga një funksion i specifikuar në të gjitha pikat ( X)hapësirë-kohë dhe zotërimi i vetive të caktuara të transformimit në lidhje me shndërrimet e grupit të Lorencit (skalar, spinor, vektor, etj.) dhe grupet e simetrive “të brendshme” (skalar izotopik, spinor izotopik etj.). Një fushë elektromagnetike me vetitë e një vektori katërdimensional Dhe m (x) (m = 1, 2, 3, 4) është historikisht shembulli i parë i një fushe fizike. Fushat që krahasohen me grimcat E. janë të natyrës kuantike, domethënë energjia dhe momenti i tyre përbëhet nga shumë pjesë. pjesët - kuantet, dhe energjia E k dhe momenti p k i kuantit lidhen me relacionin e teorisë speciale të relativitetit: E k 2 = p k 2 c 2 + m 2 c 2 . Secila kuantike e tillë është një grimcë elektronike me një energji të caktuar E k, vrull p k dhe masë m. Kuantet e fushës elektromagnetike janë fotone, kuantet e fushave të tjera korrespondojnë me të gjitha grimcat e tjera elektronike të njohura. Prandaj, fusha është fizike pasqyrimi i ekzistencës së një koleksioni të pafund grimcash - kuante. Aparati i veçantë matematikor i teorisë kuantike të fushës bën të mundur përshkrimin e lindjes dhe shkatërrimit të një grimce në secilën pikë x.

Vetitë e transformimit të fushës përcaktojnë të gjithë numrat kuantikë të grimcave E. Vetitë e transformimit në lidhje me transformimet hapësinore-kohë (grupi Lorentz) përcaktojnë rrotullimin e grimcave. Kështu, një skalar korrespondon me spin 0, një spinor - spin 1/2, një vektor - spin 1, etj. Ekzistenca e numrave kuantikë si L, B, 1, Y, Ch dhe për kuarkët dhe gluonet "ngjyra" vijon nga vetitë e transformimit të fushave në lidhje me transformimet e "hapësirave të brendshme" ("hapësirë ngarkese", "hapësirë izotopike", "hapësirë unitare", etj.). Ekzistenca e "ngjyrës" në kuarkë, në veçanti, shoqërohet me një hapësirë të veçantë unitare "të ngjyrosur". Futja e "hapësirave të brendshme" në aparatin teorik është ende një pajisje thjesht formale, e cila, megjithatë, mund të shërbejë si një tregues se dimensioni i hapësirës-kohës fizike, i pasqyruar në vetitë e E. Ch., është në të vërtetë më i madh. se katër - dimensioni i hapësirë-kohës karakteristik për të gjitha proceset fizike makroskopike. Masa e një elektroni nuk lidhet drejtpërdrejt me vetitë e transformimit të fushave; kjo është karakteristika shtesë e tyre.

Për të përshkruar proceset që ndodhin me grimcat e elektroneve, është e nevojshme të dihet se si fusha të ndryshme fizike janë të lidhura me njëra-tjetrën, domethënë të dihet dinamika e fushave. Në aparatin modern të teorisë kuantike të fushës, informacioni në lidhje me dinamikën e fushave përmbahet në një sasi të veçantë të shprehur përmes fushave - Lagrangian (më saktë, densiteti Lagrangian) L. Njohja e L lejon, në parim, llogaritjen e probabiliteteve të kalimet nga një grup grimcash në tjetrin nën ndikimin e ndërveprimeve të ndryshme. Këto probabilitete jepen nga të ashtuquajturat. matrica e shpërndarjes (W. Heisenberg, 1943), e shprehur përmes L. L-ja Lagranzhiane përbëhet nga L-ja Lagranzhiane, e cila përshkruan sjelljen e fushave të lira, dhe ndërveprimi Lagranzhian, L, i ndërtuar nga fushat e grimcave të ndryshme dhe që pasqyron mundësinë e transformimet e tyre të ndërsjella. Njohja e Lz-së është vendimtare për përshkrimin e proceseve me E. h.

Prisni që miniaplikacioni i linjës kohore të ngarkohet.
JavaScript duhet të aktivizohet për të parë.

Nëse zbërthimet e forta grupoheshin në rajonin e yoktosekondave, ato elektromagnetike - në afërsi të attosekondave, atëherë prishjet e dobëta "ndoqën përgjegjësinë e të gjithëve" - ato mbuluan po aq. 27 rend të madhësisë në shkallën kohore!

Në skajet ekstreme të kësaj gamë të gjerë të paimagjinueshme janë dy raste "ekstreme".

Prishja e kuarkut të lartë dhe grimcave bartëse të forcës së dobët (bozonet W dhe Z) ndodhin afërsisht 0.3 është= 3·10 −25 s. Këto janë zbërthimet më të shpejta midis të gjitha grimcave elementare dhe, në përgjithësi, proceset më të shpejta të njohura në mënyrë të besueshme për fizikën moderne. Rezulton kështu sepse këto janë prishjet me çlirimin më të lartë të energjisë.
Grimca elementare më jetëgjatë, neutroni, jeton përafërsisht 15 minuta. Një kohë kaq e madhe sipas standardeve të mikrokozmosit shpjegohet me faktin se ky proces (zbërthimi beta i një neutroni në një proton, elektron dhe antineutrino) ka një çlirim shumë të vogël energjie. Ky çlirim energjie është aq i dobët sa që në kushte të përshtatshme (për shembull, brenda një bërthame atomike), ky zbërthim tashmë mund të jetë energjikisht i pafavorshëm dhe më pas neutroni bëhet plotësisht i qëndrueshëm. Bërthamat atomike, e gjithë materia përreth nesh, dhe ne vetë ekzistojmë vetëm falë kësaj dobësie mahnitëse të zbërthimit beta.

Midis këtyre ekstremeve, shumica e prishjeve të dobëta ndodhin gjithashtu pak a shumë në mënyrë kompakte. Ato mund të ndahen në dy grupe, të cilat përafërsisht do t'i quajmë: prishje të shpejta të dobëta dhe prishje të ngadalta të dobëta.

Ato të shpejta janë prishje që zgjasin rreth një pikosekondë. Pra, është e habitshme se si janë zhvilluar numrat në botën tonë që jetëgjatësia e disa dhjetëra grimcave elementare bie në një gamë të ngushtë vlerash nga 0,4 në 2 ps. Këto janë të ashtuquajturat hadrone magjepsëse dhe të bukura - grimca që përmbajnë një kuark të rëndë.

Pikosekonda janë të mrekullueshme, ato janë thjesht të paçmueshme nga pikëpamja e eksperimenteve në përplasësit! Fakti është se në 1 ps një grimcë do të ketë kohë të fluturojë një të tretën e milimetrit, dhe një detektor modern mund të matë lehtësisht distanca kaq të mëdha. Falë këtyre grimcave, fotografia e përplasjeve të grimcave në përplasës bëhet "e lehtë për t'u lexuar" - këtu ndodhi përplasja dhe krijimi i një numri të madh hadronesh, dhe atje, pak më larg, ndodhën prishjet dytësore. Jetëgjatësia bëhet drejtpërdrejt e matshme, që do të thotë se bëhet e mundur të zbulohet se çfarë lloj grimce ishte dhe vetëm atëherë të përdoret ky informacion për analiza më komplekse.

Zbërthimet e ngadalta të dobëta janë zbërthime që fillojnë me qindra pikosekonda dhe shtrihen në të gjithë gamën nanosekonda. Kjo përfshin klasën e të ashtuquajturave "grimca të çuditshme" - hadrone të shumta që përmbajnë një kuark të çuditshëm. Pavarësisht emrit të tyre, për eksperimentet moderne ato nuk janë aspak të çuditshme, por përkundrazi, ato janë grimcat më të zakonshme. Ata thjesht dukeshin të çuditshëm në vitet '50 të shekullit të kaluar, kur fizikanët papritmas filluan t'i zbulonin ato njëra pas tjetrës dhe nuk i kuptonin plotësisht vetitë e tyre. Nga rruga, ishte bollëku i hadroneve të çuditshëm që i shtyu fizikanët gjysmë shekulli më parë në idenë e kuarkeve.

Nga pikëpamja e eksperimenteve moderne me grimcat elementare, nanosekonda janë shumë. Kjo është aq shumë sa grimca e nxjerrë nga përshpejtuesi thjesht nuk ka kohë të shpërbëhet, por shpon detektorin, duke lënë gjurmën e saj në të. Sigurisht, më pas do të ngecë diku në materialin e detektorit ose në shkëmbinjtë përreth tij dhe do të shpërbëhet atje. Por fizikanët nuk kujdesen më për këtë zbërthim; ata janë të interesuar vetëm për gjurmën që kjo grimcë la brenda detektorit. Pra, për eksperimentet moderne, grimca të tilla duken pothuajse të qëndrueshme; prandaj quhen termi "i ndërmjetëm" - grimca metastabile.

Epo, grimca më jetëgjatë, pa llogaritur neutronin, është muoni - një lloj "vëllai" i elektronit. Nuk merr pjesë në ndërveprime të forta, nuk prishet për shkak të forcave elektromagnetike, kështu që për të mbeten vetëm ndërveprime të dobëta. Dhe duke qenë se është mjaft i lehtë, ai jeton për 2 mikrosekonda - një epokë e tërë në shkallën e grimcave elementare.

Të gjitha grimcat elementare me pesë shkronja janë renditur më poshtë. Për secilin përkufizim jepet një përshkrim i shkurtër.

Nëse keni diçka për të shtuar, atëherë më poshtë është një formular komenti në shërbimin tuaj, në të cilin mund të shprehni mendimin tuaj ose të shtoni në artikull.

Lista e grimcave elementare

Foton

Është një kuant rrezatimi elektromagnetik, për shembull drita. Drita, nga ana tjetër, është një fenomen që përbëhet nga rryma drite. Një foton është një grimcë elementare. Një foton ka një ngarkesë neutrale dhe masë zero. Rrotullimi i fotonit është i barabartë me unitetin. Fotoni mbart ndërveprimin elektromagnetik midis grimcave të ngarkuara. Termi foton vjen nga greqishtja phos, që do të thotë dritë.

Phonon

Është një kuazi grimcë, një kuant dridhjesh elastike dhe zhvendosjesh të atomeve dhe molekulave të rrjetës kristalore nga një pozicion ekuilibri. Në rrjetat kristalore, atomet dhe molekulat ndërveprojnë vazhdimisht, duke ndarë energjinë me njëri-tjetrin. Në këtë drejtim, është pothuajse e pamundur të studiohen fenomene të ngjashme me dridhjet e atomeve individuale në to. Prandaj, dridhjet e rastësishme të atomeve zakonisht konsiderohen sipas llojit të përhapjes së valëve të zërit brenda një rrjete kristalore. Kuantet e këtyre valëve janë fonone. Termi fonon vjen nga fjala greke telefon - zë.

Fazon

Fazoni i luhatjes është një kuazi grimcë, e cila është një ngacmim në lidhje ose në një sistem tjetër heterofazë, duke formuar një pus potencial (rajon feromagnetik) rreth një grimce të ngarkuar, le të themi një elektron, dhe e kap atë.

Roton

Është një kuazigrimcë që korrespondon me ngacmimin elementar në heliumin superfluid, në rajonin e impulseve të larta, të shoqëruara me shfaqjen e lëvizjes së vorbullës në një lëng superfluid. Roton, përkthyer nga latinishtja do të thotë - tjerrje, rrotullim. Rotoni shfaqet në temperatura më të mëdha se 0.6 K dhe përcakton në mënyrë eksponenciale vetitë e varura nga temperatura e kapacitetit të nxehtësisë, të tilla si entropia e densitetit normal dhe të tjera.

Meson

Është një grimcë jo elementare e paqëndrueshme. Një mezon është një elektron i rëndë në rrezet kozmike.
Masa e mezonit është më e madhe se masa e një elektroni dhe më e vogël se masa e një protoni.

Mezonët kanë një numër çift kuarkesh dhe antikuarkesh. Mesonët përfshijnë Pionet, Kaonët dhe mesonët e tjerë të rëndë.

Kuark

Është një grimcë elementare e materies, por deri më tani vetëm hipotetikisht. Kuarkët zakonisht quhen gjashtë grimca dhe antigrimcat e tyre (antikuarkë), të cilët nga ana e tyre përbëjnë një grup të grimcave elementare të veçanta hadronesh.

Besohet se grimcat që marrin pjesë në ndërveprime të forta, si protonet, neuronet dhe disa të tjera, përbëhen nga kuarke të lidhur fort me njëri-tjetrin. Kuarkët ekzistojnë vazhdimisht në kombinime të ndryshme. Ekziston një teori që kuarkët mund të ekzistojnë në një formë të lirë në momentet e para pas shpërthimit të madh.

Gluon

Grimca elementare. Sipas një teorie, gluonet duket se ngjitin kuarke së bashku, të cilët nga ana e tyre formojnë grimca të tilla si protonet dhe neuronet. Në përgjithësi, gluonet janë grimcat më të vogla që formojnë materien.

bozon

Boson-kuazigrimcë ose Bose-grimcë. Një bozon ka rrotullim zero ose numër të plotë. Emri është dhënë për nder të fizikanit Shatyendranath Bose. Një bozoni është i ndryshëm në atë që një numër i pakufizuar i tyre mund të ketë të njëjtën gjendje kuantike.

Hadroni

Një hadron është një grimcë elementare që nuk është me të vërtetë elementare. Përbëhet nga kuarkë, antikuarkë dhe gluonë. Hadroni nuk ka ngarkesë ngjyrash dhe merr pjesë në ndërveprime të forta, duke përfshirë ato bërthamore. Termi hadron, nga greqishtja adros, do të thotë i madh, masiv.

Në fizikë, grimcat elementare ishin objekte fizike në shkallën e bërthamës atomike që nuk mund të ndahen në pjesët përbërëse të tyre. Megjithatë, sot shkencëtarët kanë arritur të ndajnë disa prej tyre. Struktura dhe vetitë e këtyre objekteve të vogla studiohen nga fizika e grimcave.

Grimcat më të vogla që përbëjnë të gjithë lëndën janë të njohura që nga kohërat e lashta. Megjithatë, themeluesit e të ashtuquajturit "atomizëm" konsiderohen të jenë filozofi i lashtë grek Leucippus dhe studenti i tij më i famshëm, Democritus. Supozohet se ky i fundit shpiku termin "atom". Nga greqishtja e lashtë "atomos" përkthehet si "i pandashëm", i cili përcakton pikëpamjet e filozofëve të lashtë.

Më vonë u bë e ditur se atomi ende mund të ndahet në dy objekte fizike - bërthama dhe elektroni. Kjo e fundit më pas u bë grimca e parë elementare, kur në 1897 anglezi Joseph Thomson kreu një eksperiment me rrezet katodike dhe zbuloi se ato ishin një rrjedhë grimcash identike me të njëjtën masë dhe ngarkesë.

Paralelisht me punën e Thomson, Henri Becquerel, i cili studion rrezet X, kryen eksperimente me uraniumin dhe zbulon një lloj të ri rrezatimi. Në vitin 1898, një çift fizikantësh francezë, Marie dhe Pierre Curie, studiuan substanca të ndryshme radioaktive, duke zbuluar të njëjtin rrezatim radioaktiv. Më vonë do të zbulohej se përbëhet nga grimca alfa (2 protone dhe 2 neutrone) dhe grimca beta (elektrone), dhe Becquerel dhe Curie do të merrnin çmimin Nobel. Gjatë kryerjes së kërkimeve të saj me elementë të tillë si uraniumi, radiumi dhe poloniumi, Marie Sklodowska-Curie nuk mori asnjë masë sigurie, duke përfshirë as përdorimin e dorezave. Si rezultat, në vitin 1934 ajo u kap nga leucemia. Në kujtim të arritjeve të shkencëtarit të madh, elementi i zbuluar nga çifti Curie, polonium, u emërua për nder të atdheut të Marisë - Polonia, nga latinishtja - Polonia.

Foto nga Kongresi V Solvay 1927. Mundohuni të gjeni të gjithë shkencëtarët nga ky artikull në këtë foto.

Që nga viti 1905, Albert Ajnshtajni i ka kushtuar botimet e tij papërsosmërisë së teorisë së valës së dritës, postulatet e së cilës ishin në kundërshtim me rezultatet e eksperimenteve. E cila më pas e çoi fizikanin e shquar në idenë e një "kuantike të dritës" - një pjesë drite. Më vonë, në vitin 1926, u emërua "photon", përkthyer nga greqishtja "phos" ("dritë"), nga kimisti fizik amerikan Gilbert N. Lewis.

Në vitin 1913, Ernest Rutherford, një fizikan britanik, bazuar në rezultatet e eksperimenteve të kryera tashmë në atë kohë, vuri në dukje se masat e bërthamave të shumë elementëve kimikë janë shumëfisha të masës së bërthamës së hidrogjenit. Prandaj, ai supozoi se bërthama e hidrogjenit është një përbërës i bërthamave të elementeve të tjerë. Në eksperimentin e tij, Rutherford rrezatoi një atom azoti me grimca alfa, e cila si rezultat lëshoi një grimcë të caktuar, të quajtur nga Ernesti si "proton", nga "protos" tjetër greke (e para, kryesore). Më vonë u konfirmua eksperimentalisht se protoni është një bërthamë hidrogjeni.

Natyrisht, protoni nuk është përbërësi i vetëm i bërthamave të elementeve kimike. Kjo ide udhëhiqet nga fakti se dy protone në bërthamë do të zmbrapsnin njëri-tjetrin dhe atomi do të shpërbëheshin menjëherë. Prandaj, Rutherford hipotezoi praninë e një grimce tjetër, e cila ka një masë të barabartë me masën e një protoni, por është e pa ngarkuar. Disa eksperimente të shkencëtarëve mbi ndërveprimin e elementeve radioaktive dhe më të lehta i çuan ata në zbulimin e një rrezatimi tjetër të ri. Në vitin 1932, James Chadwick përcaktoi se ai përbëhet nga ato grimca shumë neutrale që ai i quajti neutrone.

Kështu, u zbuluan grimcat më të famshme: foton, elektron, proton dhe neutron.

Më tej, zbulimi i objekteve të reja nënbërthamore u bë një ngjarje gjithnjë e më e shpeshtë dhe për momentin njihen rreth 350 grimca, të cilat përgjithësisht konsiderohen "elementare". Ato prej tyre që nuk janë ndarë ende konsiderohen pa strukturë dhe quhen "themelore".

Çfarë është rrotullimi?

Para se të ecni përpara me risitë e mëtejshme në fushën e fizikës, duhet të përcaktohen karakteristikat e të gjitha grimcave. Më e njohura, përveç ngarkesës masive dhe elektrike, përfshin edhe rrotullimin. Kjo sasi quhet ndryshe "momenti këndor i brendshëm" dhe në asnjë mënyrë nuk lidhet me lëvizjen e objektit nënbërthamor në tërësi. Shkencëtarët ishin në gjendje të zbulonin grimcat me rrotullim 0, ½, 1, 3/2 dhe 2. Për të vizualizuar, megjithëse të thjeshtuar, rrotullimin si një veti të një objekti, merrni parasysh shembullin e mëposhtëm.

Le të ketë një objekt një rrotullim të barabartë me 1. Atëherë një objekt i tillë, kur të rrotullohet 360 gradë, do të kthehet në pozicionin e tij origjinal. Në aeroplan, ky objekt mund të jetë një laps, i cili, pas një kthese 360 gradë, do të përfundojë në pozicionin e tij origjinal. Në rastin e rrotullimit zero, pavarësisht se si rrotullohet objekti, ai gjithmonë do të duket i njëjtë, për shembull, një top me një ngjyrë.

Për një rrotullim ½, do t'ju duhet një objekt që ruan pamjen e tij kur rrotullohet 180 gradë. Mund të jetë i njëjti laps, vetëm i mprehur në mënyrë simetrike nga të dyja anët. Një rrotullim prej 2 do të kërkojë që forma të ruhet kur rrotullohet 720 gradë, dhe një rrotullim prej 3/2 do të kërkojë 540.

Kjo karakteristikë është shumë e rëndësishme për fizikën e grimcave.

Modeli standard i grimcave dhe ndërveprimeve

Duke pasur një grup mbresëlënës mikro-objektesh që përbëjnë botën përreth nesh, shkencëtarët vendosën t'i strukturojnë ato dhe kështu u formua struktura e njohur teorike e quajtur "Modeli Standard". Ajo përshkruan tre ndërveprime dhe 61 grimca duke përdorur 17 ato themelore, disa prej të cilave i parashikoi shumë kohë përpara zbulimit.

Tre ndërveprimet janë:

Elektromagnetike. Ndodh midis grimcave të ngarkuara elektrike. Në një rast të thjeshtë, të njohur nga shkolla, objektet me ngarkesë të kundërt tërhiqen dhe objektet me ngarkesë të ngjashme zmbrapsen. Kjo ndodh përmes të ashtuquajturit bartës të ndërveprimit elektromagnetik - fotonit.
I fortë, i njohur ndryshe si ndërveprim bërthamor. Siç nënkupton edhe emri, veprimi i tij shtrihet në objekte të rendit të bërthamës atomike; është përgjegjës për tërheqjen e protoneve, neutroneve dhe grimcave të tjera që përbëhen gjithashtu nga kuarke. Ndërveprimi i fortë kryhet nga gluonet.
I dobët. Efektive në distanca një mijë më të vogla se madhësia e bërthamës. Leptonet dhe kuarkët, si dhe antigrimcat e tyre, marrin pjesë në këtë bashkëveprim. Për më tepër, në rastin e ndërveprimit të dobët, ato mund të shndërrohen në njëri-tjetrin. Bartësit janë bozonet W+, W− dhe Z0.

Pra, Modeli Standard u formua si më poshtë. Ai përfshin gjashtë kuarkë, nga të cilët përbëhen të gjitha hadronet (grimcat që i nënshtrohen ndërveprimit të fortë):

E sipërme (u);
I magjepsur (c);
e vërtetë (t);
Më e ulët (d);
E çuditshme(at);
E adhurueshme (b).

Është e qartë se fizikanët kanë mjaft epitete. 6 grimcat e tjera janë leptone. Këto janë grimca themelore me rrotullim ½ që nuk marrin pjesë në ndërveprimin e fortë.

Elektroni;
Neutrino elektronike;
Muon;
Muon neutrino;
Tau lepton;
Tau neutrino.

Dhe grupi i tretë i Modelit Standard janë bozonet matës, të cilët kanë një rrotullim të barabartë me 1 dhe përfaqësohen si bartës të ndërveprimeve:

Gluon - i fortë;
Foton – elektromagnetik;
Z-bozon - i dobët;
Bozoni W është i dobët.

Këtu përfshihet edhe grimca spin-0 e zbuluar së fundmi, e cila, thënë thjesht, u jep masë inerte të gjitha objekteve të tjera nënbërthamore.

Si rezultat, sipas Modelit Standard, bota jonë duket kështu: e gjithë materia përbëhet nga 6 kuarke, duke formuar hadrone dhe 6 lepton; të gjitha këto grimca mund të marrin pjesë në tre ndërveprime, bartës të të cilave janë bozonet matës.

Disavantazhet e modelit standard

Megjithatë, edhe para zbulimit të bozonit Higgs, grimca e fundit e parashikuar nga Modeli Standard, shkencëtarët kishin shkuar përtej kufijve të tij. Një shembull i mrekullueshëm i kësaj është i ashtuquajturi. "ndërveprim gravitacional", i cili është i barabartë me të tjerët sot. Me sa duket, bartësi i saj është një grimcë me rrotullim 2, e cila nuk ka masë dhe të cilën fizikanët ende nuk kanë qenë në gjendje ta zbulojnë - "gravitoni".

Për më tepër, Modeli Standard përshkruan 61 grimca, dhe sot më shumë se 350 grimca janë tashmë të njohura për njerëzimin. Kjo do të thotë se puna e fizikantëve teorikë nuk ka përfunduar.

Klasifikimi i grimcave

Për ta bërë jetën e tyre më të lehtë, fizikanët kanë grupuar të gjitha grimcat në varësi të veçorive të tyre strukturore dhe karakteristikave të tjera. Klasifikimi bazohet në kriteret e mëposhtme:

Jetëgjatësia.
1. E qëndrueshme. Këto përfshijnë protonin dhe antiprotonin, elektronin dhe pozitronin, foton dhe gravitonin. Ekzistenca e grimcave të qëndrueshme nuk kufizohet me kohë, përderisa ato janë në gjendje të lirë, d.m.th. mos ndërvepro me asgjë.
2. I paqëndrueshëm. Të gjitha grimcat e tjera pas njëfarë kohe shpërbëhen në pjesët përbërëse të tyre, prandaj quhen të paqëndrueshme. Për shembull, një muon jeton vetëm 2.2 mikrosekonda, dhe një proton - 2.9 10 * 29 vjet, pas së cilës mund të kalbet në një pozitron dhe një pion neutral.
Pesha.
1. Grimcat elementare pa masë, nga të cilat ka vetëm tre: foton, gluon dhe graviton.
2. Grimcat masive janë të gjitha të tjerat.
Kuptimi i rrotullimit.
1. Rrotullimi i plotë, përfshirë. zero, kanë grimca të quajtura bozone.
2. Grimcat me rrotullim gjysmë të plotë janë fermione.
Pjesëmarrja në ndërveprime.
1. Hadronet (grimcat strukturore) janë objekte nënbërthamore që marrin pjesë në të katër llojet e ndërveprimeve. U përmend më herët se ato përbëhen nga kuarke. Hadronet ndahen në dy nëntipe: mesonet (spin numër i plotë, bozonet) dhe barionet (spini gjysmë i plotë, fermionet).
2. Themelore (grimca pa strukturë). Këto përfshijnë leptonet, kuarkët dhe bozonet matës (lexo më herët - "Modeli Standard..").

Pasi të jeni njohur me klasifikimin e të gjitha grimcave, mund, për shembull, të përcaktoni me saktësi disa prej tyre. Pra, neutroni është një fermion, një hadron ose më mirë një barion dhe një nukleon, domethënë, ai ka një rrotullim gjysmë të plotë, përbëhet nga kuarke dhe merr pjesë në 4 ndërveprime. Nukleoni është një emër i zakonshëm për protonet dhe neutronet.

Është interesante se kundërshtarët e atomizmit të Demokritit, i cili parashikoi ekzistencën e atomeve, deklaruan se çdo substancë në botë është e ndarë në mënyrë të pacaktuar. Në një farë mase, ata mund të rezultojnë të kenë të drejtë, pasi shkencëtarët tashmë kanë arritur të ndajnë atomin në një bërthamë dhe një elektron, bërthamën në një proton dhe një neutron, dhe këto, nga ana tjetër, në kuarkë.
Demokriti supozoi se atomet kanë një formë të qartë gjeometrike, dhe për këtë arsye atomet "të mprehta" të zjarrit digjen, atomet e përafërt të trupave të ngurtë mbahen fort së bashku nga zgjatimet e tyre dhe atomet e lëmuara të ujit rrëshqasin gjatë ndërveprimit, përndryshe ato rrjedhin.
Joseph Thomson përpiloi modelin e tij të atomit, të cilin ai e shihte si një trup të ngarkuar pozitivisht në të cilin elektronet dukej se ishin "të mbërthyer". Modeli i tij u quajt "Modeli i pudingut të kumbullës".
Quarks morën emrin e tyre falë fizikantit amerikan Murray Gell-Mann. Shkencëtari donte të përdorte një fjalë të ngjashme me tingullin e një shakaje rosë (kwork). Por në romanin e Xhejms Xhojsit Finnegans Wake ai hasi fjalën “kuark” në rreshtin “Tre kuarkë për zotin Mark!”, kuptimi i së cilës nuk është përcaktuar saktësisht dhe ka mundësi që Joyce ta përdorte thjesht për rimë. Murray vendosi t'i quante grimcat këtë fjalë, pasi në atë kohë njiheshin vetëm tre kuarkë.
Megjithëse fotonet, grimcat e dritës, janë pa masë, pranë një vrime të zezë ato duket se ndryshojnë trajektoren e tyre pasi tërhiqen nga forcat gravitacionale. Në fakt, një trup supermasiv përkul hapësirë-kohën, kjo është arsyeja pse çdo grimcë, përfshirë ato pa masë, ndryshojnë trajektoren e tyre drejt vrimës së zezë (shih).
Përplasësi i madh i Hadronit është "hadronik" pikërisht sepse përplaset me dy rreze të drejtuara hadronesh, grimca me dimensione të rendit të një bërthame atomike që marrin pjesë në të gjitha ndërveprimet.

Në fillim të viteve 30 të shekullit të njëzetë, fizika gjeti një përshkrim të pranueshëm të strukturës së materies bazuar në katër lloje të grimcave elementare - protone, neutrone, elektrone dhe fotone. Shtimi i një grimce të pestë, neutrinos, bëri gjithashtu të mundur shpjegimin e proceseve të zbërthimit radioaktiv. Dukej se grimcat elementare të emërtuara ishin tullat e para të universit.

Por kjo thjeshtësi e dukshme u zhduk shpejt. Së shpejti u zbulua pozitroni. Në vitin 1936, mezoni i parë u zbulua midis produkteve të bashkëveprimit të rrezeve kozmike me materien. Pas kësaj, ishte e mundur të vëzhgoheshin mesonet e një natyre të ndryshme, si dhe grimcat e tjera të pazakonta. Këto grimca kanë lindur nën ndikimin e rrezeve kozmike mjaft rrallë. Megjithatë, pasi u ndërtuan përshpejtuesit që bënë të mundur prodhimin e grimcave me energji të lartë, u zbuluan më shumë se 300 grimca të reja.

Çfarë nënkuptohet atëherë me fjalën " elementare"? "Elementar" është antipodi logjik i "kompleksit". Grimcat elementare nënkuptojnë grimcat primare, të mëtejshme të pazbërthyeshme që përbëjnë të gjithë lëndën. Nga vitet dyzet, një numër transformimesh të grimcave "elementare" ishin tashmë të njohur. Numri i grimcave vazhdon të rritet.Shumica e tyre janë të paqëndrueshme Midis dhjetëra mikrogrimcave të njohura, ka vetëm disa që janë të qëndrueshme dhe të paaftë për transformime spontane. A nuk është stabiliteti në lidhje me transformimet spontane një shenjë elementariteti?

Bërthama e deuteriumit (deuteron) përbëhet nga një proton dhe një neutron. Si grimcë, deuteroni është plotësisht i qëndrueshëm. Në të njëjtën kohë, përbërësi i deuteronit, neutroni, është radioaktive, d.m.th. e paqëndrueshme. Ky shembull tregon se konceptet e stabilitetit dhe elementaritetit nuk janë identike. Në fizikën moderne termi "Grimcat elementare" zakonisht përdoret për të emërtuar një grup të madh grimcash të vogla të materies(të cilat nuk janë atome apo bërthama atomike).

Të gjitha grimcat elementare kanë masa dhe madhësi jashtëzakonisht të vogla. Shumica e tyre kanë një masë në rendin e masës së një protoni (vetëm masa e një elektroni është dukshëm më e vogël
). Madhësitë mikroskopike dhe masat e grimcave elementare përcaktojnë ligjet kuantike të sjelljes së tyre. Vetia më e rëndësishme kuantike e të gjitha grimcave elementare është aftësia për të lindur dhe shkatërruar (emetuar dhe absorbuar) kur ndërveprojnë me grimcat e tjera.

Janë të njohura katër lloje ndërveprimesh midis grimcave, të ndryshme në natyrë: gravitacionale, elektromagnetike, bërthamore, si dhe ndërveprim në të gjitha proceset që përfshijnë neutrinot. Cilat janë karakteristikat e katër llojeve të ndërveprimit të listuara?

Më e forta është ndërveprimi ndërmjet grimcave bërthamore ("forcat bërthamore"). Ky ndërveprim zakonisht quhet të fortë. Tashmë është vërejtur se forcat bërthamore veprojnë vetëm në distanca shumë të vogla midis grimcave: rrezja e veprimit është rreth 10 -13 cm.

Më i madhi tjetër është elektromagnetike ndërveprim. Është më pak se i fortë me dy rend të madhësisë. Por me distancën ndryshon më ngadalë, si 1/ r 2, pra rrezja e veprimit të forcave elektromagnetike është e pafundme.

Më pas vjen ndërveprimi për shkak të pjesëmarrjes së neutrinos në reaksione. Sipas madhësisë, këto ndërveprime janë 10 14 herë më pak se ndërveprimet e forta. Këto ndërveprime zakonisht quhen i dobët. Me sa duket, diapazoni i veprimit këtu është i njëjtë si në rastin e ndërveprimit të fortë.

Ndërveprimi më i vogël i njohur është gravitacionale.Është më pak se ai i fortë me 39 urdhra të madhësisë - 10 39 herë! Me distancën, forcat gravitacionale zvogëlohen po aq ngadalë sa forcat elektromagnetike, kështu që diapazoni i veprimit të tyre është gjithashtu i pafund.

Në hapësirë, roli kryesor i takon ndërveprimeve gravitacionale, sepse Gama e veprimit të ndërveprimeve të forta dhe të dobëta është e papërfillshme. Ndërveprimet elektromagnetike luajnë një rol të kufizuar sepse ngarkesat elektrike të shenjave të kundërta priren të formojnë sisteme neutrale. Forcat gravitacionale janë gjithmonë forca tërheqëse. Ato nuk mund të kompensohen nga forca e shenjës së kundërt; ato nuk mund të mbrohen prej tyre. Prandaj roli i tyre dominues në hapësirë.

Madhësia e forcave të ndërveprimit korrespondon gjithashtu me kohën e nevojshme për të kryer reagimin e shkaktuar nga ky ndërveprim. Kështu, proceset e shkaktuara nga ndërveprimi i fortë kërkojnë kohë të rendit 10 -23 sekonda. (një reaksion ndodh kur grimcat me energji të lartë përplasen). Koha e nevojshme për të kryer procesin e shkaktuar nga ndërveprimi elektromagnetik kërkon ~ 10 -21 sek., ndërveprimi i dobët kërkon ~ 10 -9 sek. Në reaksionet e shkaktuara nga ndërveprimet e grimcave, forcat gravitacionale nuk luajnë pothuajse asnjë rol.

Ndërveprimet e listuara janë me sa duket të një natyre të ndryshme, d.m.th., ato nuk mund të reduktohen në njëra-tjetrën. Aktualisht, nuk ka asnjë mënyrë për të gjykuar nëse këto ndërveprime shterojnë të gjitha ato që ekzistojnë në natyrë.

Klasa e grimcave elementare që marrin pjesë në ndërveprime të forta quhet hadrone (proton, neutron, etj.). Një klasë e grimcave që nuk kanë ndërveprime të forta quhen leptone. Leptonet përfshijnë elektronin, muonin, neutrinon, leptonin e rëndë dhe antigrimcat e tyre përkatëse. Antigrimca, një koleksion grimcash elementare që kanë të njëjtat masa dhe karakteristika të tjera fizike si "binjakët" e tyre, por që ndryshojnë prej tyre në shenjën e disa karakteristikave të ndërveprimit.(për shembull, ngarkesa elektrike, momenti magnetik): elektron dhe pozitron, neutrino dhe antineutrino. Sipas koncepteve moderne, neutrinot dhe antineutrinot ndryshojnë nga njëri-tjetri në një nga karakteristikat kuantike - heliciteti, i përcaktuar si projeksioni i rrotullimit të një grimce në drejtimet e lëvizjes së saj (momentum). Neutrinot kanë një rrotullim S i orientuar antiparalel me pulsin R, d.m.th. drejtimet R Dhe S formojnë një vidë majtas dhe neutrinoja ka helicitet majtas (Fig. 6.2). Për antineutrinot, këto drejtime formojnë një vidë të djathtë, d.m.th. antineutrinot kanë helicitet të dorës së djathtë.

Kur një grimcë dhe një antigrimcë përplasen, ato mund të shkatërrohen reciprokisht - "asgjësoj". Në Fig. Figura 6.3 paraqet procesin e asgjësimit të një elektroni dhe një pozitroni me pamjen e dy rrezeve gama. Në këtë rast, respektohen të gjitha ligjet e njohura të ruajtjes - energjia, momenti, momenti këndor dhe ligji i ruajtjes së ngarkesave. Për të krijuar një çift elektron-pozitron, është e nevojshme të shpenzoni energji jo më pak se shuma e energjive të brendshme të këtyre grimcave, d.m.th. ~ 10 6 eV. Kur një çift i tillë asgjësohet, kjo energji lirohet ose me rrezatimin e krijuar gjatë asgjësimit, ose shpërndahet midis grimcave të tjera.

Nga ligji i ruajtjes së ngarkesës rrjedh se një grimcë e ngarkuar nuk mund të lindë pa shfaqjen e një tjetri me ngarkesa të shenjave të kundërta (në mënyrë që ngarkesa totale e të gjithë sistemit të grimcave të mos ndryshojë). Një shembull i një reagimi të tillë është reagimi i shndërrimit të një neutroni në një proton me formimin e njëkohshëm të një elektroni dhe emetimin e një neutrine.

. (6.9)

Ngarkesa elektrike mbahet gjatë këtij transformimi. Në të njëjtën mënyrë, ai ruhet kur një foton shndërrohet në një çift elektron-pozitron ose kur i njëjti çift lind si rezultat i një përplasjeje të dy elektroneve.

Ekziston një hipotezë se të gjitha grimcat elementare janë kombinime të tre grimcave themelore të quajtura kuarket dhe antigrimcat e tyre. Kuarkët nuk janë zbuluar në gjendje të lirë (megjithë kërkimet e shumta për ta në përshpejtuesit me energji të lartë, në rrezet kozmike dhe në mjedis).

Është e pamundur të përshkruhen vetitë dhe transformimet e mikrogrimcave pa ndonjë sistematizim. Nuk ka sistematizim të bazuar në një teori strikte.

Dy grupet kryesore të grimcave elementare ndërveprojnë fuqishëm ( hadronet) dhe ndërveprojnë dobët ( leptonet) grimcat. Hadronet ndahen në mezonet Dhe barionet. Barionet ndahen në nukleonet Dhe hiperonet. Leptonet përfshijnë elektronet, muonet dhe neutrinot. Më poshtë janë vlerat me të cilat klasifikohen mikrogrimcat.

1. Me shumicë ose barionike numri A. Fakte të shumta të vëzhguara në procesin e ndarjes bërthamore dhe krijimin e një çifti nukleon-antinukleon sugjerojnë se në çdo proces numri i nukleoneve mbetet konstant. Të gjithë barionëve u caktohet numri A= +1, për çdo antigrimcë A= –1. Ligji i ruajtjes së ngarkesës së barionit është i plotësuar saktësisht në të gjitha proceset bërthamore. Grimcat komplekse kanë vlera të shumëfishta të numrit të barionit. Të gjithë mezonet dhe leptonet kanë një numër barjonesh zero.

2. Ngarkesa elektrike q përfaqëson numrin e njësive të ngarkesës elektrike (në njësi të ngarkesës pozitive të një protoni) të qenësishme në grimcë.

3. Spin izotopike(nuk lidhet me rrotullimin e vërtetë). Forcat që veprojnë ndërmjet nukleoneve në një bërthamë janë pothuajse të pavarura nga lloji i nukleoneve, d.m.th. ndërveprimet bërthamore RR, Rn Dhe nn janë të njëjta. Kjo simetri e forcave bërthamore çon në ruajtjen e një sasie të quajtur spin izotopike. Isospin ruhet në ndërveprime të forta dhe nuk ruhet në proceset e shkaktuara nga ndërveprimet elektromagnetike dhe të dobëta.

4. Çudi. Për të shpjeguar pse disa procese që përfshijnë hadronet nuk ndodhin, M. Gell-Mann dhe K. Nishijima në vitin 1953 propozuan prezantimin e një numri të ri kuantik, të cilin ata e quajtën çuditshmëri. Çuditshmëria e hadroneve të qëndrueshme varion nga –3 në +3 (numra të plotë). Çuditshmëria e leptoneve nuk është përcaktuar. Në ndërveprime të forta, çuditshmëria vazhdon.

5. Rrotullimi. Karakterizon momentin këndor të rrotullimit.

6. Barazi. Një veti e brendshme e një grimce e lidhur me simetrinë e saj në lidhje me të djathtën dhe të majtën. Deri kohët e fundit, fizikanët besonin se nuk kishte asnjë ndryshim midis të djathtës dhe të majtës. Më pas, doli se ato nuk janë ekuivalente për të gjitha proceset e dobëta të ndërveprimit - që ishte një nga zbulimet më befasuese në fizikë.

Në fizikën klasike, materia dhe fusha fizike ishin kundër njëra-tjetrës si dy lloje të materies. Materia përbëhet nga grimca elementare; është një lloj lënde që ka masë pushimi. Struktura e materies është diskrete, ndërsa ajo e fushës është e vazhdueshme. Por fizika kuantike ka çuar në nivelizimin e kësaj ideje. Në fizikën klasike, besohet se grimcat veprojnë nga fusha e forcës - gravitacionale dhe elektromagnetike. Fizika klasike nuk njihte asnjë fushë tjetër. Në fizikën kuantike, pas fushave ata shohin bartësit e vërtetë të ndërveprimit - kuantet e këtyre fushave, d.m.th. grimcat. Për fushat klasike këto janë gravitone dhe fotone. Kur fushat janë mjaft të forta dhe ka shumë kuante, ne ndalojmë t'i dallojmë ato si grimca individuale dhe i perceptojmë ato si një fushë. Bartësit e ndërveprimeve të forta janë gluonet. Nga ana tjetër, çdo mikrogrimcë (element i materies) ka një natyrë të dyfishtë grimcë-valë.